Het aansluiten van grote batterijsystemen op het energienet biedt de mogelijkheid om hernieuwbare energie op te vangen en op te slaan tijdens winderige en zonnige tijden, en vervolgens de opgeslagen energie gebruiken in minder zonnige en minder winderige tijden. Geen verrassing daar.

Het integreren van batterijen in het net vereist dat ze exploitanten voldoende inkomsten opleveren om deel te nemen. Maar uitzoeken wat voor soort batterijen moeten worden aangesloten, is ingewikkeld, om veel verschillende redenen. Een reden hiervoor is dat de beslissing rekening moet houden met een groot aantal variabelen, waaronder batterijchemie, de taken die de batterijen het vaakst zullen uitvoeren (die veel verder gaan dan het eenvoudig opslaan en ophalen van energie), evenals de fijne kneepjes van marktregels en energieprijzen.

Hoewel het idee om rekening te houden met het batterijtype, batterij taak, prijs, en marktregels klinken misschien als gezond verstand, het combineren van deze analyses is ingewikkeld, en vaak niet gedaan. Of in ieder geval niet zo grondig gedaan als nodig is om de beste financiële beslissingen te nemen als het gaat om het selecteren van op het net aangesloten batterijopslag.

Dat is waar een team van ingenieurs en economen van de University of California San Diego in beeld komt.

Een nieuwe studie in Natuur Energie van de laboratoria van UC San Diego, nanoengineering-professor Shirley Meng en UC San Diego-professor economie Graham Elliott, biedt een gecombineerde chemie-en-economische benadering die het gemakkelijker moet maken om te identificeren welke soorten batterijen het meest geschikt zijn voor bepaalde toepassingen op het Californische energienetwerk en verder.

De onderzoekers ontwikkelen een reeks open-sourcetools waarvan ze hopen dat ze nuttig zullen zijn in Californië en elders.

"Je kunt de kosten per megawattuur opslag niet zien als een absoluut getal dat vaststaat. Dat is niet hoe batterijsystemen werken, en de complexiteit neemt nog meer toe als je kijkt naar netgekoppelde systemen, ", zei Shirley Meng, professor nano-engineering aan de UC San Diego. "Je moet breed kijken om een ​​nauwkeurig beeld te krijgen van wat er financieel gebeurt met op het elektriciteitsnet aangesloten batterijen. Daarom werken we samen met economen. Om echt indruk te maken, je moet verder denken dan het lab, " zei Meng.

Energieopslag is van cruciaal belang om hernieuwbare en goedkopere energiebronnen naar het net te brengen.

"Batterijsystemen moeten financieel haalbaar zijn voor operators voordat ze op het net worden aangesloten, " merkte Graham Elliott, professor economie van de UC San Diego op. "Dit hangt af van tal van factoren, van de markten voor energie en de eigenschappen van de batterijen zelf. Ons werk is een stap in het beter begrijpen van het verband tussen deze twee aspecten."

Het korte fragment hieronder uit het gedeelte conclusies van de nieuwe Natuur Energie paper biedt een kijkje in zowel de aanpak als de impact van dit soort werk.

"In tegenstelling tot de huidige literatuur, laten we zien dat om de potentiële inkomsten van een technologie voor energieopslag op het net nauwkeurig te meten, het is onvoldoende om constante efficiëntie voor verschillende toepassingen aan te nemen. Als voorbeeld, voor de lithium-ijzerfosfaat (LFP) batterij, als men zou aannemen dat de efficiëntie van de timeshift-toepassing (93,1%) consistent was in alle batterijtoepassingen, dit zou leiden tot een aanzienlijke fout in de berekening van de inkomsten. Voor congestie, ramping- en frequentieregelingstoepassingen, de procentuele fout in berekende inkomsten zou 6 zijn, respectievelijk 11 en 15%."

Centrum voor duurzame energie en energie bij UC San Diego

Deze samenwerking maakt deel uit van het interdisciplinaire werk van het UC San Diego Sustainable Power and Energy Center, waar Shirley Meng als directeur fungeert, en Graham Elliott is een faculteitslid. Het onderzoek bij het Sustainable Power and Energy Centre strekt zich uit van theoretisch onderzoek via experimenten en materiaalkarakterisering tot het in de praktijk testen van apparaten op het microgrid van de campus. Het Meng-lab, bijvoorbeeld, voert veel verschillende onderzoekslijnen uit om betere manieren te bedenken om te begrijpen hoe batterijen werken, vaak in realtime, van nanoschaal tot systeemniveau.

Naar open source-tools

"Bestaande openbare studies over het genereren van inkomsten geven geen exacte antwoorden op de waardering voor een bepaalde chemie of marktlocatie, " zei Elliott. "Onze programma's zijn gericht op een deel van de markt, maar door ons hierop te concentreren, levert dit resultaten op die zo dicht mogelijk in de buurt komen van het gebruik van een batterij op het elektriciteitsnet."

De onderzoekers van UC San Diego maken alle protocollen en economische evaluatietools open source en beschikbaar voor het publiek. Ze merken op dat deze protocollen en evaluatietools moeten worden aangepast voor verschillende rasters (bijv. New York heeft andere marktregels dan Californië), "Dus voorzichtigheid is geboden bij het gebruik van deze hulpmiddelen, " zei Meng.

Deze studie richt zich op de prestaties van de fundamentele bouwstenen (batterijen op celniveau) van deze opslagsystemen voor een verscheidenheid aan toepassingen en toekomstig werk zal de effecten van aanvullende variabelen nemen, zoals vermogenselektronica, rekening houden.

"Gegevensbeperkingen voor marktwerking, met name inzicht in de benodigde hoeveelheden energie door middel van regulering en ramping-producten, belemmeren ook ons ​​vermogen om de waarde van batterijen op de markten volledig te begrijpen, ' zei Elliott.