Tendinte si oportunitati de stocare a energiei electrice

Stocarea energiei este un instrument esențial pentru a permite integrarea eficientă a energiei electrice, inclusiv a celor regenerabile și a debloca beneficiile generării locale, precum și o aprovizionare cu energie curată și durabilă. Tehnologia continuă să își demonstreze valoarea, pentru operatorii de rețea din întreaga lume, care trebuie să gestioneze generarea variabilă de energie solară și eoliană. Cu toate acestea, dezvoltarea sistemelor avansate de stocare a energiei (ESS) a fost extrem de concentrată pe piețele selectate, în special în regiunile cu economii foarte dezvoltate. În ciuda scăderii rapide a costurilor, sistemele ESS rămân costisitoare, iar investițiile semnificative în avans sunt greu de depășit, fără sprijin guvernamental și/sau finanțare cu costuri reduse. Acestea sunt concluziile unui raport intitulat ”Energy Storage Trends and Opportunities in Emerging Markets”, emis în cursul lunii noiembrie 2018 de International Finance Corporation (IFC), din cadrul Băncii Mondiale, și pe care vi-l prezentăm în ediția de față.

Motoare și tendințe

În timp ce motoarele specifice de dezvoltare a piețelor de stocare a energiei variază în funcție de regiune și de segmentul de piață, obiectivul principal al implementării ESS este de a face rețeaua electrică mai eficientă, rezistentă, sigură, rentabilă și durabilă, acoperind trei segmente principale de pe piața stocării energiei staționare. Scara utilitară se referă la sistemele instalate pe rețele de transport sau de distribuție care furnizează servicii operatorilor de rețea. Sistemele din spatele contorului (BTM), sunt instalate pe partea clientului unui contor de utilități și, în primul rând, contribuie la reducerea costurilor și la îmbunătățirea rezistenței pentru clienții comerciali și industriali (C & I), sau rezidențiali. Sistemele de alimentare de la distanță se referă la sistemele de stocare care funcționează ca parte a rețelelor de electricitate izolate.

Însă, motoarele de creștere și barierele pentru stocarea energiei din întreaga lume provin din numeroși factori, inclusiv diferențele din structura fizică a rețelei, nevoile și dorințele utilizatorilor finali, dar și structura de reglementare și de piață, dintr-o anumită țară sau regiune. Deoarece, impactul anumitor resurse distribuite de energie (DER), asupra rețelei, variază considerabil în funcție de tehnologie și regiune, este necesar să se înțeleagă factorii care modelează piața în fiecare zonă, precum și diferitele utilități din întreaga lume, privind proliferarea de noi capacități de stocare.

Scala utilității

Poate că, cel mai important motor al ESS-urilor, este creșterea substanțială a cantității de energie regenerabilă care se desfășoară în lume. Se anticipează că mai mult de 78,0 GW de noi capacități de generare a energiei solare și eoliene vor fi instalate la nivel mondial în 2020, fiind instalați în următorii cinci ani 378,1 GW. Aceste forme variabile de generare a energiei reprezintă provocări pentru rețelele electrice locale, care de obicei nu sunt concepute pentru a gestiona producția variabilă și sunt adesea deja întinse în furnizarea energiei electrice existente. Problemele provin din necesitatea integrării în siguranță a resurselor variabile și a alinierii cererii și ofertei, pentru a evita reducerea energiei. ESS sunt deosebit de potrivite pentru a netezi producția variabilă de surse regenerabile de energie și pentru a controla creșterea rapidă în sus și în jos a generării de energie solară și eoliană. Deșeurile sau reducerea producției de energie din surse regenerabile reprezintă o oportunitate esențială pentru sistemele ESS de lungă durată, care să permită o utilizare mai mare a acestor resurse prin schimbarea ofertei de energie în moduri mai bine aliniate cu cererea.

Următorul driver major este efortul guvernelor din întreaga lume de a reduce emisiile de carbon. La sfârșitul anului 2015, Acordul de la Paris a fost negociat de 197 de țări care au convenit să stabilească obiective de reducere a emisiilor cu scopul de a limita încălzirea globală la mai puțin de 2 C, față de nivelurile pre-industriale. Acordul a fost însoțit de un set de obiective pentru reducerea emisiilor în fiecare țară. În ansamblu, IEA estimează că vor fi necesare investiții suplimentare de 13,5 trilioane de dolari, doar pentru a atinge aceste obiective. Aceste mandate naționale și costurile reduse ale producției de energie regenerabilă au ca rezultat scăderea competitivității și retragerea multor centrale electrice pe bază de cărbune.

Pe măsură ce noile instalații pe bază de cărbune sunt înlocuite cu resurse regenerabile și cu resurse distribuite, grila va avea nevoie de noi surse de inerție pentru a menține stabilitatea. Inerția pe rețea a fost furnizată în mod tradițional de masa rotativă a generatoarelor de energie termică, care permite sistemului să mențină stabilitatea, dacă o parte din activele de generare sau de transmisie sunt deconectate. Stocarea energiei este o soluție ideală pentru a furniza inerție reală și sintetică, deoarece sursele de energie curată care se extind mereu devin on-line și nu pot reproduce inerția generată de generatoarele pe bază de fosile, la scară largă.
Investiții în infrastructură

Un alt factor-cheie este necesitatea unei noi infrastructuri de modernizare și extindere a rețelei. Grila din economiile în curs de dezvoltare trebuie să fie modernizată și extinsă, pentru a putea servi populațiilor în creștere rapidă și pentru a aduce puterea la aproximativ 30% din populația globală fără acces la energie electrică. Conform inițiativei Organizației Națiunilor Unite pentru Energie Durabilă pentru Toți (SE4All), vor fi necesare 45 miliarde de dolari pentru investiții, până în 2030, pentru a asigura accesul universal la energia electrică modernă. Ca urmare, depozitarea energiei va juca un rol-cheie în aceste investiții, permițând o mai bună utilizare, atât a resursele noi, cât și a celor existente, precum și consolidarea rețelei împotriva diverselor amenințări, inclusiv dezastre naturale și atacuri fizice.

Al patrulea driver major este nevoia de a îmbunătăți rezistența rețelei electrice. Dezastrele naturale recente au evidențiat fragilitatea unei arhitecturi centralizate a rețelei. Acest lucru a determinat numeroase comunități să opteaze pentru generarea și utilizarea mai multor microcentrale la nivel local, pentru a se asigura că au încă putere în timpul unui dezastru. Această dinamică va juca un rol major în economiile emergente, unde infrastructura rețelei poate fi deja nesigură și poate beneficia de reziliența oferită de stocarea energiei.

Ca urmare a acestor tendințe, operatorii de rețea și autoritățile de reglementare încep să recunoască valoarea ESS pentru mai multe servicii. Utilitățile au început procese de planificare a resurselor, deoarece costurile sistemelor în scădere au făcut stocarea o alternativă atractivă, la anumite investiții în infrastructură. Pe măsură ce sistemele desfășurate continuă să răspundă așteptărilor, contractele standard vor deveni probabil norme, ceea ce poate duce la fluxuri de venit mai previzibile. Datorită acestei maturizări a industriei, comunitatea financiară crește din ce în ce mai confortabil, cu investițiile în stocarea energiei, ceea ce duce la scăderea în continuare a costurilor pentru implementarea sistemelor și accelerarea creșterii industriei.

Puterea de rezervă

Până în prezent, puterea de rezervă a fost unul dintre punctele importante de vânzare pentru stocarea energiei. Atât distribuitorii, cât și utilitățile, sunt interesați să utilizeze sistemele de baterii în locuințe pentru a îmbunătăți rezistența surselor de alimentare și pentru a ajuta la atenuarea efectelor întreruperilor de alimentare cauzate de dezastre naturale sau defecțiuni ale echipamentelor de rețea. Pentru a permite o alimentare adecvată a energiei de rezervă, dimensionarea unui ESS este crucială. Dacă există prea puțină putere sau putere energetică (măsurate în kW și respectiv kWh), sistemul nu va putea suporta sarcini critice în timpul unei întreruperi. Cu toate acestea, un sistem supradimensionat va fi prohibitiv, în comparație cu alternativele.

Abilitatea de a furniza energie de rezervă este deosebit de importantă pentru propunerea de valorizare a sistemelor de stocare a bateriilor. În timp ce încălzitoarele controlate de apă și alte forme de gestionare a energiei termice pot reduce costurile cu energia electrică și pot oferi anumite servicii operatorilor de rețea, aceștia nu vor putea furniza energie pentru sarcini critice, în timpul unei întreruperi.

În marile piețe de stocare a energiei, principalul motor al acestor sisteme a fost capacitatea de a reduce cheltuielile cu energia electrică. Acest lucru se face în primul rând prin reducerea ratelor de vârf a cererii și a timpului de utilizare (TOU). Taxele de încărcare reprezintă taxe percepute de companiile de utilități electrice pe baza cererii maxime de energie a unui client, pe o perioadă de timp cuprinsă între 15 și 60 de minute, de obicei, într-un interval de 30, 60 sau 90 de zile. Aceste taxe pot rămâne în vigoare timp de 30, 60 sau 90 de luni, iar ele pot reprezenta o parte semnificativă a facturii unui client. Deoarece managementul costurilor cu energia este principala funcție de stocare a energiei pentru clienți, se așteaptă ca structurile ratei de utilitate să determine economii, pe o anumită piață. Cu cât sunt mai mari și mai volatile prețurile la energie electrică și prețurile la cerere sunt pentru clienții, cu atât este mai binevenită stocarea energiei.

O componentă-cheie a propunerii privind valoarea de stocare a energiei pe piețele dezvoltate și emergente, consumă majoritatea energiei generate de sistemele fotovoltaice solare și de celelalte generații distribuite. În majoritatea țărilor dezvoltate, structura de compensare a energiei solare descurajează utilizarea ESS, deoarece proprietarii de sisteme fotovoltaice sunt garantate pentru orice surplus de energie generat de sistemul lor, la o rată egală sau mai mare decât costul cu amănuntul al energiei electrice.