Energianvarastobatterioiden merkitys on tärkeää sähköverkon tarjonnan ja kysynnän tasapainottamisessa nykypäivän sähköverkoissa. Kun uudistuvista energialähteistä, kuten aurinkopaneeleista tai tuuliturbiineista, tuodaan ylimääräistä sähköä, koska tuotanto ylittää kulutuksen tietyllä hetkellä, nämä batteriot varastoivat ylimääräisen energian sen sijaan, että se hukattaisiin. Myöhemmin, kun kysyntä kasvaa ruuhka-aikoina tai keskikesänä, varastoitu energia puretaan takaisin verkkoon. Tutkimukset osoittavat, että akkujen asennus voi parantaa sähköverkon luotettavuutta jopa noin 15 prosenttia, mikä tekee niistä tärkeän tekijän jännitetasojen ja taajuuksien vakauttamisessa. Kun yhä enemmän puhdasta energiaa tuodaan verkkoihin, joustavan energianhallinnan merkitys korostuu entisestään, sillä tuuli ei aina puhu ja aurinko ei paista joka päivä, joten luotettavien varavaihtoehtojen saatavuus on tärkeämpää kuin koskaan aikaisemmin.
Niille, jotka ovat kiinnostuneita tarkoista ratkaisuista, monet yritykset tuottavat innovatiivisia energia-akkuja, jotka tarjoavat tehokasta energiasäästöä ja nopean reagoinnin muuttuviin tarjonta-kysyntä-olosuhteisiin.
Paikallisen energian jakelun mahdollisuudet kasvavat nopeasti, koska energian varastointitekniikka on parantunut näinä päivinä. Ihmiset ja yritykset voivat nyt tuottaa omaa sähköään, varastoida sitä paikallisesti ja käyttää tarvitsemansa määrän aina kun sitä tarvitaan. Tämä vähentää riippuvuutta suurista keskeisistä voimalaitoksista, joihin kaikki ovat tottuneet tukeutumaan. Kun keskeisessä sähköverkossa tapahtuu ongelma, paikallisen energiaratkaisun omaavat yhteisöt selviytyvät ongelmatilanteista yleensä paljon paremmin. Otetaan esimerkiksi San Diego, jossa kaupungin osat, joissa on aurinkopaneelit ja varastointiratkaisut, pystyivät pitämään sähkön toiminnassa, vaikka kaupungissa laajat sähkökatkot olivat voimassa viime kesänä. Useimmilla paikallisesti tuotantoon siirtyneillä alueilla on vähemmän kuormitusta keskeisissä sähkölinjoissa ja sähköstä maksetaan yleensä vähemmän. Älä myöskään unohda mikroverkkoja. Nämä itsenäiset pientekniset sähköjärjestelmät, joita tukee hyvä varastointitekniikka, pitävät keskeiset palvelut toiminnassa suurien sähkökatkosten aikana, mikä tarkoittaa, että sairaalat pysyvät auki ja elintarvikekaupat voivat säilyttää ruoan jäässä, kunnes sähkö palautuu normaaliksi.
Tukemalla paikallista energiantuotantoa ja -käyttöä nämä järjestelmät eivät vain edistä alhaisempia energiakustannuksia, vaan myös sovitetaan kestävyysmäärien ja infrastruktuurin kestävyyden kanssa, avaamalla tietä paremmalle energiansitseluudelle.
Energian varastointi on keskeisessä roolissa ratkaistaessa aurinkopaneelien ja tuuliturbiinien epäjohdonmukaisen sähkön tuotannon aiheuttama ongelma, mikä varmistaa sähkön saatavuuden juuri silloin kun sitä tarvitaan. Varastobatterit toimivat tallentamalla ylimääräisen sähkön, joka tuotetaan aurinkoisina päivinä tai tuulisina öinä, ja pitämällä sitä varastossa, kunnes aurinko ei paista riittävästi tai tuuli ei enää tuu. Tämä tasapainotus estää sähköverkon epävakautta, mikä on yhä tärkeämpää, kun yhä useampi koti ja yritys siirtyy uusiutuviin energialähteisiin. Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että näiden akkujärjestelmien yhdistäminen puhdistum energiaan vähentää monissa tapauksissa vanhojen hiilivoimalaitosten ja kaasulähteisten voimalaitosten käyttöä noin 30 prosentilla. Lopputulos? Ilmakehään päästetään vähemmän kasvihuonekaasuja, kun samalla varmistetaan, että valot pysyvät paloina ja kodinkoneet toimivat saumattomasti yhteisöissä ympäri maailmaa.
Sähkön tuotannon ajoittaminen on nykyään erittäin tärkeää, jotta sähköverkkojen kapasiteetti saadaan käytettyä tehokkaammin. Varavirtapiirit mahdollistavat sähkön tallentamisen yöaikaan tai aamulla, jolloin kysyntä on matalaa, ja tallennetun energian käytön voidaan sitten vapauttaa, kun kysyntä on suurinta päivän mittaan. Taloudellinen hyöty on myös huomattava. Sähköntuotantoyritykset voivat myydä tallennetun sähkön korkeamman hinnan aikana, kun taas kuluttajat pääsevät säästämään kuukausittaisissa maksuissaan. Näitä akkujärjestelmiä voidaan hyödyntää parhaiten juuri kalluimpien huippukulutusaikojen aikana, mikä alentaa kustannuksia laajasti. Erityisesti aurinko- ja tuulivoimatuotanto hyötyy tämänkaltaisesta ajoituksesta, joka tekee ympäristöystävällisistä hankkeista kannattavia. Kun siirrymme pois fossiilisista polttoaineista, energiavirran ajoituksen hallinta hyödyttää sekä ympäristöä että taloutta samanaikaisesti.
Kalifornian tavoitteena on saavuttaa 80 %:n uusiutuvan energian käyttö vuoteen 2030 mennessä, ja energian varastoinnilla on tärkeä rooli sähköverkon vakautena siirtymäkautena. Käytännön testit ovat osoittaneet, että kun suuret akkujärjestelmät otetaan käyttöön, ne auttavat tasapainottamaan aurinko- ja tuulivoiman vaihteluita sekä vähentämään fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Joitakin kokeiluohjelmia on jopa onnistuttu vähentämään sähkönkulutusta huippukausina, mikä tekee akkuista näyttöä olevan älykäs investointi siirryttäessä puhtaisiin energialähteisiin. Tulevaisuudessa nämä varastointiratkaisut tulevat olemaan keskeisiä, jos Kalifornian halutaan saavuttavan vihreät tavoitteensa tekemättä kompromisseja sähkön toimiturvallisuuden kanssa osavaltion alueella.
Litiumioniakkujen hinta on laskenut dramaattisesti viime vuosina, oikeastaan noin 89 % vuodesta 2010 lähtien. Näin suuret säästöt ovat tehneet niistä suosituimman vaihtoehdon useimpiin energianvarastointitarpeisiin, mikä selittää niiden lähes kaikkialla tapahtuvan käytön teollisuudessa ja kotona. Ihmiset pitävät näitä akkuja hyvinä, koska ne toimivat tehokkaasti ja ovat samalla edullisempia kuin vaihtoehdot. Tämä tekee niistä käytännöllisiä valintoja sekä pienille kotitalouksille varavirtaa etsiville että suurille yrityksille, joilla on tarvetta sähköverkon tukemiseen. Katsottaessa alaston lukuja samanlainen tarina toistuu selkeästi: litiumionitekniikalla on yli 90 % nykyisestä markkinaosuudesta, mikä osoittaa kuinka paljon yritykset luottavat tähän teknologiaan. Akkujen suosio tarkoittaa käytännössä sitä, että kun joku nykyään puhuu sähkön varastoinnista, hänellä tarkoitetaan yleensä litiumionijärjestelmiä. Näillä akkuilla on rooli vanhan tavan sähköntuotannon ja nykyisin kehittyvien vihreiden lähestymistapojen välillä.
Virtaheilöperäkkäiset ja kiinteäolomuotoiset akut ovat tulossa vakaviksi kilpailijoiksi perinteiselle litiumioniakkutekniikalle, etenkin sen vuoksi, että ne kestävät pidempään ja niissä on parempi turvallisuus. Virtaheilöperäkkäiset akut toimivat erittäin hyvin suurille projekteille, koska varastointikapasiteetti voidaan skaalata erikseen tehontuotannon kanssa, mikä vastaa paremmin pitkän aikavälin energiantarpeita nykyisiin vaihtoehtoihin verrattuna. Kiinteäolomuotoiset akut puolestaan vähentävät tulipaloriskejä ja ylikuumenemisongelmia, mikä on syynä siihen, että niitä seurataan tarkasti verkkosovelluksissa. Näissä uusissa akkutyypeissä myös tiivistyy enemmän energiaa pienempään tilaan. Näiden innovaatioiden erottelutekijänä ei ole ainoastaan se, mitä ne tarjoavat tällä hetkellä, vaan myös se, kuinka ne houkuttelevat investointipääomaa älykkäämpiin verkkoratkaisuihin. Molemmat lähestymistavat tarjoavat turvallisemman toiminnan säilyttäen skaalautuvuuden, mikä tarkoittaa suurta edistysaskelmaa kestävien energiaverkkojen rakentamisessa – tämä sopii täydellisesti maailmanlaajuisiin pyrkimyksiin siirtyä vihreämpään energiakäyttöön.
Vanhojen sähköautojen akkujen käyttö kiinteissä energiavarastoihin sopii hyvin ympäristön kannalta ja vähentää samalla kustannuksia. Tutkimustiede osoittaa, että kun yritykset käyttävät uudelleen näitä akkuja sen sijaan, että valmistaisivat uusia akkuja alusta lähtien, ne säästävät materiaalikustannuksia ja auttavat vähentämään kaikkialla kasvavaa elektroniikkajätteen määrää. Kun miljoonia uusia sähköautoja tulee vuosittain liikenteeseen, on olemassa todellinen mahdollisuus hyödyntää tätä varastoitua akkukantaa varavoimakapasiteettina, erityisesti sähkönkulutuksen huipentuessa illan aikaan. Tämän käytännön merkitys ei rajoitu vain käytettyjen akkujen uudelleenkäyttöön, vaan se tukee koko energiasektorin puhaltavampia ja puhtaampia toimintatapoja. Sähköautojen määrän lisääntyminen jatkuu kiihdyttävällä tahdilla, joten käytettyjen autojen akkujen muuttaminen sähköverkkovarastoksi tarjoaa välttämätöntä tukea huippukulutuksen aikana. Tällainen akkujen kierrätys auttaa tehonhallinnassa ja tuo meitä lähemmäs kaikkien toivomaa vihreämpää energiatulevaisuutta.
Aasia ja Tyynenmeren alue hallitsee tällä hetkellä noin 45 %:n osuuden maailman energiavarastointimarkkinoista, mikä tekee siitä tämän sektorin selvän johtajan. Suuri osa tästä johtuu Kiinan viimeaikaisista toimista, erityisesti valtavista investoinneista varastointitekniikkaan. Tulevaisuudessa Peking aikoo asentaa noin 31 gigawatin verran uutta akkuvaramuistitehoa seuraavan viiden vuoden aikana. Tällainen laajennus pitäisi todella auttamaan sähköverkkojen vakauttamisessa ja niiden tehokkuuden parantamisessa huippukausina. Pyrkimys lisätä varastointitehoa ei ole pelkästään vastaamaan nykyisiä sähköntarpeita. Se osoittaa, kuinka vakavasti monet aasialaiset maat suhtautuvat uusiutuviin energialähteisiin. Hallitukset ympäri aluetta ovat käynnistäneet useita kannustimia ja sääntelyjä, joiden tarkoituksena on saada yritykset ja kotitaloudet omaksumaan varastointitekniikkaa nopeammin. Nämä toimet varmasti vahvistavat Aasian asemaa merkittävänä pelaajana globaaleilla energiavarastointimarkkinoilla.
Pohjois-Amerikan energiavarastointimarkkinat kasvavat tällä hetkellä vaikuttavalla vauhdilla, noin 29 %:n vuotuisella yhdistetyllä kasvuvauhdilla. Tämän kehityksen taustalla ovat muun muassa sääntelymuutokset, erityisesti FERC-järjestys 841, joka mahdollistaa varastointijärjestelmien liittymisen suoraan energiamarkkinoille. Mitä tämä tarkoittaa käytännössä? Se avaa ovia uudelle innovaatiolle ja lisää kiinnostusta alalla. Toimialan asiantuntijat uskovat, että tällaiset säännökset tulevat edistämään entisestään varastointijärjestelmien asennusta koko mantereen alueella ajan myötä. Kehityksen nopeudesta voidaan päätellä, kuinka vakavasti Pohjois-Amerikan maat suhtautuvat parempien varastointitekniikoiden integrointiin sähköverkkoihinsa. Ja tosiasia on, että vaikeaa on olla väittämästä, etteikö jotain, joka hyödyttää sekä taloutta että luontoa, kannattaisi edistää?
Maailmanlaajuisen energiavarastokapasiteetin ennustetaan saavuttavan noin 278 gigawattia vuosisadan puoleenväliin mennessä, mikä heijastaa monien maiden nykyistä panostusta puhtaisiin energiaratkaisuihin. Parannettavat akkoteknologiat kehittyvät jatkuvasti ja hallitukset säätävät sääntelykehyksiä, jotka tukivat varastointitekniikoiden kehittämistä. Energiasektorin asiantuntijat eri puolilta maailmaa pitävät energiavarastoja nyt keskeisenä ratkaisuna ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi ja sähkönsupplyn varmistamiseksi siirryttäessä uusiutuviin energialähteisiin. Varastointikapasiteetin kasvu selventaa sen merkitystä sähköjärjestelmien toiminnassa tulevaisuudessa. Olemme siirtymässä kohti sähköverkkoja, jotka kestävät paremmin kuormitusten vaihtelua ja ovat kestävämpiä ilmaston kannalta.
Koneoppiminen antaa merkittävän sysäyksen energian hallintaan parempien kysyntäennusteiden ansiosta, jotka auttavat maksimoimaan akun käyttöä. Kun tarkastellaan menneitä energian kulutusmalleja, nämä älykkäät algoritmit selvittävät milloin energiaa kannattaa tallentaa ja milloin vapauttaa, mikä vähentää kustannuksia ja tehostaa koko järjestelmän toimintaa. Joitain tutkimuksia tukee myös konkreettinen luku - koneoppimisen lisääminen sähköverkon hallintaan on säästänyt noin 15 % energiakustannuksista viimeaikaisen tutkimuksen mukaan. Tämän kehityksen jännittävyyttä lisää se, että ennakoiva hallinta parantaa jatkuvasti akkujen varastointijärjestelmiä ja koko älykkään sähköverkon suorituskykyä eri sijainneissa.
Virtuaaliset sähkövoimalaitokset eli VPP:t muuttavat tapaamme hallita energian jakelua sähköverkossa. Nämä järjestelmät yhdistävät erilaisia hajautettuja energialähteitä, kuten akkuja ja aurinkopaneeleita, jotta ne toimisivat yhtenä suurena voimayksikkönä. Tämän lähestymistavan erityispiirteenä on, että se auttaa tasaamaan sähkön kysyntää tehokkaammin, ohjaa energiaa sinne, missä sitä eniten tarvitaan, ja tekee koko sähköverkosta itse asiassa paljon vakaamman häiriöille. Olemme alkamassa nähdä näiden virtuaalisten voimalaitosjärjestelmien lähtölaukausta yleiseksi ilmiöksi, mikä tarkoittaa, että pienetkin yritykset ja yksittäiset asunnonomistajat voivat pian myydä ylimääräistä sähköä takaisin markkinoille eikä heidän tarvitse enää pelkästään tukeutua perinteisiin sähköverkkoyhtiöihin. Nykytilanteen valossa on epäilemättä selvää, että VPP-tekniikalla on suuri rooli laajentaessamme uusiutuvan energian varastointikapasiteettia, mikä tekee puhdasta sähköä helpommin saatavilla kuin koskaan aiemmin.
Olemme nähneet mielenkiintoisen siirtymän energiavarastointimaailmassa kohti 4 tunnin kestoisia järjestelmiä viime aikoina. Ne todella auttavat pitämään sähköverkkoa vakaina silloin kun se on tärkeintä ja hallitsemaan ne hankalat huippukysynnän ajat, jotka rasittavat sähköverkkojamme niin paljon. Näiden järjestelmien erottuva ominaisuus on niiden kyky vapauttaa varastoitu sähkö juuri silloin kun sitä eniten tarvitaan, esimerkiksi sähkökatkojen tai äkillisten kulutuspiikkeiden aikana. Teollisuusanalytiikot ovat olleet varsin äänekkäitä tästä asiasta viime aikoina, vaatien kiihkeästi laajempaa käyttöönottoa eri alueilla, koska nämä järjestelmät toimivat hyvin riippumatta siitä, tarvitaanko varasähköä sairaille vai halutaanko vain tasoittaa päivittäisiä värähtelyitä energian käytössä. Uusiutuvien energialähteiden lisääntyessä energiasekoitteessamme, luotettavien varastointivaihtoehtojen merkitys kasvaa eksponentiaalisesti. Tämä trendi ei näytä olevan lieventymässä mihinkään lähitulevaisuudessa, kun yhteisöt ympäri maailmaa tunnistavat sijoittamisen älykkääseen sähköverkkoinfrastruktuuriin liittyvän arvon.
