Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, ή αλλιώς ESS, παίζουν σημαντικό ρόλο στη διασφάλιση της αξιοπιστίας της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας, ώστε η παραγωγή να μπορεί να ανταποκρίνεται στις ανάγκες των καταναλωτών, ιδιαίτερα κατά τις ζεστές μέρες του καλοκαιριού όπου ταυτόχρονα όλοι θέτουν σε λειτουργία τα κλιματιστικά τους. Χωρίς κατάλληλες λύσεις αποθήκευσης, θα αντιμετωπίζαμε πολύ περισσότερα περιστατικά διακοπής ρεύματος από ό,τι σήμερα, κάτι που απασχολεί ιδιαίτερα τους παρόχους ενέργειας, δεδομένης της ημερήσιας μεταβλητότητας της ζήτησης. Προβλέψεις αγοράς υποδεικνύουν ότι ο παγκόσμιος τομέας ESS θα φτάσει τα 86,76 δισεκατομμύρια δολάρια έως το 2032, γεγονός που δείχνει πόσο σημαντικός γίνεται αυτός ο τομέας. Τα συστήματα αυτά αντιμετωπίζουν το πρόβλημα με διάφορες μεθόδους, όπως οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι παλιές αντλιοστάσεις νερού και ακόμη και η τεχνολογία συμπιεσμένου αέρα. Η ευελιξία τους είναι αυτή που τα καθιστά τόσο πολύτιμα, καθώς επιτρέπει στους διαχειριστές του δικτύου να διατηρούν σταθερή παροχή ηλεκτρικής ενέργειας παρά τις απρόβλεπτες αιχμές ή πτώσεις στην κατανάλωση καθ' όλη τη διάρκεια της ημέρας.
Το πρόβλημα με τα ηλιακά πάνελ και τους ανεμογεννήτριες είναι ότι δεν παράγουν ηλεκτρική ενέργεια συνεχώς. Γι' αυτό χρειαζόμαστε κάποιο είδος συστήματος αποθήκευσης, ώστε να έχουμε αξιόπιστη παροχή ηλεκτρικής ενέργειας όταν δεν λάμπει ο ήλιος ή δεν φυσάει ο άνεμος. Όταν αυτές οι ανανεώσιμες πηγές παράγουν περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια από την απαιτούμενη, το πλεόνασμα αποθηκεύεται κάπου. Στη συνέχεια, όταν η παραγωγή μειώνεται, η αποθηκευμένη ενέργεια μπορεί να επανατροφοδοτηθεί στο σύστημα. Έχει αποδειχτεί μέσω μελετών ότι η τεχνολογία των μπαταριών, και ιδιαίτερα οι λιθιο-ιοντικές, βοηθά να λειτουργεί καλύτερα το ηλεκτρικό δίκτυο με τις ανανεώσιμες πηγές. Αυτές οι λύσεις αποθήκευσης μας επιτρέπουν να εξισορροπούμε τις διακυμάνσεις στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας που εξαρτάται από τον καιρό. Χωρίς καλές επιλογές αποθήκευσης, θα ήταν πολύ δύσκολο να βασιζόμαστε στην καθαρή ενέργεια για τις περισσότερες από τις καθημερινές μας ανάγκες.
Η τεχνολογία της μπαταρίας ροής σιδήρου-βαναδίου σηματοδοτεί πραγματική πρόοδο στον τρόπο αποθήκευσης ενέργειας για βιομηχανική χρήση, κυρίως επειδή αυτά τα συστήματα μπορούν να κλιμακωθούν εύκολα και να διαρκέσουν πολύ περισσότερο σε σχέση με τις περισσότερες εναλλακτικές λύσεις. Αυτό που ξεχωρίζει πραγματικά είναι το κόστος - οι εταιρείες διαπιστώνουν ότι πληρώνουν λιγότερο ανά κιλοβατώρα αποθηκευμένης ενέργειας σε σχέση με τις λιθιοϊοντικές ή άλλες συμβατικές επιλογές, καθιστώντας αυτήν την τεχνολογία ιδιαίτερα ελκυστική για μεγάλα εργοστάσια και έργα αποθήκευσης στο δίκτυο. Ένα ακόμη σημαντικό πλεονέκτημα; Οι μπαταρίες αυτές διαρκούν συνήθως περισσότερο από 20.000 κύκλους φόρτισης πριν χρειαστεί να αντικατασταθούν, διατηρώντας καλά την αποδοτικότητά τους καθ' όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής τους. Επιπλέον, σχεδόν καθόλου τοξικά απόβλητα παράγονται κατά την παραγωγή ή τη διάθεσή τους, κάτι που εξηγεί γιατί πολλές εγκαταστάσεις ανανεώσιμης ενέργειας αρχίζουν να υιοθετούν αυτήν την τεχνολογία, παρά το υψηλότερο αρχικό κόστος. Ο συνδυασμός μακροζωίας, αξιοπιστίας και περιβαλλοντικών προδιαγραφών καθιστά τις μπαταρίες ροής σιδήρου-βαναδίου σοβαρό υποψήφιο στο σημερινό εξελισσόμενο τοπίο της αγοράς ενέργειας.
Η τεχνολογία ιόντων λιθίου έχει προοδεύσει σημαντικά τα τελευταία χρόνια, μειώνοντας το κόστος, ενώ παράλληλα έχει βελτιωθεί σημαντικά ως προς την απόδοσή της. Στοιχεία από τη βιομηχανία δείχνουν κάτι εντυπωσιακό – το κόστος για αυτούς τους συσσωρευτές μειώθηκε κατά περίπου 89% από το 2010, κάτι που εξηγεί γιατί είναι τόσο διαδεδομένοι σήμερα. Η πτώση του κόστους έχει πραγματικά ανοίξει νέους δρόμους για πρωτοπόρες ιδέες αποθήκευσης ενέργειας, από τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα που βλέπουμε στους δρόμους μέχρι και τεράστια συστήματα που αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια για ολόκληρες πόλεις. Δεν είναι καθόλου παράξενο που οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν γίνει τόσο σημαντικές στον τρόπο που σκεφτόμαστε την αποθήκευση ενέργειας σήμερα.
Οι φορητοί σταθμοί παροχής ενέργειας μεταβάλλουν τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι έχουν πρόσβαση στην ενέργεια, ιδιαίτερα για οικιακές χρήσεις και για ανθρώπους που ζουν εκτός του δικτύου παροχής ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτές οι μικρές αλλά ισχυρές συσκευές επιτρέπουν στους ιδιοκτήτες σπιτιών να αποθηκεύουν την ηλιακή ενέργεια που συλλέγεται καθ' όλη τη διάρκεια της ημέρας και στη συνέχεια να χρησιμοποιούν αυτήν την αποθηκευμένη ενέργεια όταν δεν φαίνεται ο ήλιος ή σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, παρέχοντάς τους πραγματικό έλεγχο της ηλεκτρικής τους παροχής. Καθώς η τεχνολογία εξελίσσεται, αυτές οι μπαταρίες βελτιώνουν την απόδοσή τους και ταυτόχρονα μειώνουν το κόστος τους. Λειτουργούν εξαιρετικά όχι μόνο σε εκτάκτους ανάγκες, αλλά ανταποκρίνονται και στις καθημερινές ενεργειακές απαιτήσεις χωρίς κόπο.
Η Aramco εργάζεται αυτήν τη στιγμή σε κάτι αρκετά ενδιαφέρον - αναμιγνύει την ηλιακή ενέργεια με συστήματα αποθήκευσης ενέργειας (ESS) για να βελτιώσει τη λειτουργία των γεωτρήσεων αερίου. Όταν ξεκίνησαν να εγκαθιστούν ηλιακά πάνελ στη διαδικασία εξόρυξης αερίου, διαπίστωσαν ότι μπορούν να μειώσουν σημαντικά τη χρήση ντιζελοκίνητων κινητήρων. Λιγότερο ντιζελοκίνητη ενέργεια σημαίνει λιγότερες εκπομπές από τις εγκαταστάσεις τους, ενώ επίσης επιτυγχάνεται εξοικονόμηση στο κόστος καυσίμων με την πάροδο του χρόνου. Με βάση τα πραγματικά αποτελέσματα από αυτά τα έργα, η Aramco διαπιστώνει πραγματικές βελτιώσεις στα μετρικά μεγέθη της βιωσιμότητας μετά από αρκετά χρόνια λειτουργίας. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι αυτή η προσέγγιση ίσως μπορεί να λειτουργήσει και σε άλλες περιοχές. Άλλες εταιρείες που επιδιώκουν να μειώσουν το αποτύπωμα άνθρακα ενώ διατηρούν αποτελεσματικές επιχειρήσεις, ίσως μπορούν να μάθουν πολλά από τα επιτεύγματα της Aramco μέχρι στιγμής.
Το έργο σταθεροποίησης του δικτύου ισχύος 140 MWh στη Φινλανδία αντιπροσωπεύει κάτι αρκετά ειδικό όσον αφορά τις λύσεις αποθήκευσης ενέργειας με μπαταρίες για τη διατήρηση της ισορροπίας του ηλεκτρικού δικτύου. Σκοπός αυτής της πρωτοβουλίας ήταν να αντιμετωπίσει εκείνα τα δύσκολα ζητήματα όπου η προσφορά δεν ταιριάζει με τη ζήτηση, διασφαλίζοντας ότι το δίκτυο παραμένει αξιόπιστο, ακόμη και καθώς προστίθενται περισσότερες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Αυτό που έχουμε δει μέχρι στιγμής δείχνει ότι η αποθήκευση ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα λειτουργεί πραγματικά για τη σταθεροποίηση των δικτύων. Η Φινλανδία έχει ήδη ξεκινήσει την εγκατάσταση αυτών των συστημάτων σε όλη τη χώρα, κάτι που της βοηθά να μεταβαίνει σε ένα πιο έξυπνο δίκτυο που μπορεί να χειριστεί όλα είδη καθαρής ενέργειας χωρίς κανένα πρόβλημα.
Η πολιτεία της Γεωργίας πρόσφατα εγκατέστησε ένα μεγάλο σύστημα μπαταριών 765 MW σε όλο το ηλεκτρικό της δίκτυο, προκειμένου να βελτιώσει τη διαχείριση της ενέργειας και να επεκτείνει τη δυναμικότητα όποτε χρειάζεται. Το έργο χρησιμοποιεί εξελιγμένη τεχνολογία αποθήκευσης που βοηθά στην ενσωμάτωση περισσότερης αιολικής και ηλιακής ενέργειας, κάτι που ίσως θα έπρεπε να ακολουθήσουν και άλλες πολιτείες. Τα πρώτα αποτελέσματα δείχνουν ότι αυτές οι μπαταρίες κάνουν πιο εύκολη τη διαχείριση του δικτύου για όσους το λειτουργούν, μειώνοντας τα προβλήματα κατά τις ώρες αιχμής και περιορίζοντας απρόσμενα έξοδα. Αυτό που έκανε η Γεωργία μπορεί να αποτελέσει ένα πρότυπο για άλλες πολιτείες που επιδιώκουν να ενισχύσουν τα ηλεκτρικά τους δίκτυα προχωρώντας παράλληλα προς τις καθαρές πηγές ενέργειας. Ήδη βλέπουμε ορατές βελτιώσεις στην αξιοπιστία από τότε που οι μπαταρίες τέθηκαν σε λειτουργία πέρυσι.
Η τεχνολογία αποθήκευσης είναι πλέον απαραίτητη για τη διατήρηση της ισορροπίας των ηλεκτρικών δικτύων και τη σταθερότητα των συχνοτήτων τους. Τα προηγμένα αυτά συστήματα μπορούν γρήγορα να προσθέτουν ή να αφαιρούν ενέργεια από το δίκτυο όποτε χρειάζεται, κάτι που βοηθά στην αντιμετώπιση των απρόβλεπτων διακυμάνσεων μεταξύ της ζήτησης και της προσφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Σύμφωνα με ορισμένα στοιχεία, οι κατάλληλες λύσεις αποθήκευσης μπορεί να μειώσουν τα προβλήματα συχνότητας κατά περίπου το μισό, κάνοντας ολόκληρο το σύστημα πιο ομαλό. Όταν τα δίκτυα λειτουργούν με συνέπεια και αξιοπιστία, υπάρχει μικρότερη πιθανότητα να συμβούν διακοπές ρεύματος, ειδικά σε περιόδους που όλοι χρησιμοποιούν πολύ ηλεκτρική ενέργεια, όπως τις καλοκαιρινές βραδιές ή τις πρωινές της χειμερινής περιόδου.
Η αυξανόμενη ανάγκη για αξιόπιστη αποθήκευση ενέργειας έχει οδηγήσει πολλούς ειδικούς να επικεντρωθούν σε προσεγγίσεις με επιμέρους διατάξεις, ιδιαίτερα στον τρόπο που αντιμετωπίζουν δύσκολες κλιματικές συνθήκες. Κατασκευασμένα με υλικά που αντέχουν σε σκληρές συνθήκες περιβάλλοντος και σχεδιασμένα για να αντέχουν στα φυσικά φαινόμενα, τα συστήματα αυτά συνεχίζουν να λειτουργούν όταν άλλα μπορεί να αποτύχουν. Δοκιμές στο πεδίο δείχνουν πόσο καλά λειτουργούν – κάποιες εγκαταστάσεις διατηρούν αποδοτικότητα άνω του 95% ακόμα και κατά τη διάρκεια σοβαρών καταιγίδων ή κυμάτων ζέστης. Αυτό που τα καθιστά τόσο πολύτιμα είναι το γεγονός ότι η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας παραμένει διαθέσιμη όταν είναι πιο απαραίτητη, κάτι που βοηθά στη δημιουργία εμπιστοσύνης στις πηγές ανανεώσιμης ενέργειας σε διάφορες περιοχές που αντιμετωπίζουν απρόβλεπτα καιρικά φαινόμενα.
Οι προβλέψεις της αγοράς υποδεικνύουν ότι ο παγκόσμιος τομέας αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να φτάσει στα 86,76 δισεκατομμύρια δολάρια έως το 2032, γεγονός που δείχνει σταθερή επέκταση καθώς ολοένα και περισσότερες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ενσωματώνονται στα δίκτυα παροχής ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς και λόγω πολιτικών υποστήριξης της καθαρής τεχνολογίας από τις κυβερνήσεις. Ειδικοί του κλάδου επισημαίνουν την αυξανόμενη ζήτηση για λύσεις αποθήκευσης, καθώς η αιολική και η ηλιακή ενέργεια δεν είναι πάντα διαθέσιμες όταν χρειάζονται, γι' αυτό η ύπαρξη αξιόπιστων εφεδρειών γίνεται απαραίτητη. Ένας ακόμη παράγοντας που προωθεί την αγορά αυτή; Το κόστος της τεχνολογίας των μπαταριών συνεχώς μειώνεται, ενώ οι άνθρωποι γίνονται πιο ενήμεροι ως προς την αποδοτική χρήση ηλεκτρικής ενέργειας στο σπίτι και στη δουλειά. Όλες αυτές οι τάσεις μαζί σχηματίζουν μια αρκετά αισιόδοξη εικόνα για τις εταιρείες που δραστηριοποιούνται στον τομέα της αποθήκευσης ενέργειας για τα επόμενα χρόνια.
Η αποθήκευση ενέργειας κατευθύνεται προς μια σημαντική αλλαγή, καθώς τα υβριδικά συστήματα γίνονται όλο και πιο κοινά. Αυτές οι διατάξεις συνδυάζουν μαζί φωτοβολταϊκή ενέργεια, αιολική παραγωγή και αποθήκευση σε μπαταρίες, κάνοντας ολόκληρο το σύστημα πιο αποτελεσματικό και ανθεκτικό. Όταν διαφορετικές πηγές ενέργειας συνδυάζονται, τότε η διαχείριση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται πολύ πιο έξυπνη, σε σχέση με την εξάρτηση από μόνο έναν τύπο πηγής ενέργειας. Η ποικιλομορφία αυτή καθιστά την παροχή ενέργειας πιο αξιόπιστη κατά τη διάρκεια διακοπών ή ακραίων καιρικών συνθηκών. Ήδη υπάρχουν σε λειτουργία μερικά υβριδικά έργα σε όλη τη χώρα, τα οποία δείχνουν πώς αυτά τα συστήματα μπορούν να κλιμακωθούν από μικρές κοινοτικές εγκαταστάσεις σε μεγαλύτερης κλίμακας λειτουργίες στο ηλεκτρικό δίκτυο. Αυτό που μαθαίνουμε από αυτές τις πραγματικές δοκιμές θα βοηθήσει στη διαμόρφωση της επόμενης γενιάς υβριδικών ενεργειακών λύσεων σε όλη την εθνική ενεργειακή υποδομή.
Ο ρόλος των πολιτικών και οικονομικών κινήτρων της κυβέρνησης δεν μπορεί να τονιστεί αρκετά, όσον αφορά την προώθηση της εγκατάστασης συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας σε περισσότερα νοικοκυριά. Αυτού του είδους τα προγράμματα υποστήριξης λειτουργούν αρκετά καλά, καθώς μειώνουν το κόστος για τα συστήματα αυτά και τα καθιστούν προσιτά σε περισσότερες οικογένειες, ανεξάρτητα από το εισόδημα. Σε περιοχές όπου οι κυβερνήσεις έχουν εφαρμόσει ισχυρά πακέτα υποστήριξης, παρατηρείται σημαντικά αυξημένος αριθμός σπιτιών με δικές τους εγκαταστάσεις αποθήκευσης ενέργειας. Στο μέλλον, υπάρχει προοπτική επέκτασης μέτρων, όπως φορολογικές ελαφρύνσεις, επιστροφές χρημάτων και ειδική χρηματοδότηση για έργα αποθήκευσης σε επίπεδο γειτονιάς. Αυτό θα μπορούσε να αυξήσει σημαντικά το ενδιαφέρον για λύσεις αποθήκευσης ενέργειας στο σπίτι, καθώς οι κοινότητες θα αρχίσουν να αντιλαμβάνονται τα οφέλη που προκύπτουν από την κοινή χρήση πόρων.