Lagringssystemer for elektrisk energi (EESS) er teknologier som er utviklet for å fange opp og lagre elektrisk energi for senere bruk, og som spiller en avgjørende rolle for å balansere kraftforsyning og -etterspørsel, særlig i forbindelse med fornybare energikilder som sol- og vindenergi.
Kreditt til EIA.ORG
Hva er EESS?
Elektriske energilagringssystemer (EESS) er innovative teknologier som gjør det mulig å lagre strøm fra ulike kilder, inkludert fornybar energi, for bruk på et senere tidspunkt. Disse systemene spiller en viktig rolle når det gjelder å løse utfordringene med ustabil kraftproduksjon og varierende etterspørsel. Ved å omdanne elektrisk energi til andre former for lagringsbar energi og deretter tilbake til elektrisitet når det er behov for det, bidrar EESS til å stabilisere strømnettet og øke påliteligheten i strømforsyningen. Denne egenskapen er spesielt viktig for å integrere fornybare energikilder som sol og vind, som i seg selv har en variabel produksjon, i den bredere energiinfrastrukturen.
Nøkkelfunksjonene til EESS
- Peak shaving og lastutjevning: EESS lagrer overskuddsenergi i perioder med lav etterspørsel og tapper den ut i perioder med høy etterspørsel, noe som jevner ut effektbelastningskurvene og forbedrer nettets effektivitet.
- Stabilitet i nettet: Disse systemene sørger for rask frekvensregulering og spenningsstøtte, noe som opprettholder strømkvaliteten og nettets pålitelighet.
- Integrering av fornybar energi: EESS reduserer intermittensen i fornybare energikilder ved å lagre overskuddsenergi som kan brukes når produksjonen er lav, og legger dermed til rette for større utbredelse av ren energi.
- Motstandsdyktighet og backup: Ved strømbrudd eller i krisesituasjoner tilbyr EESS kritisk reservestrøm, noe som gjør nettet mer robust.
- Kostnadsreduksjon: Ved å muliggjøre energiarbitrasje og redusere avhengigheten av dyre toppkraftverk bidrar EESS til å senke de samlede energikostnadene for forbrukere og kraftselskaper.
Typer energilagringssystemer
Energilagringssystemer omfatter en rekke ulike teknologier, hver med sine unike egenskaper og bruksområder:
- Batterilagringssystemer (BESS): Disse systemene, som først og fremst bruker litium-ion-batterier, dominerer markedet på grunn av deres høye energitetthet og synkende kostnader. Andre batterityper omfatter faststoff- og strømningsbatterier.
- Mekanisk lagring: Denne kategorien omfatter pumpekraftverk, som bruker overskuddsstrøm til å pumpe vann til høyere høyder, og trykkluftlagring (CAES), der luft komprimeres i underjordiske kaverner.
Southwest Research Institute Mechanical Storage Project
- Termisk energilagring: Disse systemene lagrer energi i form av varme, for eksempel smeltet salt, eller kulde, som is, for senere bruk til oppvarming eller kjøling.
- Lagring av svinghjulsenergi: Denne teknologien lagrer kinetisk energi i en roterende masse, og egner seg for kortvarige bruksområder som krever rask energifrigjøring.
Svinghjulprosjekt for energilagring i Shenzhen i Kina
Sammenligning av lagringssystemer
Batterilagringssystemer (BESS) har klare fordeler i forhold til andre energilagringssystemer, særlig når det gjelder energitetthet og allsidighet. BESS, spesielt de som bruker litium-ion-teknologi, gir høyere energitetthet sammenlignet med alternativer som superkondensatorer, noe som muliggjør mer kompakte og effektive lagringsløsninger. I motsetning til mekaniske systemer som pumpekraftverk eller trykkluftlagring, kan BESS enkelt skaleres og tas i bruk i ulike miljøer, fra boliger til storskalaapplikasjoner.
BESS står imidlertid overfor utfordringer når det gjelder sykluslevetid og langtidslagring sammenlignet med enkelte alternativer. Strømningsbatterier har for eksempel lengre levetid og kan dyputlades uten å ta skade, noe som gjør dem egnet for tjenester med lengre varighet. Superkondensatorer har lavere energitetthet, men utmerker seg med rask ladning og utladning, noe som gjør dem ideelle for bruksområder med høy effekt og kort varighet. Valget mellom BESS og andre lagringssystemer avhenger til syvende og sist av de spesifikke kravene til bruksområdet, inkludert energikapasitet, effekt, responstid og kostnader.
Utforsk mer om BESS
Energilagringsmedier
Lagringsmedier for elektrisk energi omfatter en rekke ulike teknologier som er utviklet for å lagre elektrisk energi for senere bruk. De vanligste typene inkluderer:
- Elektrokjemiske batterier: Disse omfatter litium-ion-, bly-syre- og strømningsbatterier. Litium-ion-batterier dominerer markedet på grunn av deres høye energitetthet og synkende kostnader.
- Kondensatorer og superkondensatorer: Disse enhetene lagrer energi i et elektrisk felt og egner seg for rask opp- og utlading.
- Superledende magnetisk energilagring (SMES): Denne teknologien lagrer energi i et magnetfelt som skapes av likestrøm i en superledende spole.
- Termisk lagring: Systemer som smeltet salt eller islagring omdanner elektrisk energi til termisk energi for senere bruk.
Bruksområder for EESS
Elektriske energilagringssystemer har mange bruksområder på tvers av ulike sektorer. I kraftnettet spiller de en avgjørende rolle når det gjelder å stabilisere tilbud og etterspørsel, særlig ved integrering av uregulerbare fornybare energikilder. EESS gjør det mulig å tidsforskyve energiforbruket, slik at brukerne kan lagre strøm i lavlastperioder og bruke den i perioder med høy etterspørsel. Disse systemene er også viktige komponenter i mikronett, som gir reservestrøm ved strømbrudd og gjør nettet mer robust. I transportsektoren er EESS-teknologier, særlig batterisystemer, grunnleggende for driften av elektriske kjøretøy. I tillegg støtter EESS industrielle og kommersielle bruksområder ved å bidra til å håndtere toppbelastninger og redusere energikostnadene.
Fordeler med EESS
Implementering av elektriske energilagringssystemer gir en rekke fordeler når det gjelder energistyring og bærekraft. Disse systemene bidrar til stabilitet i strømnettet ved å balansere tilbud og etterspørsel, noe som reduserer behovet for kostbare topplastkraftverk. EESS legger til rette for større integrering av fornybare energikilder, og bidrar til å redusere problemene med ustabiliteten som er forbundet med sol- og vindkraft. Ved å gjøre det mulig for brukerne å lagre energi i perioder med lave kostnader og bruke den i perioder med høy etterspørsel, kan EESS føre til betydelige kostnadsbesparelser. I tillegg bidrar disse systemene til å øke driftssikkerheten ved at de fungerer som backup ved strømbrudd, og de bidrar til et bærekraftig miljø ved å optimalisere utnyttelsen av fornybare ressurser og redusere klimagassutslippene.
EESS i mikronettstøtte
Energilagringssystemer (ESS) spiller en avgjørende rolle når det gjelder å forbedre ytelsen og påliteligheten til mikronett. De leverer viktige tjenester som forbedring av strømkvaliteten, frekvensregulering og spenningsstøtte, noe som stabiliserer nettet under driftsforstyrrelser og forhindrer at strømbrudd oppstår i kaskade. ESS gjør det også mulig for mikronett å integrere fornybare energikilder på en effektiv måte ved å lagre overskuddsenergi når produksjonen er høy, og tømme den når det er behov for det, slik at man får bukt med problemer med intermittens.
I mikronett gir ESS flere viktige fordeler:
- Forbedret motstandsdyktighet: ESS fungerer som en buffer som gir reservestrøm ved strømbrudd og muliggjør øydrift.
- Forbedret energistyring: Det gjør det mulig å kutte effekttopper, utjevne belastning og arbitrasje, noe som optimaliserer energikostnadene.
- Økt integrering av fornybar energi: ESS legger til rette for økt bruk av variable fornybare energikilder som sol og vind.
- Stabilitet i nettet: Den gir rask respons for frekvensregulering og spenningsstøtte, og opprettholder strømkvaliteten.
- Operasjonell fleksibilitet: ESS gjør det mulig for mikronett å operere uavhengig av eller sammen med hovednettet, noe som forbedrer den generelle systemsikkerheten.
Utfordringer med å skalere EESS for global bruk
Oppskalering av elektriske energilagringssystemer (EESS) for global bruk står overfor flere betydelige utfordringer:
- Høye implementeringskostnader: Til tross for fallende batteripriser er den opprinnelige investeringen for storskala EESS fortsatt betydelig. Dette er spesielt utfordrende for utviklingsland og mindre kraftselskaper.
- Tekniske begrensninger: Dagens lagringsteknologi har kapasitetsbegrensninger, noe som hindrer skalerbarheten. Integrering av storskala lagringssystemer i eksisterende kraftnett byr også på tekniske utfordringer.
- Knapphet på materialer: Produksjonen av batterier for energilagring er avhengig av sjeldne jordartsmetaller, noe som gir grunn til bekymring når det gjelder ressurstilgang og miljøpåvirkning.
- Regulatoriske barrierer: Inkonsekvente retningslinjer og markedsstrukturer på tvers av regioner gjør det vanskelig å ta i bruk EESS, noe som skaper usikkerhet for investorer og utviklere.
For å overvinne disse utfordringene kreves det fortsatt teknologisk innovasjon, støttende politikk og økte investeringer i forskning og utvikling for å gjøre EESS mer tilgjengelig og effektiv på global skala.
Kostnader for utrulling av EESS
Kostnadene ved å ta i bruk elektriske energilagringssystemer (EESS) varierer betydelig avhengig av teknologi, skala og bruksområde. For batterilagringssystemer i nettskala varierte de totale installerte kostnadene i 2021 fra $356/kWh til $449/kWh for 100 MW, 10-timers systemer, avhengig av batterikjemi. Prognosene for 2030 viser potensielle kostnadsreduksjoner, med litiumjernfosfatbatterier (LFP) som forventes å nå $291/kWh for et 100 MW, 4-timers system.
Viktige faktorer som påvirker kostnadene ved utrulling av EESS, er blant annet
- Maskinvarekostnader (batterier, vekselrettere, resten av systemkomponentene)
- Utgifter til installasjon og igangkjøring
- Løpende drifts- og vedlikeholdskostnader
- Utgifter etter endt levetid, anslått til 5-10% av den opprinnelige systemkostnaden.
Etter hvert som teknologien utvikler seg og produksjonen skaleres opp, forventes EESS-kostnadene å synke ytterligere, og potensielt nå $200-$500/MWh for de samlede nivellerte kostnadene ved lagring. Disse kostnadene er imidlertid fortsatt høyere enn de typiske nivellerte kostnadene for strømproduksjon fra fornybare kilder, noe som understreker den pågående utfordringen med å gjøre energilagring økonomisk konkurransedyktig i stor skala.
