Penyimpanan baterai skala grid diam-diam merevolusi sistem energi

Kisah ini awalnya muncul di Suara dan merupakan bagian dari Meja Iklim kolaborasi.

Hal yang sulit untuk menghasilkan listrik adalah sebagian besar, Anda harus melakukannya Gunakan atau Kehilangannya.

Fakta mendasar ini telah mengatur dan membatasi pengembangan mesin terbesar di dunia: The $ 2 triliun jaringan listrik AS. Generator besar-besaran mengirim elektron di sepanjang jaringan konduktor, transformator, kabel, dan kabel di seluruh benua ke jutaan rumah dan bisnis, menyeimbangkan pasokan dan permintaan dengan hati-hati sehingga setiap sakelar lampu, komputer, televisi, kompor, dan kabel pengisian daya akan akan mengisi daya kabel pengisian daya Nyalakan 99,95 persen dari waktu.

Memastikan selalu ada cukup banyak generator spooled untuk mengirim listrik ke setiap outlet listrik di negara ini membutuhkan koordinasi yang tepat. Dan sementara jumlah listrik yang sebenarnya digunakan dapat berayun secara drastis sepanjang hari dan tahun, jaringan dibangun untuk memenuhi periode singkat Permintaan puncakseperti hari -hari musim panas ketika penggunaan pendingin udara dapat menggandakan konsumsi listrik rata -rata. Bayangkan membangun jalan raya 30 jalur untuk memastikan tidak ada pengemudi yang harus mengetuk rem. Itulah yang harus dilakukan oleh mereka yang merancang dan menjalankan jaringan yang harus dilakukan.

Tetapi bagaimana jika Anda bisa menahan listrik sebentar dan menyimpannya nanti? Anda tidak harus membangun kembali jaringan atau menghabiskan begitu banyak upaya menjaga pembangkit listrik dalam keseimbangan dengan pengguna. Anda bisa menghaluskan kelemahan sumber daya intermiten yang tidak memancarkan karbon dioksida, seperti angin dan matahari. Anda dapat memiliki daya cadangan lokal yang mudah dalam keadaan darurat ketika saluran transmisi rusak. Anda bahkan mungkin tidak membutuhkan jaringan listrik raksasa dan terpusat sama sekali.

Itulah janji penyimpanan energi skala grid. Dan sementara AS benar -benar telah menggunakan bentuk mentah dari penyimpanan energi yang disebut penyimpanan tenaga hidroelektrik yang dipompa Selama beberapa dekade, negara ini sekarang mengalami lonjakan raksasa dalam kapasitas penyimpanan energi, kali ini dari teknologi yang sebagian besar dari kita dibawa-bawa di saku kita: baterai lithium-ion. Antara 2021 dan 2024, baterai kisi kapasitas meningkat lima kali lipat. Pada tahun 2024, AS terpasang 12.3 gigawatt penyimpanan energi. Tahun ini, instalasi baterai grid baru berada di jalur yang hampir dua kali lipat dibandingkan tahun lalu. Kapasitas penyimpanan baterai sekarang melebihi kapasitas hidro yang dipompa, Total lebih dari 26 gigawatt.

Masih ada banyak ruang untuk dikembangkan – dan kebutuhan mendesak untuk melakukannya. Sektor listrik tetap Sumber terbesar kedua emisi gas rumah kaca di AS, dan tidak akan ada cara untuk menambahkan energi bersih yang cukup intermiten untuk secara memadai mendekarbonisasi kisi tanpa penyimpanan yang murah dan berlimpah.

Grid AS yang sudah tua juga sangat membutuhkan peningkatan, dan baterai dapat menghilangkan kejutan menambahkan gigawatt angin dan matahari sambil membeli waktu untuk melakukan renovasi yang lebih luas. Beberapa pasar listrik akhirnya mulai memahami semua layanan yang dapat diberikan baterai – regulasi frekuensi, pencukur puncak, respons permintaan – menciptakan lini bisnis baru. Baterai juga merupakan alat utama dalam membangun Versi yang lebih kecil dan terlokalisasi dari jaringan listrik. Microgrids ini dapat memberi daya pada komunitas jarak jauh dengan kekuatan yang andal dan suatu hari menggeser seluruh jaringan listrik ke sistem yang lebih terdesentralisasi yang dapat lebih tahan terhadap gangguan seperti cuaca ekstrem.

Jika kita bisa memperbaikinya, penyimpanan baterai skala grid sejati tidak hanya akan menjadi enabler energi bersih, tetapi cara untuk meningkatkan sistem daya untuk era baru.

Seberapa besar baterai menjadi begitu besar

Kembali pada tahun 2011, salah satu tugas pelaporan pertama saya adalah menuju ke a ladang angin di Virginia Barat Untuk menghadiri pelantikan apa yang pada saat itu sistem penyimpanan energi baterai terbesar di dunia. Dibangun oleh AES Energy Storage, itu melibatkan ribuan sel lithium-ion dalam wadah penyimpanan yang bersama-sama digabungkan untuk menyediakan 32 megawatt daya dan mengirimkannya selama sekitar 15 menit.

“Total delapan megawatt jam,” kata John Zahurancik, yang adalah wakil presiden AES Energy Storage pada saat itu dan menunjukkan kepada saya di sekitar fasilitas saat itu. Itu tentang jumlah listrik yang digunakan oleh 260 rumah dalam sehari.

Pada tahun -tahun sejak itu, penyimpanan baterai telah meningkat dengan pesanan besarnya, seperti yang ditunjukkan oleh pekerjaan baru Zahurancik. Dia sekarang adalah presiden Fluenceusaha patungan antara AES dan Siemens yang telah mengerahkan 38 gigawatt-jam penyimpanan hingga saat ini di seluruh dunia. “Hal-hal yang kami bangun hari ini, banyak proyek kami berukuran lebih dari satu gigawatt,” kata Zahurancik.

Tahun lalu, fasilitas penyimpanan terbesar untuk online di AS adalah California Proyek Edwards & Sanbornyang dapat mengirim 33 GW selama beberapa jam. Itu kira -kira setara dengan listrik yang dibutuhkan untuk memberi daya 4,4 juta rumah selama sehari.

Namun, itu bukan pendakian yang stabil ke titik ini. Kapasitas baterai grid secara keseluruhan di AS hampir tidak bergerak selama lebih dari satu dekade. Kemudian, sekitar tahun 2020, itu mulai melonjak ke atas. Apa yang berubah?

Satu pergeseran adalah teknologi penyimpanan baterai yang paling umum, sel-sel lithium-ion, gergaji Penurunan harga yang besar dan kepadatan energi meningkat. “Proyek pertama yang kami lakukan adalah pada tahun 2008 dan itu berada di urutan $ 3.000 per kilowatt-jam untuk harga baterai,” kata Zahurancik. “Sekarang kami sedang melihat sistem yang berada di urutan $ 150, $ 200 per kilowatt-jam untuk pemasangan sistem penuh.”

Itu sebagian karena sel -sel di jaringan listrik tidak jauh berbeda dari yang ada di perangkat seluler dan kendaraan listrik, jadi baterai jaringan telah mendapat manfaat dari perbaikan manufaktur yang masuk ke produk -produk tersebut.

“Itu semua satu pipa besar,” kata Micah Zieglerseorang profesor di Georgia Tech yang mempelajari teknologi energi bersih. “Baterai di ponsel, mobil, dan semua kisi memiliki karakteristik umum.” Melihat meningkatnya permintaan ini, China menjadi besar pada pembuatan baterai dan, seperti halnya di panel suryamenciptakan skala ekonomi untuk menurunkan harga global. China sekarang memproduksi 80 persen baterai lithium-ion dunia.

Mekar energi angin dan matahari menciptakan lebih banyak permintaan untuk baterai dan meningkatkan tekanan untuk memperbaikinya. Angin dan matahari seringkali merupakan sumber listrik termurah baru, dan baterai membantu mengimbangi variabilitasnya, memberikan lebih banyak alasan untuk meningkatkan penyimpanan. “Manfaat dari hubungan ini jelas dalam meningkatnya jumlah pembangkit listrik yang diusulkan dan yang telah digunakan yang menggabungkan sumber daya ini,” kata Ziegler. Kombinasi penyimpanan surya plus disumbangkan 84 persen kekuatan baru AS ditambahkan pada tahun 2024.

Dan karena baterai kisi tidak harus cukup kecil untuk menjadi mobile – tidak seperti baterai di laptop atau telepon Anda – mereka dapat memanfaatkan baterai yang lebih murah dan kurang padat yang mungkin tidak cocok untuk sesuatu yang harus muat di saku Anda. Bahkan ada pembicaraan tentang memberi baterai EV tua Kehidupan kedua di jaringan listrik.

Peraturan juga membantu. Rintangan besar untuk menggunakan sistem penyimpanan energi grid adalah bahwa mereka tidak menghasilkan listrik sendiri, sehingga aturan untuk bagaimana mereka harus terhubung ke jaringan dan berapa banyak pengembang baterai yang harus dibayar untuk layanan mereka berantakan dan membatasi di masa lalu. Komisi Pengatur Energi Federal Pesan 841 Menghapus beberapa hambatan untuk sistem penyimpanan energi untuk dihubungkan ke pasar grosir dan bersaing dengan bentuk daya lainnya. Meskipun peraturan tersebut dikeluarkan pada tahun 2018, itu membersihkan a Tantangan Hukum Utama Pada tahun 2020membuka jalan bagi lebih banyak baterai untuk terhubung ke kisi.

Sebelas negara bagian hingga saat ini termasuk California, Illinois, dan Maryland juga telah menetapkan spesifik target pengadaan untuk penyimpanan energiyang membutuhkan utilitas untuk memasang sejumlah kapasitas penyimpanan, menciptakan dorongan untuk lebih banyak baterai kisi. Bersama -sama, faktor -faktor ini menciptakan bisnis yang sama sekali baru untuk perusahaan listrik, melahirkan perusahaan baterai jaringan baru, dan menyuburkan tanah untuk tanaman penyimpanan energi bemper.

Apa yang bisa dilakukan penyimpanan energi untuk Anda?

Penyimpanan energi adalah selai kacang untuk cokelat energi terbarukan, membuat semua sifat terbaik tentang energi bersih lebih baik dan menyeimbangkan beberapa kelemahannya. Tapi itu juga merupakan bahan penting dalam stabilitas grid, keandalan, dan ketahanan, membantu memastikan aliran megawatt yang stabil selama pemadaman dan cuaca ekstrem.

Penggunaan yang paling umum adalah respons frekuensi. Arus bergantian melalui saluran listrik di AS siklus pada frekuensi 60 Hertz. Jika grid dips di bawah frekuensi ini ketika pengguna yang haus daya menyala, itu dapat melakukan trip sirkuit pemutus dan menyebabkan ketidakstabilan daya. Karena baterai memiliki waktu startup yang hampir nol, tidak seperti generator termal, mereka dapat dengan cepat menyerap atau mentransmisikan daya sesuai kebutuhan untuk menjaga agar jaringan bersenandung dengan nada yang tepat.

Baterai jaringan juga dapat masuk sebagai daya cadangan ketika generator berjalan offline atau ketika pengguna daya besar secara tak terduga menyala. Mereka dapat menghaluskan bukit dan lembah beban daya sepanjang hari. Mereka juga membiarkan penyedia daya menghemat listrik ketika murah untuk diproduksi, dan menjualnya kembali di jaringan pada saat permintaan tinggi dan daya mahal. Seringkali lebih cepat untuk membangun fasilitas baterai daripada pembangkit listrik yang setara, dan karena tidak ada cerobong asap, lebih mudah untuk mendapatkan izin dan persetujuan.

Baterai telah terbukti berguna untuk jaringan listrik yang berlebihan. Saat suhu mencapai tiga digit di Texas tahun lalu, baterai memberikan a Rekam Jumlah Kekuatan pada Lone Star State’s Grid. Ercot, operator kisi Texas, tidak perlu meminta orang Texas untuk menolak penggunaan daya mereka seperti yang terjadi pada tahun 2023. Antara 2020 dan 2024, Texas melihat a Peningkatan 4.100 persen Dalam baterai skala utilitas, topping 5,7 gigawatt.

Baterai kisi memiliki efek halo untuk generator daya lainnya juga. Sebagian besar pembangkit listrik termal – bokong, gas, nuklir – memanfaatkan dengan kecepatan yang stabil. Meningkat ke atas dan ke bawah untuk mencocokkan permintaan membutuhkan waktu dan membutuhkan biaya, tetapi dengan baterai menyerap beberapa variabilitas, pembangkit listrik termal dapat tetap lebih dekat dengan kecepatan mereka yang paling efisien, mengurangi emisi gas rumah kaca dan menjaga biaya tetap terkendali.

“Ini seperti hibridisasi mobil Anda,” kata Zahurancik. “Jika Anda berpikir tentang Prius, Anda memiliki motor listrik dan Anda memiliki motor bensin dan Anda membuat konsumsi gas lebih baik karena baterai menyerap semua variasi.”

Fitur baterai kisi lainnya adalah mereka dapat mengurangi kebutuhan untuk peningkatan jaringan yang mahal, kata Stephanie SmithChief Operating Officer di Eolian, yang mendanai dan mengembangkan sistem penyimpanan energi grid. Anda tidak perlu membangun saluran listrik untuk mengakomodasi kebutuhan listrik maksimum maksimum jika Anda memiliki baterai – di sisi generator atau di sisi permintaan – untuk mengeluarkan beberapa elektron lagi saat dibutuhkan.

“Apa yang kami lakukan dengan baterai yang berdiri sendiri, semakin banyak dari mereka yang Anda dapatkan, Anda mulai mengurangi kebutuhan atau setidaknya merapikan hal-hal seperti build transmisi baru,” kata Smith. Baterai ini juga memungkinkan kisi untuk Ada PT lebih cepat untuk mengubah kebutuhan energi, seperti ketika sebuah pabrik dimatikan atau ketika pusat data baru meningkat.

Secara seimbang ini mengarah pada jaringan listrik yang lebih stabil, efisien, lebih murah, dan lebih bersih.

Menagih

Sebagus mereka, baterai lithium-ion memiliki batasannya. Sebagian besar baterai jaringan dirancang untuk menyimpan dan mengirim listrik selama dua hingga delapan jam, tetapi jaringan juga membutuhkan cara untuk menyimpan daya selama berhari -hari, berminggu -minggu, dan bahkan berbulan -bulan sejak permintaan daya bergeser sepanjang tahun.

Ada juga beberapa tantangan mendasar untuk penyimpanan skala grid. Seperti kebanyakan teknologi tingkat jaringan, penyimpanan energi membutuhkan investasi di muka yang besar yang membutuhkan waktu puluhan tahun untuk membayar kembali, tetapi ada banyak ketidakpastian saat ini tentang bagaimana Tarif Administrasi Trump akan mempengaruhi impor baterai, apakah akan ada resesi, dan jika gangguan ini akan memperlambat pertumbuhan permintaan listrik di tahun -tahun mendatang. Nafsu makan yang luar biasa untuk baterai adalah meningkatkan persaingan untuk bahan baku yang diperlukan, yang dapat meningkatkan harganya.

Meskipun China saat ini mendominasi rantai pasokan baterai globalAS bekerja untuk masuk. Di bawah pemerintahan sebelumnya, Departemen Energi AS Investasikan miliaran di pabrik penyimpanan energirantai pasokan, dan penelitian. Ada lusinan pabrik baterai di AS Sekarang, meskipun sebagian besar ditujukan untuk kendaraan listrik. Ada 10 pabrik AS yang dijadwalkan untuk memulai tahun ini, yang akan meningkatkan total kapasitas manufaktur baterai EV 421.5 gigawatt-jam per tahun. Total manufaktur baterai global diproyeksikan untuk mencapai Sekitar 7.900 gigawatt-jam pada tahun 2025.

Ada juga jajaran proyek yang panjang dan terus bertambah yang menunggu untuk terhubung ke jaringan listrik. Antrian antar untuk semua sistem energi, tetapi khususnya matahari, angin, dan baterai, biasanya tiga tahun terakhir atau lebih sebagai pengembang proyek menghasilkan studi keandalan dan mengatasi pemasangan keterlambatan dokumen regulasi.

Administrasi Trump juga bekerja untuk membatalkan insentif seputar energi bersih, terutama Undang -Undang Pengurangan Inflasi 2022. Undang -undang tersebut menetapkan insentif yang kuat untuk energi bersih, termasuk kredit pajak untuk proyek energi grid yang berdiri sendiri. “Saya khawatir tentang IRA karena akan mengubah kurva, dan sejujurnya kita tidak mampu mengubah kurva sekarang dengan segala bentuk energi bersih,” kata Smith. Di sisi lain, tarif Trump pada akhirnya dapat memacu lebih banyak pembuatan baterai di AS.

Namun, penyimpanan energi skala utilitas adalah sepotong kecil jaringan listrik AS yang luas, dan ada ruang yang sangat besar untuk diperluas. “Meskipun kami telah berakselerasi dan berjalan cepat, pada umumnya, kami tidak memilikinya,” kata Zahurancik. “Anda dapat dengan mudah melihat penyimpanan menjadi 20 atau 30 persen dari kapasitas daya terpasang.”