Αν και είναι της μόδας, οι μπαταρίες δεν είναι ο πιο οικονομικός τρόπος αποθήκευσης ενέργειας στο δίκτυο

Υπάρχουν πολλές διαφορετικές τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας, η καθεμιά με τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Οι μπαταρίες λιθίου είναι η πιο δημοφιλής λύση σήμερα, αλλά σύμφωνα με τον Ρότζερ Νταργκαβίλ, αναπ. διευθυντή του ενεργειακού ινστιτούτου της Μελβούρνης, δεν αποτελούν πάντα τη φθηνότερη λύση. Όπως και να χει, οι μπαταρίες λιθίου θα καταλήξουν να είναι η κυρίαρχη επιλογή, όχι λόγω των οικονομικών, αλλά λόγω της ανθρώπινης συμπεριφοράς, όπως εξηγεί στο παρακάτω άρθρο του που φιλοξενήθηκε στο The Conversation.

Η αποθήκευση ενέργειας είναι σήμερα της μόδας στον ενεργειακό κλάδο. Από τότε που η Tesla παρουσίασε το Powerwall, οι πολιτικοί, οι σχολιαστές και η βιομηχανία μιλούν πολύ για την αποθήκευση – ιδίως τις μπαταρίες – ως την ενδεδειγμένη λύση για την αύξηση της παραγωγής ΑΠΕ στα δίκτυα και τον περιορισμό της εξάρτησης από τα ορυκτά καύσιμα.

Η ιδέα της αποθήκευσης είναι απλή: Ένα σύστημα αποθήκευσης παίρνει ενέργεια από το δίκτυο ή από μια τοπική πηγή και την επιστρέφει στο δίκτυο ή την καταναλώνει επιτόπου αργότερα. Μοιάζει καλή ιδέα αν έχεις παραπανήσια ενέργεια ή αν η ενέργεια είναι φθηνή κάποιες ώρες της ημέρας και ακριβή σε άλλες.

Άρα, μπορεί η αποθήκευση να είναι η λύση και πόσο θα στοιχίσει;

Το κόστος της αποθήκευσης

Φυσικά, η αποθήκευση δεν είναι δωρεάν. Εμπεριέχει ένα κεφαλαιακό κόστος (την αγορά του συστήματος) και ένα τρέχον κόστος, που σχετίζεται με το κόστος του ηλεκτρισμού για τη φόρτιση της μπαταρίας και το πόση ενέργεια χάνεται σε κάθε κύκλο φόρτισης/αποφόρτισης.

Προκειμένου να συνιστά υπεύθυνη επένδυση, τα οφέλη θα πρέπει να ξεπερνούν τα κόστη. Με άλλα λόγια, η εξοικονόμηση στον λογαριασμό του ρεύματος θα πρέπει να είναι υψηλότερη από τα κεφαλαιακά και τα λειτουργικά κόστη.

Υπάρχουν πολλά είδη τεχνολογιών αποθήκευσης, το καθένα με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Οι μπαταρίες λιθίου είναι ελκυστικές γιατί λειτουργούν αποδοτικα σε μικρές κλίμακες, είναι ελαφριές και έχουν καλή απόδοση στον κύκλο φόρτισης/αποφόρτισης. Όμως, σήμερα είναι ακριβές ανά μονάδα αποθηκευτικής ισχύος.

Τα αντλησιοταμιευτικά από την άλλη, λειτουργούν σε μεγάλες κλίμακες, έχουν καλή αποδοτικότητα και είναι φθηνά ανά μονάδα ισχύος.

Τα βολάν (flywheels) έχουν χαμηλή αποδοτικότητα και δεν αποθηκεύουν πολλή ενέργεια, αλλά είναι σε θέση να τροφοδοτούν μεγάλες ποσότητες σε σύντομο χρονικό διάστημα και επίσης συμβάλλουν στη σταθεροποίηση της συχνότητας.

Άλλες τεχνολογίες περιλαμβάνουν τον πεπιεσμένο αέρα, την υγροποίηση του αέρα, τις μπαταρίες ροής και το υδρογόνο. Η καθεμία έχει θετικά και αρνητικά.

dargaville-1.png

Η κάθε τεχνολογία θα έχει τη θέση της στο δίκτυο. Οι μπαταρίες λιθίου είναι μια λογική επιλογή για μικρής κλίμακας εφαρμογές, ενώ τα αντλησιοταμιευτικά θα δουλεύουν καλύτερα σε μεγάλη κλίμακα για διαχείριση του δικτύου.

Οι μπαταρίες ροής, η υγροποίηση του αέρα και ο πεπιεσμένος αέρας είναι ενδιάμεσες τεχνολογίες σε όρους κλίμακας, ενώ τα βολάν και οι πυκνωτές είναι χρήσιμα σε επίπεδο υποσταθμού για τον έλεγχο της τάσης και της συχνότητας.

Μπαταριές εναντίον αντλησιοταμιευτικών

Ας επικεντρωθούμε στις μπαταρίες λιθίου και ας τις συγκρίνουμε με τα αντλησιοταμιευτικά.

Οι μπαταρίες λιθίου γίνονται ολοένα και φθηνότερες. Το Bloomberg υπολόγισε το κόστος τους παράλληλα με αυτό των φωτοβολταϊκών και προκύπτει ότι οι δύο αυτές τεχνολογίες χαρακτηρίζονται από την ίδια τροχιά κόστους, με τις μπαταρίες λιθίου να υποχωρούν από τα 1.200 δολάρια/KWh σε 600 δολάρια μέσα σε πέντε χρόνια (εξαιρουμένου του κόστους εγκατάστασης).

dargaville-2.png

Άρα, που πρέπει να φτάσουν οι μπαταρίες λιθίου για να είναι αποδοτικές; Φανταστείτε ένα σπίτι με φωτοβολταϊκό 4,5 κιλοβάτ και διακυμαινόμενη τιμή ρεύματος (π.χ. κόστος 20 σεντς σε ώρες μη αιχμής, 26 σεντς ενδιάμεσα και 40 σεντς σε ώρες αιχμής).

Σε ένα τέτοιο σπίτι, μια μπαταρία 7 KWh χρειάζεται ένα κόστος χαμηλότερο από 5.250 δολάρια για την πλήρη εγκατάσταση ώστε να εξοικονομήσει χρήματα στον ιδιοκτήτη. Με άλλα λόγια, το κόστος αποθήκευσης ανά κιλοβατώρα πρέπει να είναι γύρω στα 750 δολάρια για να υπάρξει όφελος. Σήμερα, οι μπαταρίες στοιχίζουν περί τα 750-2.250 δολάρια, άρα βρίσκονται στα πρόθυρα.

Όμως, υπάρχει μια σημαντική λεπτομέρεια. Οι τιμές λιανικής του ηλεκτρικού ρεύματος τείνουν να υπερβάλλουν στη διαφορά κόστους ανάμεσα στις ώρες αιχμής και μη αιχμής. Η διαφορά στη χονδρεμπορική είναι γύρω στα 5-10 σεντς/KWh, δηλαδή πολύ χαμηλότερη από το εύρος των 20 σεντς στα μεταβλητά τιμολόγια. Αν οι προμηθευτές χάσουν μερίδιο αγοράς, τότε πιθανώς θα αντιδράσουν απομακρύνοντας ή περιορίζοντας αυτά τα μεταβλητά τιμολόγια. Κάτι τέτοιο θα καθιστούσε τις τιμές στις ώρες αιχμής φθηνότερες και θα σήμαινε ότι οι μπαταρίες θα πρέπει να είναι αναλόγως φθηνότερες προκειμένου να αποδώσουν.

Για παράδειγμα, ένα επίπεδο τιμολόγιο στα 25 σεντς/KWh σημαίνει ότι οι μπαταρίες πρέπει να στοιχίζουν περίπου 225 δολάρια/KWh για να είναι αποδοτικές. Αυτό είναι το ένα τρίτο από το σημερινό τους κόστος.

Θα μπορούσε να πει κανείς ότι η χρήση μπαταριών οδηγεί επίσης σε πτώση του κόστους χρήσης του ίδιου του δικτύου. Μειώνοντας τα φορτία στις ώρες αιχμής, μπορούμε να περιορίσουμε ή ακόμα και να απομακρύνουμε την ανάγκη για αναβαθμίσεις του δικτύου (π.χ. υποσταθμούς, πρόσθετες γραμμές).

Όμως, αυτό αληθεύει μονάχα αν η ζήτηση για ηλεκτρισμό τείνει να αυξάνεται. Αν η ζήτηση είναι σταθερή η μειώνεται, τότε τα δίκτυα θα χρησιμοποιούνται λιγότερο, άρα η μείωση της ζήτησης αιχμής δεν θα οδηγήσει σε οφέλη.

Η συνολική ζήτηση στην αγορά ηλεκτρισμού της Αυστραλίας μειώνεται σταθερά από το 2009, άρα τα οφέλη της αποθήκευσης για το δίκτυο θα είναι αμελητέα εκτός από περιπτώσεις ζωνών με έντονη αύξηση της ζήτησης. Η ζήτηση επανήλθε το 2015-16 και έχει ενδιαφέρον να δούμε αν θα συνεχιστεί η άνοδος, ή αν θα παραμείνει σταθερή.

dargaville-3.png

Τα αντλησιοταμιευτικά από την άλλη, είναι μια σχετικά φθηνή λύση αποθήκευσης (ήδη βρίσκεται στα 75 δολάρια/KWh) και μπορεί να αποθηκεύσει μεγάλες ποσότητες ενέργειας χρησιμοποιώντας πολύ φθηνά υλικά.

Το μόνο που χρειάζεται είναι νερό και τα μέσα για την άντλησή του σε μεγαλύτερο υψόμετρο. Άρα, αν και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί παντού, υπάρχουν αρκετές τοποθεσίες στην αγορά της Αυστραλίας όπου η λύση αυτή είναι εφικτή. Υπάρχουν ήδη 1.500 μεγαβάτ αντλησιοταμιευτικών στην αγορά (μονάδες Shoalhaven, Wivenhoe and Tumut 3).

Αυτή θα ήταν μια πιο λογική επιλογή – φθηνότερη και ευκολότερη να ελεγχθεί από τον διαχειριστή. Όμως, με τον ίδιο τρόπο που τα φωτοβολταϊκά σε στέγες έγιναν πιο δημοφιλή από τα φωτοβολταϊκά σε μεγάλη κλίμακα (παρόλο που τα τελευταία είναι φθηνότερα), η αποθήκευση με μπαταρίες λιθίου ίσως τελικά να αναδειχτούν σε νικητή, όχι λόγω των οικονομικών παραμέτρων, αλλά λόγω της ανθρώπινης συμπεριφοράς.