Blog über Energiespeicherung im Netz erweitert sich inmitten des Wachstums erneuerbarer Energien

Stellen Sie sich eine Stadt vor, in der die Lichter leuchten, auch wenn das Sonnenlicht abnimmt und der Wind abnimmt, in der die Fabriken ununterbrochen weiter summen.NetzenergiespeichersystemeAber wie genau funktionieren diese Systeme und welches Transformationspotenzial haben sie für unsere Energiezukunft?

Netzspeicher: Der Stromspeicher

Energiespeichersysteme (ESS) fungieren als elektrische Speicher, die Energie (aus Strom oder erneuerbaren Quellen) in Zeiten geringer Nachfrage speichern und bei Bedarf freisetzen.Anpassung an unterschiedliche Leistungsbedürfnisse in verschiedenen ZeitrahmenESS spielt eine zentrale Rolle bei der Aufrechterhaltung der Netzstabilität und der Verbesserung der Energieeffizienz und wird oft zusammen mit Erzeugungsanlagen eingesetzt, um wirtschaftliche Vorteile zu erzielen.

Verschiedene Speichertechnologien: Eine Vielzahl von Lösungen

Derzeit dominieren fünf primäre Speichertechnologien kommerzielle Anwendungen in den Vereinigten Staaten, die ab 2022 nach Gesamtproduktionskapazität sortiert sind:

• Wasserpumpen:Die reifste großtechnische Technologie, die gepumpte Wasserkraft, nutzt Strom, um Wasser zwischen Reservoirs in verschiedenen Höhen zu bewegen und Strom zu erzeugen, wenn es durch Turbinen freigesetzt wird.
• Aufbewahrung der Batterie:Schnell wachsende Lithium-Ionen-Systeme speichern Energie durch elektrochemische Reaktionen und bieten so Flexibilität und niedrigere Kosten.
• Solarthermische Speicher:Diese Methode wandelt Sonnenlicht in speicherbare Wärme um, die später zur Stromerzeugung verwendet wird und die Intermittenz der Solarenergie beseitigt.
• Druckluft:Durch die Lagerung unterirdischer Druckluft ermöglicht diese Technologie eine groß angelegte Energiefreisetzung durch Turbinenerzeugung.
• Flügelfleher:Diese Hochgeschwindigkeits-Rotationssysteme zeichnen sich durch ihre schnelle Reaktion aus, was sie ideal für die Frequenzregelung macht.

Die neuen Technologien wie Superkondensatoren, supraleitende Magnetspeicher und wasserstoffbasierte Systeme zeigen vielversprechende Entwicklungen.Verwendung von Strom außerhalb der Spitzenzeiten zur Erzeugung von Eis für den Kühlbedarf während des Tages.

Kapazitätsmetriken: Leistung gegen Energie

Speichersysteme werden anhand von zwei wichtigen Messungen bewertet:

• LeistungskapazitätHöchstmomentane Leistung (gemessen in W, kW, MW oder GW)
• Energieeffizienz:Gesamte speicherbare/freisetzbare Energie (gemessen in Wh, kWh, MWh oder GWh)

Die U.S. Energy Information Administration (EIA) kategorisiert Systeme nach Leistungskapazität:

• Großflächen:Leistung von ≥ 1 MW, hauptsächlich im Eigentum von Versorgungsunternehmen für Netzzulieferdienstleistungen
• Kleinschwere:< 1 MW Kapazität, typischerweise im Besitz des Nutzers mit Solarinstallationen

Als Sekundärenergiequellen verbrauchen Speichersysteme beim Laden mehr Strom als beim Entladen.Die EIA gibt sowohl die Bruttoerzeugung (wirkliche Leistung) als auch die Nettoerzeugung (Ausgabe abzüglich Gebühren/Betriebsverluste) an., wobei die Nettowerte in der Regel negativ sind, um eine Doppelzählung zu vermeiden.

US-amerikanische Lagerlandschaft (2022)

Die Wasserkraftwerke mit Pumpen sind nach wie vor in ihrer Kapazität und Leistung dominant, während die Batteriespeicherung ein rasches Wachstum zeigt.

Anwendungen und Vorteile

Speichersysteme bieten im gesamten Energiesystem einen vielfältigen Wert:

• Netzstabilität:Schnelle Reaktion auf Versorgungs- und Nachfrageschwankungen trägt zur Frequenz- und Stromqualität bei
• Beförderungsmanagement:Durch die Verlagerung des Verbrauchs von Spitzenzeiten in Nebenspitzenzeiten werden Kosten und die Belastung der Infrastruktur reduziert
• Integration erneuerbarer Energien:Die Ausgleichung der intermittierenden Erzeugung aus Wind/Solar verbessert die Netzkompatibilität
• Aufschub der Infrastruktur:Verzögerung kostspieliger Netzausbauten in Wachstumsgebieten
• Sicherungsleistung:Kritische Versorgung bei Ausfällen für Unternehmen und Einrichtungen
• Aktivierung des Mikrogrids:Unterstützung unabhängiger oder hybrider Energiesysteme

Die Anträge teilen sich in zwei zeitliche Kategorien ein:

• Kurzfristige:Minute-Skala-Antwort für die Frequenzregelung
• Tageszyklus:Energieverschiebung im Stundenmaßstab für das Lastmanagement

Profile für die Bereitstellung von Technologien

Hydro-Pumpen

Die 40 Wasserkraftwerke in den USA (22.008 MW insgesamt) decken vor allem den Sommerkühlbedarf ab.Mit fünf Staaten, die 61% der nationalen Kapazität aufweisen.

Speicher mit Batterie

Die Batteriesysteme für Versorgungssysteme erreichten bis 2022 8.842 MW/11.105 MWh, allein in diesem Jahr wurden 4.807 MW hinzugefügt.Lithium-Ionen dominieren durch Effizienz und Reaktionsfähigkeit, mit 207 Anlagen, die mit erneuerbaren Energien (vor allem Solarenergie) verbunden sind.

Kleinstbatterien

Im Jahr 2021 beliefen sich die unter 1 MW starken Systeme auf insgesamt 1.094 MW in 42 Staaten, wobei 71% mit Netto-Meter-Solarinstallationen verbunden waren.

Solarthermische Speicher

Zwei Betriebsanlagen (zusammen 450 MW) nutzen die Speicherung von geschmolzenem Salz, angeführt von der 280 MW Solana-Anlage in Arizona.

Druckluft

Die 110 MW McIntosh-Anlage in Alabama ist nach wie vor die einzige Betriebsanlage, die eine Salzhöhle mit Erdgaszusatz verwendet.

Schleuderscheiben

Vier Betriebssysteme (insgesamt 47 MW) sind auf die Frequenzregelung spezialisiert, wobei New York/Pennsylvania eine Kapazität von 40 MW aufweist.

Aussichten für die Zukunft

Die Speicherpipeline zeigt ein bemerkenswertes Wachstum, insbesondere für Batterien:

• 22,255 MW neue Batteriekapazität bis 2026 geplant
• 13,881 MW mit Solarprojekten
• 317 MW Druckluftprojekt in Texas

Zu den Wachstumstreibern gehören die Erweiterung erneuerbarer Energien, staatliche Anreize und sich entwickelnde Marktstrukturen.672 MW Wasserkraftprojekte in Prüfung mit 47In 21 Staaten befinden sich 960 MW in der vorläufigen Genehmigungsphase.

Da die Kosten sinken und die Technologien reifen, wird die Energiespeicherung zunehmend zum Eckpfeiler widerstandsfähigerer, erneuerbarer Stromnetze.Effizientere Energiesysteme für zukünftige Generationen.