Energian varastointijärjestelmät, lyhyesti ESS, ovat keskeisiä tekijöitä varmistettaessa sähkön toimituksen luotettavuus, jotta sähkön tarjonta pysyy käytännössä mukana sen kysynnän kanssa, erityisesti kuumina kesäiltamina, jolloin kaikki käynnistävät ilman kylmäyksensä samanaikaisesti. Ilman asianmukaisia varastointiratkaisuja kohtaisimme paljon enemmän sähkökatkoja kuin mitä nykyään tapahtuu, mikä huolestuttaa sähköverkkoyhtiöitä ottaen huomioon energian kysynnän päivittäisen vaihtelun. Markkinakatseet ennustavat, että globaali ESS-sektori saavuttaa noin 86,76 miljardia dollaria vuoteen 2032 mennessä, mikä osoittaa kuinka merkittäväksi tämä ala on muodostumassa. Näitä järjestelmiä käytetään eri menetelmin, kuten litiumioniakkujen, perinteisten pumpattavan vesivoiman laitosten ja jopa puristetun ilman teknologian avulla. Niiden arvokkuutta korostaa joustavuus, joka mahdollistaa sähköverkon hallinnan ja tasapainon ylläpidon huolimatta kuluttajien käyttömallien odottamattomista piikkeistä tai laskuista päivän aikana.
Ongelma aurinkopaneeleissa ja tuuliturbiineissa on, että ne eivät tuota sähköä koko ajan. Siksi tarvitsemme jonkinlaisen varastointijärjestelmän, jos haluamme luotettavaa sähköä, kun aurinko ei paista tai tuuli ei tuule. Kun nämä uudistuvat energialähteet tuottavat enemmän sähköä kuin tarvitaan, ylimääräinen sähkö varastoidaan johonkin. Myöhemmin, kun tuotanto vähenee, varastoitua energiaa voidaan palauttaa järjestelmään. Tutkimukset ovat osoittaneet, että akkoteknologia, erityisesti litiumioniakkujen käyttö, auttaa koko sähköverkon toimimaan paremmin uudistuvan energian kanssa. Näillä varastointiratkaisuilla voimme tasoittaa sään vaihteluiden vaikutusta riippuvaisen energiantuotannon heilahduksia. Ilman kunnollisia varastointivaihtoehtoja olisi erittäin vaikeaa luottaa puhdasenergiaan suurelta osin päivittäisissä tarpeissamme.
Rauta-vanadiinivirta-akkutekniikka merkitsee todellista edistystä teollisten sovellusten energiavarastoinnissa, etenkin koska nämä järjestelmät skaalautuvat helposti ja kestävät huomattavasti kauemmin kuin suurin osa vaihtoehdoista. Erityisesti hinta on erottunut tekijä – yritykset huomaavat, että varastoitavan kilowattitunnin hinta on alhaisempi verrattuna litiumioni- tai muihin perinteisiin vaihtoehtoihin, mikä tekee tästä teknologian erityisen houkuttelevaksi suurille tehtaille ja sähköverkkoon liittyville varastointihankeille. Toinen merkittävä etu? Näillä akkuilla kestää yli 20 000 latauskertaa ennen kuin ne täytyy vaihtaa, ja ne säilyttävät hyvän tehokkuustason koko käyttöikänsä ajan. Lisäksi tuotannossa ja hävittämisessä ei käytännössä synny myrkyllistä jätettä, mikä selittää, miksi monet uusiutuvan energian asennukset alkavat hyväksyä tätä teknologiaa, vaikka alkuperäiset kustannukset ovatkin korkeammat. Kestävyyden, luotettavuuden ja ympäristöystävällisyyden yhdistelmä tekee rauta-vanadiinivirta-akuista vakavan kilpailijan nykyisessä kehittyvässä energiamarkkinatilanteessa.
Litiumioni-teknologia on kehittynyt huomattavasti viime vuosina, alentanut kustannuksia ja parantanut suorituskykyään. Alkuperäiset teollisuusluvut paljastavat jotain varsinastisen uskomatonta – näiden akkujen hinnat ovat laskeneet noin 89 % vuodesta 2010 lähtien, mikä selittää niiden nykyisen yleisyyden. Hinnan lasku on todella avannut ovia uusille energianvarastointi-ideoille, kaikkea nykyisin teillä nähtävistä sähköautoista aina valtaviin järjestelmiin, jotka varastoivat sähköä koko kaupunkeja varten. Ei ihme, että litiumionipaketit ovat nykyään niin tärkeitä ajateltaessa, miten energiaa varastoidaan.
Kannettavat sähköasemat muuttavat ihmisten pääsyä energiaan, erityisesti kodeissa ja maaseudulla sähköverkon ulkopuolella asuvien ihmisten keskuudessa. Näillä pienillä mutta tehokkailla laitteilla kotitaloudet voivat tallentaa päivän aikana kerättyä auringonvaloa ja käyttää sen tallennettua energiaa auringon laskiessa tai sähkökatkojen aikana, mikä antaa heille todellisen hallinnan oman sähkönkäytön. Teknologia kehittyessä nämä akkotahdistimet tekevät tehtävänsä yhä tehokkaammin ja niiden hinnat laskevat. Ne toimivat erinomaisesti ei vain hätätilanteissa vaan myös arjen energian tarpeisiin.
Aramco työskentelee parhaillaan johonkin aivan upeaan - he sekoittavat aurinkoenergiaa energianvarastointijärjestelmiin (ESS) tehdäkseen kaasunporauksesta tehokkaampaa. Kun he alkoivat asentaa aurinkopaneeleita kaasunottoon, he huomasivat, että dieselpolttoaineen käyttöä voidaan vähentää huomattavasti. Vähemmän dieselöljyä tarkoittaa vähemmän päästöjä yrityksen toiminnasta, ja lisäksi se säästää polttoainekustannuksia pitkäaikaisesti. Katsottaessa näiden projektien todellisia tuloksia, Aramco on havannut todellisia voittoja kestävyyden mittareissa useiden toimintavuosiensa jälkeen. Mielenkiintoista on myös, kuinka tällä lähestymistavalla voisi toimia muuallakin. Muut yritykset, jotka pyrkivät pienentämään hiilijalanjälkeään ja silti pyörittämään tehokkaita toimintoja, voisivat oppia paljon siitä, mitä Aramco on tähän mennessä saavuttanut.
Suomessa toteutettu 140 MWh:n sähköverkon stabilointihanke edustaa jotain erityistä, kun kyseessä ovat akkujen energiavarastoratkaisut, joilla pyritään pitämään sähköverkko tasapainossa. Tämän hankkeen tarkoituksena oli ratkaista ne ongelmat, joissa sähkön tuotanto ei vastaa kulutusta, ja varmistaa sähköverkon luotettavuus uusiutuvan energian lisääntyessä. Tähänastiset tulokset osoittavat, että suurten energiavarastojen käyttö verkon stabilointiin toimii. Suomi on myös laajentanut näiden järjestelmien käyttöä maanlaajuisesti, mikä auttaa siirtymään älykkääseen sähköverkkoon, joka selviytyy erilaisista puhdasta energiasta tuotetusta sähköstä.
Georgia on äskettäin ottanut käyttöön 765 MW:n akkujärjestelmän, joka kattaa sen sähköverkon ja auttaa energian hallinnassa sekä kapasiteetin laajentamisessa tarpeen mukaan. Hanke hyödyntää uusinta varastointitekniikkaa, joka mahdollistaa enemmän tuulivoiman ja aurinkovoiman integroimisen, mikä voisi olla esimerkkinä muillekin osavaltioille. Alkuvaiheen tulokset osoittavat, että nämä akut helpottavat sähköverkon hallintaa, vähentävät ongelmia huippukausina ja minimoivat odottamattomia kustannuksia. Georgian toteuttama hanke voi tosiasiassa muodostua malliksi muille, jotka pyrkivät vahvistamaan sähköverkkojaan ja siirtymään puhtaisiin energiamuotoihin. Olemme jo nyt havainneet konkreettisia parannuksia sähkönsaannin luotettavuudessa siitä lähtien, kun akut otettiin käyttöön viime vuonna.
Sähkönsäilöntäteknologia on nykyisin välttämätöntä sähköverkkojen tasapainon ja taajuuksien vakauden ylläpitämiseksi. Näihin edistyneisiin järjestelmiin kuuluu mahdollisuus syöttää sähköä verkkoon nopeasti tarvittaessa tai ottaa sitä pois, mikä auttaa hallitsemaan sähkön kysynnän ja tarjonnan välisiä epävakaita vaihteluja. Joitain tietoja mukaan oikeat säilöntäratkaisut voivat vähentää taajuusongelmia jopa puoleen, mikä tekee koko järjestelmästä sulavamman. Kun verkkoihin liittyvä suorituskyky on tasalaatuista ja luotettavaa, katkosten riski pienenee, etenkin kuormitushetkillä, kuten kesäiltoina tai talvien aamuisin, jolloin sähköä käytetään runsaasti.
Kasvava tarve luotettavaan energianvarastointiin on saanut monet asiantuntijat kiinnittämään huomiota modulaarisiin suunnitteluratkaisuihin, erityisesti siihen, miten ne kestävät vaikeita ilmaston olosuhteita. Näissä järjestelmissä käytetään materiaaleja, jotka kestävät raskaita olosuhteita, ja ne on suunniteltu kestämään luonnonlaumoja. Käytännön kokeet osoittavat myös niiden hyvän suorituskyvyn – jotkin asennukset säilyttävät tehokkuutensa yli 95-prosenttisena myös voimakkaiden myrskytapahtumien tai helteiden aikana. Tämän arvon määräävät juuri ne tilanteet, joissa sähköä saadaan käytettävissä juuri silloin kun sitä eniten tarvitaan, mikä puolestaan lisää luottamusta uusiutuvien energialähteiden käyttöön eri maakunnissa, joissa ilmaston epävarmuus hallitsee.
Markkinoiden ennusteiden mukaan globaalin energiavarastointisektorin arvon odotetaan saattavan nousemaan noin 86,76 miljardiin dollariin vuoteen 2032 mennessä, mikä viittaa vahvaan kasvuun, kun uusiutuvia energialähteitä integroidaan yhä enemmän sähköverkkoihin ja hallitusten politiikat tukevat puhdasta teknologiaa. Alan asiantuntijat huomauttavat, että varastointivaihtoehtoihin kohdistuu kasvavaa kiinnostusta, sillä tuuli- ja aurinkovoima eivät ole aina saatavilla tarpeen mukaan, joten luotettava varavoima tulee välttämättömäksi. Muita tekijöitä, jotka työntävät tätä markkina-aluetta eteenpäin? Akkutekniikan hinta jatkaa laskuaan samalla kun ihmisten tietoisuus sähkönkäytön tehokkuudesta kotona ja työpaikoissa lisääntyy. Kaikki nämä suuntaukset yhdessä luovat melko kirkkaan kuvan yrityksille, jotka toimivat energiavarastointialalla tulevina vuosina.
Energian varastointi on kohta suurta muutosta, kun hybridijärjestelmät yleistyvät. Nämä järjestelmät yhdistävät aurinkoenergian, tuulivoiman ja akkuvirran yhteen, mikä tekee koko järjestelmästä tehokkaamman ja kestävämmän. Kun eri energialähteet yhdistetään, sähkönkulutuksen hallinta on älykkäämpää kuin yhden energiamuodon käyttöön perustuvassa järjestelmässä. Tämä monipuolisuus tekee energiasta itse asiassa luotettavampaa sähkökatkojen ja äärimmäisten sääilmiöiden aikana. Meillä on jo toimivia hybridihankeja eri puolilla maata, jotka osoittavat, miten järjestelmiä voidaan skaalata pienistä yhteisöjen asennuksista suurempien sähköverkkojen tasolle. Näistä käytännön testeistä saadut tiedot auttavat muotilemaan hybridien energiaratkaisujen tulevaisuutta koko maan energiainfrastruktuurissa.
Hallituksen politiikalla ja taloudellisilla kannustimilla on erittäin tärkeä rooli siinä, että enemmän kotitalouksia asentaa energianvarastointijärjestelmiä. Tällaiset tukiohjelmat toimivatkin hyvin alentamalla näiden järjestelmien hinnan ja tekemällä niistä saatavilla eritasoisille perheille. Tarkastellaan esimerkiksi alueita, joilla viranomaiset ovat käynnistäneet tehokkaita tukipaketteja, niin nähdään selvästi enemmän kodeissa olevan energianvarastointiratkaisuja. Tulevaisuudessa on puhetta laajentaa mm. verovähennyksiä, kassapalkkioita ja erityisrahoitusta naapurustotasoisille varastointihankeille. Tämä voisi todella lisätä kiinnostusta kotien energianvarastointivaihtoehtoihin, kun yhteisöt alkavat havaita konkreettisia etuja jaettujen resurssien kautta.
