Hawn il-ħaġa dwar l-enerġija li tiġġedded li ħadd ma jgħidlek bil-quddiem: ix-xemx ma tiddix bil-lejl, u r-riħ ma jonfoqx fil-ħin. Ħsejjes ovvji, id-dritt? Iżda dan il-fatt sempliċi fil-fatt huwa wieħed mill-akbar uġigħ ta 'ras fit-tranżizzjoni tal-enerġija kollha.
Aħseb dwarha. Il-batterija tat-telefon tiegħek tmut fl-agħar mument possibbli-normalment meta tkun qed tipprova ċċempel lil Uber fis-2am. Issa immaġina dik il-problema, iżda hija l-grilja tal-elettriku kollha. Dan huwa essenzjalment dak li qed nittrattaw meta nitkellmu dwar enerġija rinnovabbli mingħajr ħażna.
Il-problema ta' nuqqas ta' qbil
Pannelli solari jiġġeneraw l-elettriku meta x-xemx tkun up. L-ogħla produzzjoni? Normalment madwar nofsinhar. Imma meta l-biċċa l-kbira tan-nies fil-fatt jeħtieġu l-elettriku? Filgħodu kmieni meta kulħadd jagħmel il-kafè u jħejji għax-xogħol, imbagħad għal darb'oħra filgħaxija meta jiġu d-dar u jibdew isajru l-pranzu, jixgħel id-dwal, jaraw it-TV. Il-kurvi ma jaqblu xejn.
Ir-riħ għandu l-quirks tiegħu stess. Xi drabi tieħu wisq minnha (fil-fatt hemm każijiet fejn il-wind farms ikollhom jagħlqu għax hemmwisqelettriku li qed jiġi ġġenerat), u kultant bilkemm ikun hemm. F'partijiet ta 'Texas, il-ġenerazzjoni tar-riħ tista' titbandal minn kważi xejn biex tforni aktar minn 60% tal-ħtiġijiet tal-enerġija tal-istat fl-istess ġimgħa.
Dan huwa fejn tidħol il-ħażna tal-enerġija. Bażikament hija buffer-mod kif taqbad l-elettriku meta jkun hemm ħafna u ssejvjah għal aktar tard meta fil-fatt ikollok bżonnu.
X'jgħodd eżattament bħala ħażna tal-enerġija?
It-terminu jkopri ħafna aktar art milli suppost tistenna. Kulħadd jaħseb "batteriji" immedjatament, u żgur, dik hija parti kbira minnha. Iżda l-ħażna tal-enerġija għar-rinnovabbli tinkludi pjuttost ftit approċċi differenti:
Ħażna idroelettrika ppumpjatailu għal dejjem-ukoll, mill-1890 xorta waħda. Il-kunċett huwa sempliċi ħafna: meta jkollok elettriku żejjed, użah biex tippompja l-ilma għat-telgħa f'ġibjun. Meta jkollok bżonn l-enerġija, ħalli l-ilma jgħaddi lura 'l isfel mit-turbini. Għadha l-aktar forma komuni ta' ħażna ta' grid-skala madwar id-dinja, li tirrappreżenta xi ħaġa bħal 95% tal-ħażna tal-enerġija fuq skala ta' utilità-. L-iżvantaġġ? Għandek bżonn il-ġeografija t-tajba-muntanji, widien, ħafna ilma. Ma tistax eżattament tibni waħda minn dawn f'Kansas.
Sistemi ta' batterijihuma t-tfal il-ġodda jagħmlu l-aħbarijiet kollha. Il-litju-jone jiddomina bħalissa minħabba li l-isplużjoni tal-vettura elettrika naqqset l-ispejjeż b'mod drammatiku. Bejn l-2010 u l-2023, l-ispejjeż tal-batteriji naqsu b'madwar 90%. Dak il-ġenn. Iżda hemm alternattivi fl-iżvilupp-batteriji tal-jone tas-sodju- (bl-użu tal-melħ minflok tal-litju), batteriji tal-fluss (fejn il-likwidu tal--enerġija jinżamm f'tankijiet u jiġi ppumpjat kif meħtieġ), anke batteriji tal--arja tal-ħadid li bażikament "jieħdu n-nifs" tal-ossiġnu mill-atmosfera.
Ħażna ta 'enerġija bl-arja kkompressatajaħdem tip bħal idro ippumpjat, iżda bl-arja minflok bl-ilma. Int tikkompressa l-arja u taħżinha fi kaverni taħt l-art meta l-elettriku jkun irħis, imbagħad tirrilaxxha permezz tat-turbini meta jkun meħtieġ. S'issa m'hemmx ħafna minn dawn, iżda l-potenzjal hemm.
Ħażna termalihuwa interessanti għax ma jaħżenx l-elettriku direttament-jaħżen is-sħana jew il-kesħa. L-impjanti kkonċentrati tal-enerġija solari kultant jużaw melħ imdewweb biex jaħżnu l-enerġija termali mix-xemx. Il-melħ jibqa' sħun biżżejjed (qed nitkellmu 500+ gradi Celsius) biex jiġġenera fwar u jsuq turbini għal sigħat wara nżul ix-xemx. Hemm ukoll sistemi li jagħmlu s-silġ bil-lejl meta l-elettriku jkun irħis, imbagħad juża dak is-silġ għat-tkessiħ tal-bini matul nofsinhar sħun.
Flywheels, supercapacitors, idroġenu-il-lista tkompli. Kull teknoloġija għandha l-post ħelu tagħha skond kemm għandek bżonn taħżen enerġija, kemm għandek bżonn taħżenha, u kemm għandek bżonn taħżenha malajr.
Għaliex huwa importanti (lil hinn mill-ovvju)
Il-ħażna tal-enerġija mhix biss li żżomm id-dwal mixgħula meta tinżel ix-xemx. Fil-fatt issolvi diversi problemi f'daqqa.
L-istabbiltà tal-grilja hija dik kbira li jimpurtaha mill-utilitajiet. Il-grids tal-elettriku jeħtieġ li jżommu bilanċ preċiż bejn il-provvista u d-domanda kull sekonda. Wisq provvista u l-frekwenza togħla; ftit wisq u tinżel. Jew il-mod, affarijiet ħżiena jiġri lit-tagħmir. Is-sistemi tal-ħażna jistgħu jirrispondu f'millisekondi biex jgħinu jżommu dak il-bilanċ. Xi installazzjonijiet ta 'batteriji fl-Awstralja fil-fatt saru famużi għall-kapaċità tagħhom li jistabbilizzaw il-grilja aktar malajr milli jistgħu l-impjanti tal-enerġija tradizzjonali.
Imbagħad hemm l-angolu ekonomiku. Il-prezzijiet tal-elettriku jvarjaw matul il-ġurnata-xi kultant b'mod drammatiku. F'postijiet b'ħafna enerġija rinnovabbli, il-prezzijiet jistgħu fil-fatt imorru negattivi waqt perjodi super xemxija jew irjiħat minħabba li jkun hemm aktar elettriku li qed jiġi ġġenerat milli l-grid tista 'timmaniġġja. Il-ħażna tħallik tixtri (jew tiġġenera) l-elettriku meta jkun irħis jew abbundanti u tbigħha lura meta l-prezzijiet jiżdiedu. Dan jissejjaħ arbitraġġ, u qed isir mudell tan-negozju reali.
Għal komunitajiet jew gżejjer remoti, il-ħażna flimkien ma 'enerġija rinnovabbli tista' tfisser indipendenza mill-ġeneraturi tad-diżil. Id-diżil huwa għali għall-vapur, qawwi, iniġġes, u jeħtieġ manutenzjoni kostanti. Sistema solari-plus-batteriji jista' jkollha spejjeż bil-quddiem għoljin, iżda l-fjuwil huwa b'xejn għal dejjem.
Il-kwistjoni tal-iskala
Waħda mill-affarijiet delikati dwar il-ħażna tal-enerġija hija li daqs wieħed żgur li ma jaqbilx għal kulħadd.
Fl-iżgħar skala, għandek djar individwali b'solar fuq il-bejt u batterija fil-garaxx-forsi 10-15-il kilowatt-siegħa ta' ħażna, biżżejjed biex tgħaddi l-lejl jew tipprovdi backup waqt qtugħ. Il-Powerwall ta 'Tesla huwa probabbilment l-aktar eżempju famuż, iżda issa hemm għexieren ta' kompetituri.
Imxi sal-livell tal-komunità u jista' jkollok ftit megawatt-sigħat li jaqdu lokal jew belt żgħira.
Imbagħad ikollok installazzjonijiet fuq skala ta' utilità-li huma ġenwinament massivi. Il-faċilità tal-batterija Moss Landing f'Kalifornja għandha kapaċità ta' 3,000 megawatt-siegħa. Biex tpoġġi dan f'perspettiva, dan huwa biżżejjed biex iħaddem madwar 225,000 dar għal erba 'sigħat. U jibqgħu jespanduha.
It-tul jimporta daqs il-kapaċità. Il-batteriji huma tajbin biex jaħżnu l-enerġija għal ftit sigħat-li jissejħu "ħażna għal żmien qasir." Imma xi ngħidu dwar il-ħażna staġjonali? X'jiġri jekk trid tiffranka l-enerġija solari żejda mis-sajf biex tużaha fix-xitwa? Dan jeħtieġ teknoloġiji kompletament differenti, u onestament, għad m'għandniex soluzzjonijiet kbar għal dan. L-idroġenu huwa possibbiltà waħda, iżda huwa għali u ineffiċjenti.
L-isfidi tad--dinja reali
L-ispiża għadha l-isfida numru wieħed, minkejja li saret aħjar. Installazzjoni ta' batterija kbira tista' tiswa $300-400 kull kilowatt-siegħa ta' kapaċità. Dak niżel ħafna, iżda għadu jiswa meta qed titkellem dwar skala ta 'utilità. U l-batteriji jiddegradaw maż-żmien - ma jdumux għal dejjem.
Hemm ukoll il-kwistjoni tal-katina tal-provvista tal-materjal. Lithium, kobalt, nikil-id-domanda qed tikber aktar malajr milli l-operazzjonijiet tal-minjieri jistgħu jlaħqu. U ħafna minn dawn il-materjali ġejjin minn postijiet bi prattiki tax-xogħol dubjużi jew standards ambjentali. L-industrija qed tiġri biex issib alternattivi jew tiżviluppa metodi aħjar ta 'riċiklaġġ.
Il-permessi u r-regolamentazzjoni jistgħu jkunu ħmar il-lejl ukoll. Il-ħażna tal-enerġija hija tant ġdida li ħafna postijiet m'għandhomx regoli ċari dwar kif għandhom jgħaqqdu dawn is-sistemi mal-grilja, min jista' jkun il-proprjetarju tagħhom, kif għandhom jiġu kkumpensati. Xi utilitajiet jaraw il-ħażna bħala theddida għall-mudell tan-negozju tagħhom, oħrajn iħaddnuha.
Imbagħad hemm il-problema sempliċi tal-fiżika: it-telf tal-konverżjoni tal-enerġija. Meta tiċċarġja batterija, titlef ftit enerġija bħala sħana. Meta tarmiha, titlef aktar. L-effiċjenza tal-vjaġġ bir-ritorn-tista 'tkun ta' 85-90% għall-batteriji tal-jone tal-litju, li hija pjuttost tajba, iżda dan ifisser li xorta qed titlef 10-15% tal-enerġija tiegħek. Għal xi teknoloġiji oħra ta 'ħażna, it-telf huwa ħafna ogħla.
Fejn l-affarijiet huma intitolati
Il-momentum wara l-ħażna tal-enerġija huwa reali. L-installazzjonijiet globali qed jikbru b'mod esponenzjali. Fl-2023 biss, id-dinja żiedet xi ħaġa bħal 50 gigawatt ta' kapaċità ta' ħażna ta' batteriji-doppju tas-sena ta' qabel.
Qed naraw innovazzjoni f'postijiet mhux mistennija. Il-batteriji tal-karozzi qed jieħdu t-tieni ħajja bħala ħażna stazzjonarja wara li m'għadhomx tajbin biżżejjed għall-vetturi. It-teknoloġija tal-vettura-għal-grid tinsab fl-iżvilupp, fejn il-karozzi elettriċi jistgħu fil-fatt iwasslu l-enerġija lura lill-grilja meta jkun meħtieġ (il-karozza tiegħek bażikament issir batterija fuq ir-roti).
-Ħażna fit-tul hija l-fruntiera li jmiss. Hemm xi ideat selvaġġi hemmhekk-ħażna ta 'enerġija bl-użu ta' blokki tal-gravità, ħażna ta 'arja kkompressata taħt l-ilma, ħażna ta' enerġija ta 'arja likwida. Xi wħud minn dawn se jaħdmu, ħafna le, iżda l-esperimentazzjoni qed isseħħ.
L-ekonomija tkompli titjieb hekk kif l-ispejjeż jonqsu u hekk kif aktar postijiet ipoġġu prezz fuq l-emissjonijiet tal-karbonju. F'xi swieq, il-ħażna hija diġà kompetittiva mingħajr sussidji. Dan ma kienx minnu lanqas ħames snin ilu.
Il-linja tal-qiegħ
Il-ħażna tal-enerġija mhix biss ħaġa sabiħa-li-ikollok aċċessorju għall-enerġija rinnovabbli-qed issir il-ħaġa li tagħmel it-tranżizzjoni kollha possibbli. Mingħajr ħażna, tista 'biss iżżid daqstant solari u riħ qabel ma l-grilja ssir instabbli. Bil-ħażna, il-limitu huwa ħafna, ħafna ogħla.
Għadna fl-ewwel jiem, tassew. It-teknoloġija qed titjieb malajr, l-ispejjeż qed jonqsu, u qed insemmu applikazzjonijiet ġodda l-ħin kollu. Iżda l-proposta ta 'valur bażiku hija ċara: il-ħażna ddawwar l-enerġija rinnovabbli intermittenti f'enerġija affidabbli u li tista' tintbagħat. U dan ibiddel kollox.
L-għaxar snin li ġejjin se jkunu affaxxinanti biex tarahom. Il-kombinazzjoni ta’ enerġiji rinnovabbli irħas u ħażna dejjem aktar affordabbli diġà qed tfixkel is-swieq tal-elettriku madwar id-dinja. Postijiet li kienu 100% dipendenti fuq il-fjuwils fossili ħames snin ilu issa qed jolqtu regolarment 50%, 60%, anke 70% enerġija rinnovabbli f'ċerti jiem. Dan deher impossibbli mhux twil ilu.
Għad fadal ħafna xogħol xi jsir-teknoloġiku, ekonomiku, regolatorju. Iżda t-trajettorja hija pjuttost ċara. Il-ħżin tal-enerġija għal sistemi rinnovabbli mhuwiex biss il-futur; malajr qed isir il-preżent.