De markt voor energieopslag op het elektriciteitsnet groeit razendsnel, gedreven door dalende prijzen en ondersteunend overheidsbeleid.

Op basis van ons onderzoek naar de werking en kosten van elektriciteitsnetten, vooral de voordelen van nieuwe technologieën, we zijn ervan overtuigd dat energieopslag de manier kan veranderen waarop Amerikaanse huiseigenaren, bedrijven en nutsbedrijven produceren en gebruiken stroom.

Evenwichtshandelingen

Energieopslag betekent in deze context simpelweg het opslaan van elektriciteit voor later gebruik. Het is alsof je een stel oplaadbare batterijen hebt, maar veel groter dan die in je mobiel en waarschijnlijk aangesloten op het elektriciteitsnet.

Na een jaarlijkse gemiddelde groei van ongeveer 50 procent gedurende vijf jaar, de Amerikaanse elektriciteitsindustrie heeft tussen 2013 en 2017 in totaal 1 gigawattuur aan nieuwe opslagcapaciteit geïnstalleerd, volgens de firma GTM Research. Dat is genoeg om 16 miljoen laptops enkele uren van stroom te voorzien. Hoewel deze hoeveelheid opslag minder is dan 0,2 procent van de gemiddelde hoeveelheid elektriciteit die de VS verbruikt, analisten voorspellen dat installaties tussen 2017 en 2018 zullen verdubbelen en vervolgens snel zullen blijven groeien in de VS en de rest van de wereld.

Om te zien waarom deze trend zo belangrijk is, kijken hoe elektriciteit werkt.

Er is een verborgen wereld van complexiteit en een reeks delicate evenwichtsoefeningen nodig om huizen en werkplekken van stroom te voorzien, omdat het elektriciteitsnet in het verleden weinig opslagcapaciteit had. Na te zijn opgewekt in elektriciteitscentrales, elektriciteit reist meestal met de snelheid van het licht door hoogspanningslijnen en het meeste wordt onmiddellijk verbruikt.

Zonder de middelen om elektriciteit op te slaan, nutsbedrijven moeten de klok rond net genoeg produceren om aan de vraag te voldoen, inclusief spitsuren.

Dat maakt elektriciteit anders dan de meeste industrieën. Stelt u zich eens voor wat er zou gebeuren als autofabrikanten dit moesten doen. Op het moment dat je een auto kocht, een arbeider zou het uit de fabriekspoort moeten rijden. Assemblagelijnen zouden voortdurend versnellen en vertragen op basis van de grillen van de consument.

Het klinkt gek en belachelijk, Rechtsaf? Maar elektriciteitsnetbeheerders halen dit in principe voor elkaar, vraag en aanbod om de paar seconden in evenwicht brengen door energiecentrales aan en uit te zetten.

Daarom zou een opslagboom een ​​groot verschil maken. Opslag creëert het equivalent van een magazijn om elektriciteit op te slaan wanneer het overvloedig is voor andere momenten waarop het nodig is.

Rekkracht

Energieopslag kan op verschillende manieren helpen, in wezen dienen als een Zwitsers zakmes voor elektriciteitsnetten. Het kan helpen bij het in evenwicht brengen van kortstondige stroomschommelingen, piekvraag te beheren of als back-up te fungeren om stroomuitval te voorkomen of te herstellen.

En het kan op elke schaal en op elk punt in het netwerk worden ingezet, van een klein huisopslagsysteem tot een opgepompt hydro-elektrisch reservoir dat groot genoeg is om een ​​kleine stad van stroom te voorzien. Terwijl opslag eigenlijk een beetje elektriciteit verbruikt in plaats van elektriciteit te produceren, het maakt de elektriciteitssector economisch efficiënter. Naarmate het opslagvolume groeit, we verwachten dat netten stabieler en flexibeler worden.

Opslag kan ook een groot verschil maken met elektriciteit die wordt opgewekt door zonne- of windenergie - die alleen kan worden benut als de zon schijnt en de wind waait.

Maar, in het algemeen, daarvoor is het nog niet nodig. Hoewel deze industrieën snel groeien, windenergie genereert slechts ongeveer 6 procent van de Amerikaanse elektriciteit en zonne-energie minder dan 2 procent. Elektriciteitsnetten kunnen momenteel bijna al dat vermogen gebruiken zoals het wordt geproduceerd.

Netbeheerders, gewend aan het beheer van de variabele vraag en aanbod van stroom, kunnen nu omgaan met de extra onvoorspelbaarheid die ze krijgen van wind- en zonne-energie. Maar als nutsbedrijven bedrijven en consumenten brengen meer duurzame energie online, het raster kan moeilijker te balanceren zijn zonder extra opslag.

Om zeker te zijn, Exploitanten van waterkrachtcentrales slaan al heel lang stroom op. De VS hebben de capaciteit om ongeveer 22 gigawatt op te slaan in gepompte waterkracht, ongeveer 2 procent van de Amerikaanse productiecapaciteit. Maar de afhankelijkheid van grote waterreservoirs, die niet gemakkelijk kan worden gebouwd in de buurt van energiemarkten, beperkt het groeipotentieel van deze energieoptie.

Concurreren met aardgas

Zodra de energieopslag opschaalt, nutsbedrijven zullen gemakkelijker aan de piekvraag kunnen voldoen met minder totale capaciteit en minder elektriciteitscentrales. Als ze kunnen vertrouwen op opslag om stroom te leveren tijdens drukke uren in plaats van nieuwe energiecentrales te bouwen, het kan overal geld besparen.

Maar opslag is niet het enige spel in de stad - andere technologieën bieden vergelijkbare voordelen. Nutsbedrijven kunnen nieuwe transmissielijnen installeren of vertrouwen op flexibel aardgas, wat in wezen de grootste concurrent is voor energieopslag.

Aardgasproductie produceert tegenwoordig ongeveer een derde van de elektriciteit van het land en biedt veel van dezelfde voordelen als opslag, aangezien deze energiecentrales gemakkelijk aan en uit kunnen worden gezet. De relatief lage prijzen voor aardgas, minder dan de helft van wat ze tien jaar geleden waren als gevolg van wijdverbreide hydrofracking, hebben de groei van energieopslag tot nu toe waarschijnlijk vertraagd.

Aardgas wordt steeds populairder voor elektriciteitsopwekking, verdringing van de vraag naar kolen sinds 2000. Maar als opslag goedkoop genoeg wordt, deze vergelijking kan omslaan en opslag kan een bedreiging vormen voor de economie van de opwekking van aardgas.

Hulp van de overheid en betere batterijen

Een van de redenen waarom deze industrie groeit, is dat ze een impuls krijgt van de overheid.

Californië, Maryland, New Jersey en Nevada subsidiëren opslag, het verplicht stellen van de goedkeuring of beide. Een soortgelijke maatregel is in behandeling bij de wetgevende macht van Hawaï.

En ondanks de inspanningen van de regering-Trump om de winning van fossiele brandstoffen te maximaliseren, de federale overheid legt nu de regelgevende basis voor de opslagindustrie om voor het eerst rechtstreeks te concurreren op open groothandelsmarkten voor energie.

Verbeteringen in technologie hebben een verschil gemaakt, te. Batterij technologie, geleid door hetzelfde lithium-ion-ontwerp dat mobiele telefoons aandrijft, maakt grote stappen en wordt veel goedkoper.

Lithium-ionbatterijen zijn zowel verantwoordelijk voor het grootste deel van deze nieuwe golf van op het elektriciteitsnet aangesloten energieopslag als de kritieke component in het snelgroeiende aantal Amerikaanse elektrische voertuigen. Bijvoorbeeld, de lithium-ionbatterij die wordt gebruikt in de Tesla Powerwall, een thuisbatterijsysteem, dezelfde is als degene die het bedrijf in zijn voertuigen gebruikt.

Lithiumbatterijen op rasterschaal verschillen vaak van die in auto's, maar gebruiken dezelfde basistechnologie. De prijs van lithium-ionbatterijsystemen voor gebruiksdoeleinden daalde in slechts vijf jaar met 40 procent tot ongeveer $ 1, 200 per kilowattuur in 2015 van ongeveer $ 2, 100 in 2010 en zullen naar verwachting blijven dalen.

De toekomst

Het net heeft momenteel relatief weinig opslag om dezelfde reden dat slechts ongeveer 200, 000 van de 17,2 miljoen voertuigen die Amerikanen in 2017 kochten, waren elektrisch:het is tegenwoordig duur.

Elektrische voertuigen besparen voor de meeste Amerikaanse chauffeurs nog geen geld. Maar marktexperts voorspellen dat het bezit van elektrische voertuigen binnen tien jaar minder zal kosten dan standaardvoertuigen op benzine en daarna steeds goedkoper zal worden.

Hetzelfde, voor het elektriciteitsnet, als opslag goedkoop genoeg wordt, zijn potentiële markt zou kunnen groeien van 1 gigawattuur tot tientallen of zelfs honderden gigawattuur.

Als of wanneer dat gebeurt, wind- en zonne-energie zouden concurrerender worden, steeds meer kolen en aardgas verdringen - nu de twee belangrijkste bronnen van elektrische energie in het land. En deze goedkopere opslag zou elektrische voertuigen ook betaalbaarder maken, het verminderen van de hoeveelheid benzine en diesel die Amerikanen verbruiken. De elektriciteits- en auto-industrie werken bijna op dezelfde manier als 50 jaar geleden. Maar een wereld van goedkope batterijen zou ze zowel op opwindende als ongekende manieren veranderen.

Wat er ook gebeurt, wij geloven dat opslag "toekomstbestendig" is omdat het goed werkt op het huidige netwerk en met een breed scala aan andere technologieën. Als de wind- en zonne-industrie hun huidige momentum vasthouden (en dat zullen ze waarschijnlijk ook doen), opslag wordt nog waardevoller. Maar als het net een andere kant op gaat – meer vertrouwend op grote en dure opwekkingsinstallaties, opslag zou het bijvoorbeeld gemakkelijker maken om piekvraag te beheren zonder overcapaciteit. Zelfs als we niet precies kunnen zeggen hoe het raster van de toekomst eruit zal zien, we zijn er vrij zeker van dat opslag het op nieuwe manieren zal laten neuriën.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.