Πώς οι γιγάντιες μπαταρίες αλλάζουν το ηλεκτρικό δίκτυο

Μέσα σε ένα κτίριο από γυψομάρμαρο σε πάρκο γραφείων της Silicon Valley, περισσότερα από 1.000 μαύρα μεταλλικά ντουλάπια, το καθένα σε μέγεθος ενός ψυγείου, στέκονται ευθυγραμμισμένα σε σειρές.

Κάθε ντουλάπι περιέχει 20 νέες μπαταρίες ιόντων λιθίου που, ξεκινώντας από την άνοιξη, θα τροφοδοτούν με ρεύμα το καταπονημένο ηλεκτρικό δίκτυο της Καλιφόρνια, συμβάλλοντας στην αποφυγή μπλακ άουτ. Είναι ουσιαστικά μεγαλύτερες εκδόσεις των επαναφορτιζόμενων μπαταριών που τροφοδοτούν τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές και ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Μαζί θα παρέχουν 75 μεγαβάτ ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο, αρκετά για να τροφοδοτήσουν 56.250 σπίτια.

Το κτίριο στεγάζει το Hummingbird Energy Storage, μέρος μιας βιομηχανίας που πριν από 10 χρόνια σχεδόν δεν υπήρχε –ωστόσο έχει γίνει απαραίτητη για να διατηρούνται τα φώτα αναμμένα στην Καλιφόρνια– και εξαπλώνεται σε όλο τον κόσμο. Η ταχεία ανάπτυξη της μεγάλης κλίμακας αποθήκευσης ενέργειας οφείλεται στην πτώση των τιμών των μπαταριών, στην αύξηση της ζήτησης για ηλεκτρική ενέργεια και στην αναγνώριση του γεγονότος ότι τα δίκτυα είναι λιγότερο αξιόπιστα απ’ ό,τι ήταν κάποτε.

"Η αποθήκευση ενέργειας έχει γίνει κρίκος" της αλυσίδας αποφυγής διαταραχών, λέει ο Joseph Williamson, αντιπρόεδρος στην esVolta, που ανέπτυξε και κατέχει την εγκατάσταση Hummingbird.

Η ανάπτυξη μπαταριών κλίμακας δικτύου στην Καλιφόρνια ξεκίνησε το 2013, όταν μια πολιτειακή επιτροπή καθόρισε στόχους αποθήκευσης ενέργειας για μεγάλες εταιρείες κοινής ωφέλειας. Αυτό ώθησε τις τελευταίες να συνάψουν συμβάσεις για εγκαταστάσεις μπαταριών με εταιρείες όπως οι esVolta, Tesla και Fluence Energy. Ωστόσο, οι εγκαταστάσεις αυξήθηκαν έπειτα από ένα βάναυσο κύμα καύσωνα τον Αύγουστο του 2020, που οδήγησε σε συνεχόμενα μπλακ άουτ. Από το 2021 έως το 2023 η πολιτεία εγκατέστησε 8.171 MW αποθήκευσης, περισσότερα απ’ όσα παράγουν όλα τα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας σε Αλάσκα και Χαβάη αθροιστικά. Έκτοτε δεν υπήρξε κυλιόμενο μπλακ άουτ, παρά τις πολλές υψηλές θερμοκρασίες. 

Οι μπαταρίες έχουν επίσης αναλάβει μέρος του βάρους, καθώς κλείνουν παλαιότερα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας που καίνε φυσικό αέριο.

Πλεονεκτήματα 

Αν και δεν παράγουν οι ίδιες ενέργεια, οι μπαταρίες έχουν πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τις συστοιχίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Μια "φάρμα" μπαταριών μπορεί να δημιουργηθεί σχεδόν οπουδήποτε και οι ιδιοκτήτες κατοικιών σπάνια αντιτίθενται στο να ζουν κοντά της. Γίνονται μάλιστα και φθηνότερες: οι παγκόσμιες τιμές για συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας έχουν κατρακυλήσει 73% από το 2017. Η ικανότητά τους να ανάβουν και να σβήνουν αμέσως τους επιτρέπει να επαναφορτίζονται όταν το ηλεκτρικό ρεύμα είναι φθηνό και να πουλάνε ρεύμα όταν αυξάνονται οι τιμές. Είναι, δε, σχετικά γρήγορες στην ανάπτυξη.  

Οι μπαταρίες αντιμετωπίζουν επίσης ένα πρόβλημα που αφορά τις ΑΠΕ. Τα ηλιακά εργοστάσια παράγουν συχνά περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια στη μέση της ημέρας απ’ ό,τι χρειάζεται η Καλιφόρνια. Η πολιτεία πωλεί μέρος του πλεονάσματος στις δυτικές ΗΠΑ, μεγάλο μέρος ωστόσο απλώς πηγαίνει χαμένο. Τώρα, μέρος αυτής της ενέργειας επαναφορτίζει τον στόλο των μπαταριών και μετά τη δύση του ηλίου και οι μπαταρίες στέλνουν αυτή την ηλεκτρική ενέργεια πίσω στο δίκτυο, κρατώντας τα φώτα, τις τηλεοράσεις και τα κλιματιστικά σε λειτουργία. Η ρύθμιση λειτουργεί τόσο καλά που τα περισσότερα νέα ηλιακά και αιολικά πάρκα που κατασκευάζονται στις ΗΠΑ και αλλού περιλαμβάνουν γιγάντιες μπαταρίες. 

Το Τέξας άρχισε να εγκαθιστά μπαταρίες βιομηχανικού μεγέθους αργότερα από την Καλιφόρνια, αλλά πλησιάζει γοργά. Μέχρι το τέλος του 2023 είχε αρκετό αποθηκευτικό χώρο για να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε περίπου 758.400 σπίτια, από περίπου 59.000 το 2020. Μια αναπτυσσόμενη οικονομία εκεί επιβαρύνει τον εφοδιασμό ηλεκτρικής ενέργειας και όταν φτάνει η καλοκαιρινή ζέστη, οι διαχειριστές του δικτύου χρειάζονται κάθε πιθανό ενεργειακό πόρο. Η νέα χωρητικότητα αποθήκευσης απέδειξε την αξία της το περασμένο καλοκαίρι, όταν μια σειρά από κύματα καύσωνα διαρκούσαν ακόμη και τη νύχτα. Χωρίς τις μπαταρίες, η κατάσταση θα ήταν τραγική. 

Άλλες πολιτείες των ΗΠΑ, όπως η Αριζόνα, το Κολοράντο, η Φλόριντα και το Βερμόντ, είδαν μεγάλες εγκαταστάσεις μπαταριών το 2024. Η Tesla έχει αναπτύξει εκτεταμένο σύστημα μπαταριών στην Αυστραλία. Η Κίνα, η οποία απαιτεί την εγκατάσταση μπαταριών στα νέα ηλιακά ή αιολικά πάρκα, έχει ξεπεράσει τις ΗΠΑ ως η μεγαλύτερη αγορά αποθήκευσης ενέργειας το 2023 και αναμενόταν να προσθέσει 36 γιγαβάτ μπαταριών το 2024, που ισοδυναμεί με την παραγωγή 36 πυρηνικών αντιδραστήρων. Οι ΗΠΑ, αντίθετα, ήταν σε καλό δρόμο για να προσθέσουν σχεδόν 13 GW το 2024, με επιπλέον 14 GW να έρχονται το 2025.

Όρια

Οι μπαταρίες έχουν τα όριά τους. Έπειτα από πολλές πυρκαγιές σε μεγάλες εγκαταστάσεις μπαταριών, οι εταιρείες άλλαξαν τύπους μπαταριών, έτσι ώστε οι κυψέλες να είναι λιγότερο επιρρεπείς σε υπερθέρμανση. Από εκεί και πέρα, η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια στις ΗΠΑ, ελάχιστα αλλαγμένη στο μεγαλύτερο μέρος του 21ου αιώνα, αναμένεται να εκτιναχθεί καθώς κέντρα δεδομένων, νέα εργοστάσια και ηλεκτρικά αυτοκίνητα καταναλώνουν ολοένα και περισσότερη ενέργεια. 

Τώρα το τεστ έγκειται στην επέκταση των ωρών λειτουργίας των μπαταριών. Οι ακραίες καιρικές συνθήκες μπορεί να ακρωτηριάσουν τα δίκτυα για ημέρες. Οι εταιρείες αγωνίζονται να αναπτύξουν μπαταρίες που να μπορούν να διαρκέσουν τόσο πολύ, χρησιμοποιώντας χημικές ουσίες αρκετά διαφορετικές από τα ιόντα λιθίου. Η Eos Energy Enterprises, που εδρεύει στο Νιου Τζέρσεϊ, προσφέρει μια μπαταρία με βάση τον ψευδάργυρο που μπορεί να παρέχει ισχύ έως και για 16 ώρες. Η Form Energy κατασκευάζει μια μπαταρία σιδήρου-αέρα που μπορεί να αποφορτίζεται για 100 ώρες συνεχόμενα. Η πρόκληση, λέει ο CEO της Form Energy, Mateo Jaramillo, είναι "να χτίσουμε ένα δίκτυο που να μπορεί να νικά τον καιρό"

Bloomberg