Οι μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην εξισορρόπηση της προσφοράς και της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας στα σημερινά ηλεκτρικά δίκτυα. Όταν υπάρχει περιττή ηλεκτρική ενέργεια που προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές, όπως ηλιακά πάνελ ή ανεμογεννήτριες, επειδή η παραγωγή υπερβαίνει τη ζήτηση σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή, αυτές οι μπαταρίες απορροφούν το πλεόνασμα αντί να το αφήνουν να χαθεί. Αργότερα, όταν η ζήτηση αυξάνεται κατά τις ώρες αιχμής ή τις ζεστές απογευματινές ώρες του καλοκαιριού, απελευθερώνουν αυτήν την αποθηκευμένη ενέργεια πίσω στο σύστημα. Μελέτες δείχνουν ότι η εγκατάσταση συστημάτων αποθήκευσης μπαταριών μπορεί να αυξήσει την αξιοπιστία του δικτύου κατά περίπου 15 τοις εκατό, καθιστώντας τα απαραίτητα για τη διατήρηση σταθερών επιπέδων τάσης και συχνοτήτων. Καθώς όλο και περισσότερη καθαρή ενέργεια εισέρχεται στα δίκτυά μας, αυτού του είδους η ευέλικτη διαχείριση ενέργειας γίνεται ολοένα και πιο σημαντική, αφού ο άνεμος δεν φυσά πάντα και ο ήλιος δεν λάμπει κάθε μέρα, οπότε η ύπαρξη αξιόπιστων εναλλακτικών λύσεων είναι πιο σημαντική από ποτέ.
Για όσους ενδιαφέρονται για συγκεκριμένες λύσεις, πολλές επιχειρήσεις παράγουν καινοτόμα βαταρίες αποθήκευσης ενέργειας που προσφέρουν αποτελεσματική διαφύλαξη ενέργειας και γρήγορη αντίδραση στις αλλαγές των συνθηκών προμήθειας-ζήτησης.
Η εφικτότητα της αποκεντρωμένης διανομής ενέργειας αυξάνεται γρήγορα λόγω της καλύτερης τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας σήμερα. Άνθρωποι και εταιρείες μπορούν πλέον να παράγουν τη δική τους ενέργεια, να την αποθηκεύουν τοπικά και στη συνέχεια να τη χρησιμοποιούν όταν τη χρειάζονται. Αυτό μειώνει την εξάρτηση από τους μεγάλους κεντρικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας στους οποίους έχουμε συνηθίσει να βασιζόμαστε. Όταν κάτι πάει στραβά με το κεντρικό δίκτυο, οι κοινότητες που διαθέτουν τοπικές εγκαταστάσεις παραγωγής ενέργειας αντέχουν καλύτερα τις κρίσεις. Για παράδειγμα, το Σαν Ντιέγκο, όπου γειτονιές με ηλιακά συστήματα και αποθήκευση ενέργειας συνέχισαν να λειτουργούν ακόμη και όταν η πόλη βίωσε διακοπή ρεύματος πέρυσι το καλοκαίρι. Οι περισσότερες περιοχές που μεταπίπτουν σε αυτό το μοντέλο παρατηρούν μειωμένη κίνηση στις γραμμές μεταφοράς ρεύματος και γενικά πληρώνουν λιγότερα για ηλεκτρισμό. Μην ξεχνάμε όμως ούτε τα μικροδίκτυα. Αυτά τα μικρά αυτόνομα συστήματα παροχής ενέργειας, υποστηριζόμενα από καλή τεχνολογία αποθήκευσης, διατηρούν τις βασικές υπηρεσίες σε λειτουργία κατά τη διάρκεια μεγάλων διακοπών, πράγμα που σημαίνει πως τα νοσοκομεία παραμένουν σε λειτουργία και τα σούπερ μάρκετ μπορούν να διατηρούν τα τρόφιμα στο ψυγείο μέχρι να επανέλθει το ρεύμα.
Ενισχύοντας την τοπική παραγωγή και χρήση ενέργειας, αυτά τα συστήματα συνεισφέρουν όχι μόνο στη μείωση των κόστων ενέργειας, αλλά και στην εναρμόνιση με τους στόχους βιωσιμότητας και της αντοχής των υποδομών, ανοίγοντας τον δρόμο για αυξημένη αυτονομία ενέργειας.
Η αποθήκευση ενέργειας παίζει κομβικό ρόλο στην επίλυση του προβλήματος της ασυνεχούς παροχής ηλεκτρικής ενέργειας από φωτοβολταϊκούς συλλέκτες και ανεμογεννήτριες, εξασφαλίζοντας ότι θα έχουμε ηλεκτρισμό όταν τον χρειαζόμαστε πραγματικά. Οι μπαταρίες αποθήκευσης λειτουργούν συλλέγοντας την επιπλέον ενέργεια που παράγεται σε ηλιόλουστες μέρες ή ανεμογενείς νύχτες και την κρατούν μέχρι να μην υπάρχει αρκετή ηλιοφάνεια ή αέρας. Αυτή η διαδικασία εξισορρόπησης εμποδίζει το ηλεκτρικό δίκτυο να βγει εκτός ελέγχου, κάτι που γίνεται όλο και πιο σημαντικό καθώς όλο και περισσότερα νοικοκυριά και επιχειρήσεις μεταπίπτουν σε ανανεώσιμες πηγές. Σύμφωνα με πρόσφατες μελέτες, η συνδυασμένη χρήση αυτών των συστημάτων μπαταριών με πηγές καθαρής ενέργειας μειώνει την εξάρτηση από παλιού τύπου εργοστάσια παραγωγής ενέργειας με άνθρακα και φυσικό αέριο κατά περίπου 30 τοις εκατό σε πολλές περιπτώσεις. Το αποτέλεσμα; Λιγότερα αέρια του θερμοκηπίου εκλύονται στην ατμόσφαιρα, ενώ παράλληλα διασφαλίζεται η συνεχής παροχή ηλεκτρικής ενέργειας και η ομαλή λειτουργία ηλεκτρικών συσκευών σε κοινότητες ανά τον κόσμο.
Η μετακίνηση της ενέργειας όταν παράγεται γίνεται πολύ σημαντική για να πάρουμε τα περισσότερα από τα δίκτυα παροχής ηλεκτρικής ενέργειας. Οι μπαταρίες αποθήκευσης επιτρέπουν στις εταιρείες να αποθηκεύουν ηλεκτρισμό που παράγεται τη νύχτα ή νωρίς το πρωί, όταν η ζήτηση είναι χαμηλή, και στη συνέχεια να απελευθερώνουν αυτήν την αποθηκευμένη ενέργεια όταν όλοι τη χρειάζονται περισσότερο το απόγευμα και το βράδυ. Το οικονομικό όφελος είναι επίσης αρκετά σημαντικό. Οι εταιρείες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας κερδίζουν περισσότερα χρήματα πωλώντας αυτό που έχουν αποθηκεύσει σε υψηλότερες τιμές, ενώ οι καταναλωτές τελικά πληρώνουν λιγότερα συνολικά για τους μηνιαίους λογαριασμούς τους. Αυτά τα συστήματα μπαταριών λειτουργούν καλύτερα όταν ενεργοποιούνται κατά τις ακριβές ώρες αιχμής, κάτι που μειώνει το συνολικό κόστος. Για τα φωτοβολταϊκά και ανεμογεννήτριες ειδικά, αυτή η διαχείριση χρόνου καθιστά αυτά τα πράσινα έργα πραγματικά κερδοφόρα. Καθώς όλοι προσπαθούμε να μετακινηθούμε μακριά από τα ορυκτά καύσιμα, η καλύτερη δυνατότητα ελέγχου της ώρας που ρέει η ενέργεια βοηθάει τόσο το περιβάλλον όσο και τις τσέπες μας.
Η Καλιφόρνια έχει στόχο να φτάσει το 80% ανανεώσιμη ενέργεια έως το 2030 και η αποθήκευση ενέργειας παίζει σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της σταθερότητας του ηλεκτρικού δικτύου κατά τη διάρκεια αυτής της μετάβασης. Πραγματικές δοκιμές δείχνουν ότι, όταν μεγάλες εγκαταστάσεις μπαταριών τεθούν σε λειτουργία, βοηθούν στην αντιμετώπιση των διακυμάνσεων της ηλιακής και αιολικής ενέργειας, ενώ μειώνουν την εξάρτηση από ορυκτά καύσιμα. Ορισμένα πιλοτικά προγράμματα μείωσαν πράγματι την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κατά τις ώρες αιχμής, γεγονός που καθιστά τις μπαταρίες μια έξυπνη επένδυση καθώς μετακινούμαστε προς πηγές καθαρότερης ενέργειας. Στο μέλλον, αυτές οι λύσεις αποθήκευσης θα είναι απαραίτητες, εάν η Καλιφόρνια επιθυμεί να επιτύχει τους περιβαλλοντικούς της στόχους χωρίς να θυσιαστεί η αξιόπιστη παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε όλη την πολιτεία.
Το κόστος των μπαταριών ιόντων λιθίου έχει μειωθεί δραματικά τα τελευταία χρόνια, με την πραγματική πτώση να αγγίζει το 89% από τις αρχές της δεκαετίας του 2010. Τα τεράστια αυτά κέρδη έχουν κάνει τις μπαταρίες αυτές την προτιμώμενη επιλογή για τις περισσότερες ανάγκες αποθήκευσης ενέργειας, κάτι που εξηγεί γιατί τις συναντάμε πλέον από τα εργοστάσια μέχρι τα σπίτια. Οι άνθρωποι εκτιμούν αυτές τις μπαταρίες επειδή λειτουργούν αποτελεσματικά, ενώ ταυτόχρονα κοστίζουν λιγότερο σε σχέση με τις εναλλακτικές, καθιστώντας τις πρακτικές επιλογές τόσο για μικρές οικογένειες που επιθυμούν εφεδρική παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, όσο και για μεγάλες επιχειρήσεις που χρειάζονται υποστήριξη του δικτύου. Η εξέταση των επαγγελματικών στοιχείων δείχνει ξεκάθαρα την ίδια ιστορία: τα ιόντα λιθίου κατέχουν πάνω από 90% της τρέχουσας αγοράς, δείχνοντας πόσο πολύ οι επιχειρήσεις εμπιστεύονται αυτήν την τεχνολογία. Η δημοτικότητά τους σημαίνει ουσιαστικά πως όταν κάποιος μιλά για αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας αυτήν την εποχή, αναφέρεται συνήθως σε συστήματα ιόντων λιθίου. Αυτές οι μπαταρίες συνδέουν πραγματικά τους παλιούς τρόπους παραγωγής ενέργειας με τις νέες πράσινες προσεγγίσεις που αναπτύσσονται γύρω μας σήμερα.
Οι μπαταρίες ροής και οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης γίνονται σοβαροί ανταγωνιστές της παραδοσιακής τεχνολογίας ιόντων λιθίου, κυρίως επειδή διαρκούν περισσότερο και διαθέτουν ενσωματωμένη καλύτερη ασφάλεια. Οι μπαταρίες ροής λειτουργούν πολύ καλά για μεγάλα έργα, αφού μπορούμε να αυξήσουμε τη χωρητικότητα αποθήκευσης ξεχωριστά από την έξοδο ισχύος, κάτι που καλύπτει καλύτερα τις μακροχρόνιες ενεργειακές ανάγκες σε σχέση με τις τρέχουσες επιλογές. Από την άλλη πλευρά, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης μειώνουν τους κινδύνους ανάφλεξης και τα προβλήματα υπερθέρμανσης, γι' αυτό το λόγο πολλοί τις παρακολουθούν στενά για εφαρμογές στο ηλεκτρικό δίκτυο. Επίσης, αυτοί οι νέοι τύποι μπαταριών συγκεντρώνουν περισσότερη ενέργεια σε μικρότερους χώρους. Αυτό που κάνει αυτές τις καινοτομίες να ξεχωρίζουν δεν είναι μόνο αυτά που προσφέρουν σήμερα, αλλά και το πώς προσελκύουν επενδύσεις προς πιο έξυπνες λύσεις για το δίκτυο. Το γεγονός ότι και οι δύο προσεγγίσεις παρέχουν ασφαλέστερη λειτουργία και παράλληλα είναι κλιμακώσιμες, αποτελεί σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στη δημιουργία των βιώσιμων ενεργειακών συστημάτων μας, κάτι που ταιριάζει απόλυτα στις παγκόσμιες προσπάθειες για πράσινη ενέργεια.
Η χρήση παλιών μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων (EV) σε στατικά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας είναι περιβαλλοντικά συνετή πρακτική, η οποία επίσης μειώνει το κόστος. Έρευνες δείχνουν ότι, όταν οι επιχειρήσεις επαναχρησιμοποιούν αυτές τις μπαταρίες αντί να κατασκευάζουν νέες από την αρχή, εξοικονομούν χρήματα σε υλικά και συμβάλλουν στη μείωση του τεράστιου όγκου ηλεκτρονικών αποβλήτων που συσσωρεύονται παντού. Με εκατομμύρια ακόμη ηλεκτρικά αυτοκίνητα να κυκλοφορούν στους δρόμους κάθε χρόνο, υπάρχει πραγματική δυνατότητα να αξιοποιηθεί αυτό το απόθεμα για την παροχή υποστήριξης σε περιόδους αιχμής ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, κυρίως τις βραδινές ώρες. Πέρα από την απλή παράταση της διάρκειας ζωής των μπαταριών, αυτή η πρακτική συμβάλλει στην υιοθέτηση πιο καθαρών λειτουργιών σε ολόκληρη την ενεργειακή βιομηχανία. Καθώς η μετάβαση στα ηλεκτρικά οχήματα επιταχύνεται, η μετατροπή των χρησιμοποιημένων μπαταριών των αυτοκινήτων σε λύσεις αποθήκευσης για το δίκτυο παρέχει απαραίτητη υποστήριξη κατά τις περιόδους υψηλής κατανάλωσης. Αυτό το είδος ανακύκλωσης μπαταριών βοηθά στην καλύτερη διαχείριση των φορτίων ενέργειας και μας πλησιάζει στο πιο πράσινο ενεργειακό μέλλον που όλοι επιθυμούμε.
Η Ασία-Ειρηνικός έχει το 45% περίπου της παγκόσμιας αγοράς αποθήκευσης ενέργειας σήμερα, καθιστώντας την ξεκάθαρα ηγέτη σε αυτόν τον τομέα. Μεγάλο μέρος αυτού οφείλεται στις πρόσφατες ενέργειες της Κίνας, η οποία έχει επενδύσει μαζικά σε εγκαταστάσεις αποθήκευσης. Μελλοντικά, το Πεκίνο σκοπεύει να εγκαταστήσει περίπου 31 γιγαβάτ αξίας νέας αποθήκευσης μπαταριών μέσα στα επόμενα πέντε χρόνια. Μια τέτοια επέκταση θα βοηθήσει σημαντικά στη σταθεροποίηση των ηλεκτρικών δικτύων και στη βελτίωση της λειτουργίας τους κατά τις ώρες αιχμής. Η προσπάθεια για περισσότερη αποθήκευση δεν αφορά μόνο την κάλυψη των τρέχουσων αναγκών σε ηλεκτρισμό. Αντανακλά πόσο σοβαρά παίρνουν πολλές ασιατικές χώρες τις πηγές ανανεώσιμης ενέργειας. Οι κυβερνήσεις σε όλη την περιοχή έχουν θεσπίσει διάφορα κίνητρα και κανονισμούς με στόχο να επιταχυνθεί η υιοθέτηση τεχνολογίας αποθήκευσης από επιχειρήσεις και νοικοκυριά. Αυτές οι προσπάθειες σίγουρα συμβάλλουν στην εδραίωση της θέσης της Ασίας ως σημαντικού παίχτη στον παγκόσμιο τομέα αποθήκευσης ενέργειας.
Η αγορά αποθήκευσης ενέργειας στη Βόρεια Αμερική αναπτύσσεται με εντυπωσιακό ρυθμό αυτήν τη στιγμή, με ετήσιο σύνθετο ρυθμό ανάπτυξης που φτάνει περίπου το 29%. Μεγάλο μέρος αυτής της δυναμικής οφείλεται σε ρυθμιστικές αλλαγές, ιδιαίτερα στην Απόφαση FERC 841, η οποία επιτρέπει στα συστήματα αποθήκευσης να συμμετέχουν άμεσα στις αγορές ενέργειας. Τι σημαίνει αυτό; Λοιπόν, ανοίγει το δρόμο για νέες ιδέες και προσελκύει περισσότερους ενδιαφερόμενους στον τομέα. Οι ειδικοί της βιομηχανίας πιστεύουν πως αυτού του είδους οι ρυθμίσεις θα επιταχύνουν ακόμη περισσότερο τις εγκαταστάσεις αποθήκευσης σε όλη την ήπειρο με την πάροδο του χρόνου. Η ταχύτητα με την οποία προχωρούν τα πράγματα δείχνει πόσο σοβαρά αντιμετωπίζουν οι χώρες της Βόρειας Αμερικής την εισαγωγή καλύτερων τεχνολογιών αποθήκευσης στα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας. Και ειλικρινά, ποιος μπορεί να αντιταχθεί σε κάτι που βοηθάει και την τσέπη και τον πλανήτη;
Παγκόσμια η δυναμικότητα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να φτάσει περίπου τα 278 γιγαβάτ το μεσούν αιώνα σύμφωνα με πρόσφατες προβλέψεις. Αυτού του είδους η ανάπτυξη δείχνει τι κάνουν πολλές χώρες σχετικά με την καθαρή ενέργεια αυτές τις μέρες. Καλύτερες μπαταρίες συνεχώς βγαίνουν, ενώ οι κυβερνήσεις ψηφίζουν νομοθεσίες που υποστηρίζουν την ανάπτυξη αποθήκευσης. Εμπειρογνώμονες ενέργειας από διαφορετικά μέρη του κόσμου τώρα θεωρούν την αποθήκευση κάτι πραγματικά σημαντικό, αν θέλουμε να πετύχουμε τους στόχους μας για το κλίμα και να διατηρήσουμε την ηλεκτροδότηση κατά τη μετάβαση σε ανανεώσιμες πηγές. Καθώς αυξάνεται αυτό το δυναμικό αποθήκευσης, γίνεται πιο σαφές γιατί η αποθήκευση είναι τόσο σημαντική για τον τρόπο με τον οποίο λειτουργεί η ηλεκτρική ενέργεια στο εξής. Κατασκευάζουμε πλέον δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας που μπορούν να ανταποκριθούν καλύτερα σε διακυμάνσεις και να διαρκέσουν περισσότερο, χωρίς να βλάπτουν τον πλανήτη.
Οι ενεργειακές διαχειριστικές επιχειρήσεις λαμβάνουν σημαντική ώθηση από τη μηχανική μάθηση, χάρη σε βελτιωμένες προβλέψεις της ζήτησης που βοηθούν στη μεγιστοποίηση της χρήσης των μπαταριών. Όταν εξετάζουμε παλαιότερα δεδομένα κατανάλωσης ενέργειας, αυτοί οι έξυπνοι αλγόριθμοι προσδιορίζουν πότε να αποθηκεύεται η ενέργεια και πότε να απελευθερώνεται, μειώνοντας τα έξοδα και κάνοντας ολόκληρο το σύστημα πιο αποτελεσματικό. Κάποιες έρευνες αναφέρουν και πραγματικά νούμερα - η προσθήκη μηχανικής μάθησης στη διαχείριση του ηλεκτρικού δικτύου έχει εξοικονομήσει περίπου 15% σε ενεργειακές δαπάνες, σύμφωνα με πρόσφατα ευρήματα. Αυτό που κάνει αυτή την εξέλιξη τόσο συναρπαστική είναι το πόσο η προγνωστική διαχείριση βελτιώνει συνεχώς τόσο τα συστήματα αποθήκευσης μπαταριών όσο και την απόδοση των έξυπνων δικτύων σε διαφορετικές περιοχές.
Οι εικονικοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας, ή αλλιώς VPPs, αλλάζουν τον τρόπο με τον οποίο διαχειριζόμαστε την ενέργεια σε όλο το δίκτυο. Αυτά τα συστήματα ενώνουν διάφορες διεσπαρμένες πηγές ενέργειας, όπως μπαταρίες και ηλιακά πάνελ, ώστε να λειτουργούν ως μία μεγάλη μονάδα παραγωγής ενέργειας. Αυτό που κάνει αυτήν την προσέγγιση ιδιαίτερη είναι το γεγονός ότι βοηθά στην καλύτερη εξισορρόπηση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, διευκολύνει τη ροή ενέργειας εκεί που είναι περισσότερο απαραίτητη και καθιστά ολόκληρο το δίκτυο πολύ πιο ανθεκτικό σε διαταραχές. Αρχίζουμε να βλέπουμε αυτές τις δομές εικονικής παραγωγής να αναπτύσσονται σε όλες τις περιοχές, γεγονός που σημαίνει πως μικρές επιχειρήσεις και ακόμη και ιδιώτες ιδιοκτήτες ακινήτων ίσως σύντομα μπορούν να πωλούν την περίσσευση ενέργειας πίσω στην αγορά, αντί να βασίζονται αποκλειστικά σε παραδοσιακές εταιρείες παροχής ηλεκτρικής ενέργειας. Λαμβάνοντας υπόψη την τρέχουσα κατάσταση, είναι σαφές πως η τεχνολογία VPP θα διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στη δυνατότητα αποθήκευσης ανανεώσιμης ενέργειας, καθιστώντας την καθαρή ενέργεια πιο προσβάσιμη από ποτέ.
Παρατηρούμε μια ενδιαφέρουσα εξέλιξη στον τομέα αποθήκευσης ενέργειας προς την κατεύθυνση των συστημάτων διάρκειας 4 ωρών τελευταία. Βοηθούν πραγματικά στη διατήρηση της σταθερότητας του ηλεκτρικού δικτύου όταν το θέλουμε περισσότερο και στη διαχείριση των δύσκολων περιόδων αιχμής που δημιουργούν μεγάλη πίεση στα ηλεκτρικά μας δίκτυα. Αυτό που ξεχωρίζει σε αυτά τα συστήματα είναι η δυνατότητα να απελευθερώνουν αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια ακριβώς τη στιγμή που χρειάζεται περισσότερο, κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος ή ξαφνικών αυξήσεων της κατανάλωσης. Οι αναλυτές της βιομηχανίας έχουν τονίσει έντονα το θέμα προωθώντας σθεναρά την ευρύτερη εφαρμογή τους σε διάφορες περιοχές, γιατί αυτά τα συστήματα λειτουργούν καλά είτε χρειαζόμαστε υποστήριξη ηλεκτρικής ενέργειας για νοσοκομεία είτε απλώς θέλουμε να εξομαλύνουμε τις ημερήσιες διακυμάνσεις στην κατανάλωση ενέργειας. Καθώς οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας γίνονται πιο διαδεδομένες στο ενεργειακό μας μείγμα, η σημασία της ύπαρξης αξιόπιστων επιλογών αποθήκευσης αυξάνεται εκθετικά. Αυτή η τάση δεν δείχνει να επιβραδύνεται σύντομα, καθώς οι κοινότητες σε όλο τον κόσμο αναγνωρίζουν την αξία της επένδυσης σε πιο έξυπνη υποδομή δικτύου.