Hvor mange energilagringsomkostninger skal falde for at nå vedvarende energis fulde potentiale

Omkostningerne ved energilagring vil være afgørende for, hvor meget vedvarende energi kan bidrage til dekarboniseringen af ​​elektricitet. Men hvor langt skal energilagringsomkostningerne falde? I en undersøgelse offentliggjort 7. august i tidsskriftet Joule , MIT-forskere besvarer dette spørgsmål. De kvantificerer omkostningsmål for lagringsteknologier for at gøre det muligt for sol- og vindenergi med lagring at nå konkurrenceevnen med andre on-demand energikilder. De undersøger også, hvilke slags batterier og andre teknologier, der kan nå disse mål.

"En af kernekilderne til usikkerhed i debatten om, hvor meget vedvarende energi kan bidrage til den dybe dekarbonisering af elektricitet, er spørgsmålet om, hvor meget energilagring kan forbedres," siger seniorforfatter Jessika Trancik, en lektor i energistudier ved Massachusetts Institute of Technology. "Forskellige antagelser om omkostningerne ved energilagring ligger til grund for betydelige uoverensstemmelser mellem en række vurderinger, men lidt var kendt om, hvilke omkostninger der rent faktisk ville være konkurrencedygtige, og hvordan disse omkostninger kan sammenlignes med de lagringsteknologier, der i øjeblikket udvikles. Så, vi besluttede at behandle dette problem hovedet på. "

"Kvantificering af omkostningsmål for energilagring krævede en ny indsigt, " Trankik siger, 'om, hvordan mønstre for vedvarende energiforsyning, og udsving i dette tilbud, sammenligne med elbehovsprofiler. Store, men sjældne hændelser i sol- og vindmangel er afgørende for at bestemme, hvor meget opbevaring der er nødvendig for vedvarende energikilder til pålideligt at imødekomme efterspørgslen, og det er vigtigt at forstå disse begivenheders karakteristika."

I avisen, Trancik og hendes kolleger vurderede omkostningerne ved at bruge lagring sammen med vind- og solenergi til at levere forskellige outputprofiler pålideligt over tyve år. De estimerede derefter omkostningsmål for energilagring, der ville gøre det muligt for anlæg at nå omkostningskonkurrenceevne med traditionelle elektricitetskilder. De vurderede også nuværende og fremtidige energilagringsteknologier i forhold til det estimerede omkostningsmål.

Forskernes model optimerer lageromkostningerne ved at bruge den kombination af lager og sol og vind, der giver de laveste elomkostninger. Dette betyder ofte overdimensionering af sol- og vindkapacitet i forhold til en tiltænkt effekt, for at reducere den nødvendige mængde lagerplads.

Analysen undersøgte også de egenskaber, der adskiller forskellige opbevaringsmuligheder. Nogle teknologier er mere egnede til billigt at lagre store mængder energi, men udsende det langsomt, ved lavere effekt, mens andre omkostningseffektivt kan opbevare mindre mængder, der hurtigt kan aflades ved høj effekt. Så modellen var nødvendig for at fange disse forskelle, Siger Trancik.

Forskningen fandt, at teknologier med energilagringskapacitet, der koster under $20/kWh, kunne muliggøre omkostningskonkurrencedygtig baseload strøm, der er tilgængelig hele tiden over en tyveårig periode, selvom dette mål varierer med måludgangsprofilen og placeringen. De fandt ud af, at elektricitetsomkostninger reagerer mere på omkostninger til lagerenergikapacitet end strømkapacitet.

Undersøgelsen viste, at "det er afgørende at reducere omkostningerne ved materialer og fremstilling, der bidrager til omkostningerne ved lagringsenergikapaciteten, "Trancik siger." Det numeriske mål, vi vurderer, som varierer med placering, kunne betyde et fald på 90 procent i lageromkostninger i forhold til nutidens teknologier. Det er et stort fald, men nogle teknologier har en tendens til at forbedre meget, som vi har set i tilfælde af solpaneler, for eksempel."

"Imidlertid, og vigtigere, der er en anden faktor, der kan hæve dette mål betydeligt og gøre det muligt for dyrere teknologier at lagre vedvarende energi på en omkostningseffektiv måde, som er at bruge supplerende teknologier i en lille procent af tiden, " siger Trancik. At lade det vedvarende energisystem ikke opfylde efterspørgslen på kun fem procent af timerne over en tyveårig periode kan halvere omkostningerne til vedvarende elektricitet, rapporterer forskerne.

"Tricket der er at finde ud af, hvordan man leverer elektricitet i de resterende 5% timer. Det er her, vi skal fokusere vores indsats. Dette kan potentielt opnås med supplerende produktionsteknologier, eller måske efterspørgselsstyring, "Trancik siger. Udvidelse af eltransmissionsnettet kan også hjælpe med at afbøde udsving i vedvarende energiforsyning, hun siger.

Holdet undersøger muligheder for billige og kulstoffattige supplerende teknologier. De arbejder også på at modellere, hvordan visse forskningsretninger og stordriftsfordele kan hjælpe med at reducere omkostningerne ved batteriteknologier.