Løsning af ustabilitet i vedvarende energi med nettobaseret energilagring

Den centrale udfordring: At matche den variable vind- og solenergiproduktion med den konstante efterspørgsel

Problemet med vind- og solenergi er, at de stærkt afhænger af vejrforhold og dagslys, hvilket fører til alle mulige uregelmæssigheder i forsyningen. I mellemtiden fortsætter folk med at bruge elektricitet på forudsigelige tidspunkter gennem hele dagen, så der er altid pres på en stabil strømproduktion. Når der er for meget vedvarende energi til rådighed, men ikke tilstrækkelig efterspørgsel, har netoperatørerne ingen anden mulighed end at lukke nogle af disse kilder ned – hvilket effektivt betyder, at ren energi, der ellers kunne have været anvendt, bliver kasseret. På den anden side, når efterspørgslen stiger kraftigt, men vedvarende energikilderne ikke producerer nok, er vi nødt til at vende tilbage til gamle kul- og gasværker blot for at sikre en jævn drift – hvilket naturligvis øger forureningsemissionerne. Ifølge nyere forskning fra International Energy Agency (IEA) begynder problemerne at stige kraftigt, så snart vedvarende energikilder udgør mere end 30 % af den samlede energiproduktion i en region, medmindre der findes gode løsninger til lagring eller styring af denne variabilitet. Denne type uoverensstemmelser mellem udbud og efterspørgsel lægger ekstra belastning på vores elsystemer og bremser i sidste ende bestræbelserne på at reducere CO₂-emissioner på tværs af sektorerne.

Hvordan netenergilagring udligner tidsmæssige huller – opladning ved overskud og afladning ved behov

Energilagring til elnet løser problemet med afbrydelig strømproduktion ved at flytte elektricitet rundt på en intelligent måde. Når der er for meget sollys om dagen eller stærke vinde om natten, optager disse systemer den ekstra energi og frigiver den, når folk har størst brug for den. Tag f.eks. solenergiproduktionen om formiddagen. Den overskydende energi lagres i batterier, som så træder i kraft i aftenens spidsbelastningstid, hvor alle tænder deres lamper og apparater. Dette erstatter i princippet de gamle gasdrevne kraftværker, der kun kører, når efterspørgslen pludselig stiger. Det, der gør dette så værdifuldt, er, at det omdanner uforudsigelige vedvarende energikilder til noget pålideligt, som kan styres efter behov, samt at det hjælper med at opretholde netstabiliteten gennem funktioner som frekvensregulering. De fleste systemer i dag bygger på pumpevandkraftlagring til daglige behov samt litium-ion-batterier. For længerevarende lagring over flere årstider viser grøn brint-teknologi et stort potentiale. Effekten? Undersøgelser tyder på, at velimplementerede lagringsløsninger kan øge den faktiske andel vedvarende energi, der anvendes i områder, hvor ren energi udgør den største del af energimixen, nogle gange med op til ca. 40 % uden at gøre hele systemet ustabil.

Nøgleteknologier til netbaseret energilagring og deres roller

Pumpevandkraftlagring: Den etablerede støttepille for langvarig netbaseret energilagring

Pumpevandslager, eller PHS som det ofte kaldes, er stadig kongen inden for netenergilagringsløsninger og udgør omkring 90 % af den samlede installerede kapacitet verden over. Grundidéen er faktisk ret enkel: Vand pumpes op ad bakke i reservoirer, når elforbruget er lavt eller der er et overskud af vedvarende energi til rådighed. Senere, når forbruget stiger kraftigt, ledes det lagrede vand tilbage ned gennem turbine til ny elproduktion. Det, der gør denne fremgangsmåde så attraktiv, er dens skalerbarhed samt muligheden for at lagre energi i perioder på mellem seks og tyve timer – eller endnu længere. Denne fleksibilitet fungerer rigtig godt til at udjævne svingsningerne i sol- og vindenergiproduktionen både i løbet af døgnet og ugen. Effektivitetsgraden har også forbedret sig betydeligt, og moderne systemer opnår en rundturs-effektivitet på 70–85 %. Nogle anlæg når endda op i flere gigawatt-timers kapacitet. Selvom geografiske begrænsninger udgør en udfordring for bred udrulning, åbner kreative tiltag – såsom ombygning af gamle minedriftsområder og genbrug af eksisterende dæmninger uden el-produktionsmuligheder – nye muligheder for at udvide denne velprøvede teknologi.

Batteribaserede energilagringssystemer (BESS) og grøn brint: Muliggør kortvarig fleksibilitet og sæsonbaseret udjævning

Batteribaserede energilagringssystemer (BESS) og grøn brint imødegår komplementære netstorskalens behov:

• BESS (primært lithium-ion) leverer respons på under én sekund til frekvensregulering og udjævning af solenergi med en afladningsvarighed på 4–8 timer. Deres modulære opbygning understøtter installation ved transformatorstationer eller sammen med vedvarende energikilder.
• Grøn brint grøn brint, fremstillet via elektrolyse ved brug af overskydende vedvarende energi, muliggør langtidslagring – uger eller måneder – i saltkaverner eller tanke. Den anvendes som kulstoffri brændstof til turbine- eller brændselscelleanlæg i perioder med lav vind- og solenergiudbytte.

Tilsammen muliggør de en omfattende integration – BESS håndterer svingninger fra sekunder til timer, mens grøn brint løser vejr- og sæsonbetingede mangler.

Netbaseret energilagring som et multifunktionelt netanlæg

Levering af tjenester i realtid: Frekvensregulering, træghedsimitation og spændingsstøtte

Energilagringssystemer spiller en afgørende rolle for at opretholde stabiliteten i elnettet på en måde, som den traditionelle infrastruktur simpelthen ikke kan matche. Når der sker et pludseligt fald i frekvensen, træder disse systemer næsten øjeblikkeligt i kraft – enten ved at levere strøm tilbage til systemet eller ved at absorbere ekstra elektricitet under spidsbelastninger, inden situationen eskalerer yderligere. Moderne invertere er også blevet ret intelligente og efterligner den slags inertie, som tidligere stammede fra roterende generatorer på kul- og gasværker, der gradvist forsvinder fra vores energiblanding. Lagringssystemer bidrager også til spændingsstyring i hele netværket. De justerer reaktiv effekt på strategiske punkter i elnettet og sikrer, at spændingerne holdes inden for acceptable grænser, selv når belastningen stiger kraftigt eller udstyr svigter. Dette bliver især vigtigt i netværk med en høj andel af vind- og solenergi, da disse renere energikilder ikke leverer den samme type automatisk stabilitet, som vi tidligere har været afhængige af fra fossile kraftværker.

Muliggør markeddeltagelse: Arbitrage, kapacitetsstyrkning og hjælpetjenester

Nettets energilagring gør langt mere end blot tekniske ting disse dage. Den åbner faktisk op for alle mulige forskellige måder at tjene penge på. Når el-priserne falder under ca. 20 USD pr. megawatttime, lagrer intelligente operatører strøm og sælger den derefter tilbage, når priserne stiger kraftigt over 100 USD. Nogle virksomheder indgår kontrakter, der kaldes kapacitetsstabiliseringsaftaler, som i bund og grund lover en stabil strømproduktion til vindmølleparker og solkraftværker. Disse aftaler giver lagringssystemerne mulighed for at fungere som reserve, når solen ikke skinner eller vinden ikke blæser, og hjælper dermed med at opfylde de krævende leveringsmål på 99 procent, som de fleste vedvarende energikilder har svært ved at nå. Der er også penge at tjene i såkaldte sekundære services-markeder. Lagringsfaciliteter kan tjene mellem ca. 50 og måske 150 USD pr. megawatt om dagen blot ved at bidrage til netstabiliteten gennem f.eks. frekvensregulering. Alle disse forskellige indtægtskilder betyder, at energilagring ikke længere blot er en anden udgift. I stedet bliver den noget værdifuldt, der faktisk forbedrer, hvor effektivt hele el-systemet fungerer økonomisk set.

Reel virkning i praksis: Tilfælde, der dokumenterer succes med netenergilagring

Hornsdale Power Reserve: Leverer stabilitet og besparelser på Sydaustraliens net med højt andel vedvarende energi

Hornsdale Power Reserve skiller sig ud som den første store lithium-ion-batteriinstallation i verden og viser, hvad netenergilagring rent faktisk kan gøre for områder, der i høj grad er afhængige af vedvarende energikilder. Anlægget ligger midt i Sydaustraliens vinddrevne el-net, hvor grøn energi ofte udgør mere end halvdelen af al produceret strøm. Dette system reagerer næsten øjeblikkeligt på svingninger i udbud og efterspørgsel. Svartiden er under 100 millisekunder, hvilket betyder, at det forhindrer potentielle strømudfald, når der opstår en pludselig ubalance mellem den producerede og den forbrugte mængde. Når der kommer for meget vindenergi ind på nettet, lagrer faciliteten den ekstra energi og frigiver den derefter tilbage til nettet i de seneftermiddags-toppere. Kun dette fænomen sparede omkring 116 millioner USD i energiomkostninger inden for de første par år efter idriftsættelsen. Under alvorlige storme eller hedebølger leverer reserven nødhjælp med strømforsyning, hvilket gør hele el-nettet langt mere robust over for forstyrrelser. Det, der skete nedenfra (i Australien), har inspireret klonprojekter på forskellige kontinenter, herunder steder som Californien og Tyskland. Disse installationer beviser, at selv med stor mængde sol- og vindenergi, der fødes ind i vores el-net, kan vi stadig opretholde stabil drift samtidig med, at vi sænker omkostningerne og reducerer miljøpåvirkningen.

Fælles spørgsmål

Hvad er vedvarende intermittens?

Vedvarende intermittens henviser til svingninger i effektafgrænningen fra vedvarende energikilder som vind og sol på grund af faktorer såsom vejrforhold og tid på døgnet, hvilket kan føre til uregelmæssigheder i energiforsyningen.

Hvordan hjælper netenergilagring med at håndtere variabiliteten i vedvarende energi?

Netenergilagring hjælper med at håndtere variabiliteten i vedvarende energi ved at lagre overskydende energi, når produktionen er høj, og frigive den, når efterspørgslen overstiger tilbudet, hvilket sikrer en mere stabil energinet.

Hvilke er de primære typer netenergilagrings-teknologier, der nævnes i artiklen?

Artiklen nævner teknologier som pumpevandkraftlagring (PHS), batterienergilagringssystemer (BESS) og grøn hydrogen som centrale løsninger på netenergilagringsbehovene.

Hvordan bidrager Hornsdale Power Reserve til netstabilitet?

Hornsdale Power Reserve bidrager til netstabiliteten ved hurtigt at reagere på svingninger i udbud og efterspørgsel, lagre overskydende vedvarende energi og levere nødpower-understøtning i kritiske situationer.