谁都知道储能是释放可再生能源全部潜力的关键,对吗?斯坦福大学的最新研究表明,并非总是如此。
根据发表在能源与环境科学杂志.上的分析,公用事业级电池对于从大型太阳能系统而非风电场存储电力有意义
如果是正确的话,这项研究可能会消除解决可再生能源间歇性问题并更好地将风能和太阳能整合到电网中的最有希望的机会之一。
储能解决间歇性问题吗?
可再生能源带来的能源间歇性(意味着风或阳光的相对不可预测性)是我们向清洁能源经济过渡所面临的最大挑战之一。
电网运营商最关心的是可靠性,他们常常忽略了气候和污染问题,这些问题源于全天候运行燃煤和天然气发电厂作为基本负荷电力资源。
尽管如今在天气预报和可再生能源输出能力方面取得了令人难以置信的技术进步,但仍然存在太阳能或风能输出无法满足需求的情况,这使电网运营商感到吃惊。
那就是储能的概念。抽水蓄能或大型电池系统等技术可以与太阳能和风能结合使用,以捕获它们在可用时产生的任何电能,从而使电网运营商充满信心,在需要时可以满足需求。
什么是EROI?为何重要?
随着越来越多的可再生能源上网,大型电池作为一种储能选择已变得越来越有吸引力。但是,与大多数开发中的技术一样,它们通常很昂贵,因此,斯坦福大学的研究重点就在于此。
通过能源与环境科学查看风能和太阳能图的储能EROI
斯坦福大学的科学家研究了使用几种技术存储太阳能和风能的能源投资回报率(EROI)比率。EROI的计算相对简单-一种技术产生的能量会因构建和维护存储系统所需的能量而减少。
主要作者查尔斯·巴恩哈特(Charles Barnhart)说:“高能成本的电池会消耗更多的化石燃料,因此会在其使用寿命内释放出更多的二氧化碳。”“如果电池的能源成本太高,那么它对全球变暖的总体贡献可能会抵消风能或太阳能发电场的环境效益。”
基于此公式,许多电池技术用于风能时可能无法提供正的EROI。共同作者迈克尔·戴尔(Michael Dale)说:“风力涡轮机和光伏发电所提供的能量超过了建造或维护所需的能量。”“风力涡轮机的整体能源成本远低于传统的太阳能电池板。”
斯坦福大学的EROI发现,太阳能发电设备的能源需求可与五种领先电池技术的能源需求相媲美。但是,由于风电场的建设和维护所需的能源较少,因此根据储能技术的不同,其EROI将从20-50%显着降低。
这对风力发电来说是个问题,因为减少功率(在涡轮机产生过多功率时将其关闭)只会使EROI降低10%。“对于风电场而言,减少能量的成本远低于电池成本,”他说。大叔“实际上,关闭风力涡轮机要比储存其产生的多余电能更有效率。”
但是希望仍然源源不断
但是,尽管现实可能是正确的,但这与我们摆脱化石燃料以减少排放和减缓气候变化的需求并不太相称。幸运的是,斯坦福大学的研究人员确实看到了几种选择,可以使通过电池进行储能的EROI既可以用于风力发电,也可以用于太阳能发电。
这项研究表明,延长电池寿命是提高EROI的最有效方法,但目标很高。斯坦福大学的研究人员估计,电池必须忍受10,000-18,000个循环才能有效地在电网上存储能量-但传统的锂离子电池只能持续6,000个循环,而铅酸电池仅可以循环700个循环。
抽水蓄能器是所有可用选件中表现最好的,其EROI较传统电池好10倍,但部署选项有限。研究人员称,其他技术如车辆对电网技术也有望实现,并且随着越来越多的电动汽车上路,其规模可能会不断扩大。