В целях моделирования была взята Западная синхронная сеть США (US Western Interconnection) и предположено, что доля возобновляемых источников энергии составляет 85%.
Авторы пытались выяснить, какие потребности в технологиях хранения и генерации существуют для данного модельного случая, и какие технологии обеспечат самую низкую приведенную стоимость энергии.
Да, особенностью работы стало сравнение систем накопления энергии (СНЭ) не только между собой, но и с «гибкими» установками, производящими электроэнергию, такими как парогазовые станции, работающими на природном газе и оснащенными системами улавливания и хранения углерода (CCS).
Ученые пришли к выводу, что для 120-часового хранения энергии самыми дешевыми вариантами в будущем будут являться «водородные системы» с хранением H2 в геологических формациях, а также ПГУ с CCS.
На сегодняшний день в плане краткосрочного (12 часов) и долговременного (120 часов) обеспечения гибкости ПГУ без CCS опережают любые системы накопления энергии, но для декарбонизированных энергетических систем они не походят и поэтому не рассматриваются в сценариях будущего развития.
В исследовании впервые в качестве технологии накопления энергии рассматриваются тяжелые грузовые автомобили, оснащенные топливными элементами с протонообменной мембраной (HDV-PEM). В сочетании с водородом, хранящимся в геологических формациях, такие «накопители» в будущем (когда капитальные затраты снизятся в соответствии с рассмотренным в работе сценарием) будут обеспечивать самую низкую стоимость энергии (LCOE) при хранении более 36 часов.
Что касается более коротких периодов хранения, на сегодняшний день самую низкую стоимость энергии при хранении до 12 часов обеспечивают пневматические аккумуляторы (CAES), ГАЭС, за которыми следуют литий-ионные батареи. А вот в будущем литиевые аккумуляторы смогут обеспечивать самую низкую стоимость хранения в течение аж 36 часов (см. график).
С самыми дешевыми технологиями долгосрочного хранения (водородом и ПГУ с CCS) есть ряд проблем. Во-первых, они не являются самыми дешевыми на коротких периодах, а на продолжительность хранения до 12 часов существует самый высокий спрос, по крайней мере, на ранних стадиях рынка, когда доля ВИЭ еще относительно невысока. Поэтому сегодня недостаточно рыночных стимулов для внедрения этих инструментов. Во-вторых, технология CCS является новой, и пока в полной мере неизвестно, пригодна ли она для высокоманевренных, гибких электростанций.
Хотя авторы исследования использовали для анализа конкретную энергетическую систему в Северной Америке, подходы и выводы могут быть полезны и для других регионов.
В начале 2019 года в том же журнале Joule была опубликована статья «Оценка будущей приведенной стоимости технологий хранения электроэнергии» (Projecting the Future Levelized Cost of Electricity Storage Technologies). В некоторых моментах её вывод схожи с новой работой, но, разумеется, есть и отличия. В частности, в прошлом исследовании делается вывод, что во временном диапазоне 10-50 часов хранения, экономически предпочтительной технологией являются ГАЭС.
Ранее сообщалось, что в Австралии построят систему хранения энергии мощностью 250 МВт
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
