EN
Quick Links
Današnje mreže za opskrbu energijom sve više prelaze na kombinirane sustave solarnih ploča i pohrane energije, gdje solarne ploče rade uz pomoć baterijskih sustava litij-ion ili redoks tekućih baterija. Osnovna ideja je jednostavna – pohraniti višak energije proizvedene tijekom dana kako bi se ta energija mogla iskoristiti u večernjim satima kada je potražnja visoka ili kada mreža ima problema. Budući da obnovljivi izvori već čine više od 20 posto električne energije u nekoliko regija, energetske kompanije više ne gledaju na baterijske sustave kao na dodatke koje bi bilo lijepo imati. Umjesto toga, počinju ih tretirati kao temeljne dijelove infrastrukture mreže, nešto što treba planirati od samog početka, a ne dodavati naknadno kao poslijetisak.
Dodavanje skladišta energije uz solarne farme čini ih znatno fleksibilnijim izvorima energije. Uzmite za primjer solarnu elektranu snage 250 megavata u Arizoni. Tijekom vršnih sati navečer, kada svi uključe svjetla i kućanske aparate, ugrađeni baterijski sustav lokacije preuzeo je 100 megavata tijekom četiri sata iz svojih 400 megavatnih sati kapaciteta. Time su spriječena pokretanja starih plinskih elektrana koje rade samo nekoliko dodatnih sati. Ovakve konfiguracije smanjuju potrebu za dalekovodima i mogu zapravo ponovno pokrenuti mrežu nakon većih prekida isporuke struje. Prema nedavnoj studiji NREL-a, energetske kompanije ostvaruju uštedu od oko 40 posto na složenim prilagodbama frekvencije potrebnim za održavanje ravnoteže kada kombiniraju skladišta s solarnim instalacijama.
Gledajući širu sliku, očito je došlo do porasta količine pohrane energije koja se dodaje velikim solarnim instalacijama širom Amerike. Prema podacima s Market.us iz prošle godine, otprilike tri četvrtine svih planiranih solarnih projekata za razdoblje 2023. do 2024. godine uključit će nekakav baterijski sustav. Što to zapravo znači? Pa, naša zemlja već sada ima oko 20,7 gigavata baterijskih kapaciteta u pogonu. To je zapravo prilično impresivno jer bi to moglo osigurati struju za otprilike 15 milijuna kućanstava u slučaju da bi nastupila potpuna ispadnutost struje koja bi trajala četiri uzastopna sata. Neke države koje su postavile ciljeve za proizvodnju čiste energije počinju i zahtijevati da nove solarne farme uključuju ugrađena rješenja za pohranu energije. Ovaj regulatorni poticaj stvara prilike za poslovanje onima koji razmatraju nadogradnju postojećih sustava. Stručnjaci procjenjuju da samo ovaj zahtjev može generirati otprilike dvanaest milijardi dolara godišnje, isključivo za nadogradnju postojećih sustava odgovarajućim baterijskom rezervom do sredine iduće dekade.
Veliki solarni projekti većinom se oslanjaju na litij-ionske baterije jer nude efikasnost punjenja i pražnjenja od oko 90% i cijene su nedavno znatno pale, sve do otprilike 89 američkih dolara po kWh prema podacima iz 2023. godine. Ove baterije izvrsno funkcionišu kada je potrebna velika količina energije u kratkom vremenskom periodu, obično između 4 i 8 sati pohranjene energije. Međutim, na tržištu se pojavljuju i neki novi igrači, poput gvožđe-vazdušnih i cink-bromidnih tečnih baterija, koje izgleda bolje odgovaraju za situacije gdje je potrebno skladištiti energiju tokom znatno dužeg vremenskog perioda, možda čak od 12 sati pa sve do preko 100 sati. Istraživači su takođe postigli napredak i u oblasti katodnih materijala, te su povećali gustinu energije litij-ionskih baterija preko 300 Wh po kg, što znači da kompanije mogu postavljati manje baterijske sisteme ne žrtvovavši kapacitet za svoje solarne farme.
Baterije s čvrstim elektrolitom ostvaruju značajan napredak u borbi protiv termalnog izlaska izvan kontrole zahvaljujući keramičkim elektrolitima koji mogu postići gustoću energije veću od 500 Wh/kg. Ovakva učinkovitost čini ih idealnim kandidatima za velike solarne sustave za pohranu energije gdje prostor znači. U međuvremenu, tehnologija natrijevih iona u posljednjem vremenu dosta je napredovala, nudeći slične mogućnosti kao i litijevim baterijama prve generacije, ali uz proizvodne troškove niže za oko 40 posto. Materijali koji se koriste u tim natrijevim ćelijama također su znatno dostupniji u odnosu na rijetke zemne metale, a spojevi poput analoga pruskog plavog sve više nalaze primjenu u proizvodnji. Oba ova inovativna rješenja uklapaju se u planove mnogih zemalja za buduću izgradnju elektroenergetskih mreža tijekom sljedeće dekade. Većina vlada cilja dostići integraciju obnovljivih izvora energije do 95%, a ove nove opcije s baterijama pomažu u rješavanju dva velika problema: sigurnosnih rizika izazvanih tradicionalnim kemijskim sastavima i sve većeg problema nedostatka sirovina nužnih za masovnu proizvodnju.
Sustavi baterija za solarne sustave sve više se prihvaćaju, ali susreću se s velikim problemima pri povezivanju s mrežom. Prema podacima NREL-a iz 2023. godine, otprilike 40 posto projekata obnovljivih izvora energije koji su zakašnjeni upućuju na probleme s povezivanjem kroz redove čekanja za interkonekciju. Naša je mreža trenutno izgrađena za jednosmjerni tok električne energije, pa ima poteškoća s upravljanjem energijom koja se vraća iz tih malih solarnih sustava s pohranom rasutih po četvrtima. To znači da komunalne službe moraju uložiti velike iznose novca u nadogradnju transformatorskih stanica kako bi osigurale glatko funkcioniranje. Još jedan problem predstavlja nepodudaranje invertora. Starija oprema jednostavno nema potrebne sposobnosti za pravilno reguliranje napona tijekom stalnih ciklusa punjenja i pražnjenja baterija.
Pravilno upravljanje temperaturom apsolutno je kritično za sustave za pohranu baterija velikih razmjera. Kada se temperature ne kontroliraju na odgovarajući način, prema istraživanju DNV-a iz 2022. godine, to može smanjiti vijek trajanja ovih baterija prije zamjene i do 30%. Većina industrijskih propisa danas zahtijeva sigurnosne sustave hlađenja te napredne tehnologije gašenja požara koje moraju spriječiti opasne slučajeve pregrijavanja unutar samo osam sekundi. Gledajući financijsku stranu stvari, upravljanje temperaturom čini otprilike 18% ukupnih troškova instalacije BESS sustava. Za nešto poput objekta kapaciteta 100 MW, to obično znači dodatnih oko 1,2 milijuna dolara na ukupni trošak. To je prilično veliki izdatak, ali nužan s obzirom na osjetljivost ovih sustava na termičke probleme.
Iako litij-ion baterije dominiraju 92% novih projekata solarnog pohranjivanja energije (Wood Mackenzie 2024), investitori suočeni su s kritičnim kompromisom:
Studija iz 2024. godine provedena od strane Lazorda pokazala je da povećanje kapaciteta baterijskih sustava za 20% povećava ROI projekta zahvaljujući 30% duljem vijeku trajanja sustava, unatoč višim početnim troškovima.
Promjene u vladinim politikama stvarno utječu na brzinu i mogućnost uvođenja solarnih baterija širom zemlje. Otprilike petnaest saveznih država u SAD-u je počelo zahtijevati sustave za pohranu energije za svaku novu solarnu farmu veću od 50 megavata. U isto vrijeme, postoji nešto što se zove FERC nalog 841 koji neprestano mijenja način na koji kompanije za energiju dobivaju plaćene na veleprodajnim tržištima. Prema SEIA-u, ako uspijemo pojednostaviti sve te dozvole i zahtjeve za dokumentaciju, možda ćemo do 2026. godine vidjeti da oko 15 gigavata solarnih projekata s pohranom konačno krenu naprijed. To bi se dogodilo uglavnom zato što svi slažu s osnovnim sigurnosnim pravilima i načinom povezivanja različitih dijelova mreže.
Uzmite Moss Landing u Kaliforniji kao primjer onoga što se događa kada solarne ploče i baterije rade zajedno kako bi riješile probleme s mrežom tijekom vršnih sati. Ovo mjesto ima približno 1,6 gigavatsati energije pohranjene u sustavu povezanom sa solarnim pločama, što znači da može opskrbljivati električnom energijom više od 300 tisuća kućanstava tijekom četiri sata upravo u trenutku kad je ljudima najpotrebnija navečer. Ono što je zaista zanimljivo jest da je sustav smanjio kazne za operatore mreže za gotovo 28 milijuna dolara godišnje zahvaljujući svojoj sposobnosti regulacije frekvencije. Sve to uz impresivnih 98% učinkovitosti, čak i prošlog ljeta kada su požari oštetili dio prijenosne mreže.
Najveća postrojenja za skladištenje solarne energije u Floridi, s ogromnih 900 MWh kapaciteta, smanjila su upotrebu elektrana na fosilna goriva tijekom vjetrenih sezona za otprilike 40% zahvaljujući prilično pametnim algoritmima upravljanja. Ono što čini ovaj sustav tako učinkovitim je njegova integracija s nedalekom solarnom elektranom snage 75 MW. Skladištenjem viška solarne energije proizvedene u podne, baterije mogu otpustiti električnu energiju u mrežu u razdobljima vršnog potražnje između 7 i 9 sati navečer. Ovaj pametan pristup uštedi čak 3,2 milijuna dolara godišnje samo na troškovima povezanim s gužvama u mreži. Prava magija dolazi tijekom olujnih dana kada mreža treba dodatnu podršku, a tradicionalni izvori energije mogu biti ugroženi ili jednostavno preskupi za rad na punom kapacitetu.
Nedavna postava od 300 MW/450 MWh Tesline Megapack naglašava kako solarni baterije mogu priskočiti u pomoć kada mreža treba dodatnu podršku. Već 2023. godine, nakon što je velika termoelektrana neočekivano prestala s radom, ove baterije su stupile u akciju već nakon 140 milisekundi – što je otprilike 60 puta brže nego što to uspijevaju stare termoelektrane. Zahvaljujući tom brzom reagiranju, približno 650 tisuća kućanstava nije ostalo bez energije tijekom potencijalne velike kvarače. Ono što ovu stvarnu učinkovitost čini još impresivnijom jest činjenica da je sustav održavao izuzetnih 92% učinkovitosti, unatoč tome što je tijekom dana djelomično stalno bio u upotrebi. Ova stvarna učinkovitost u praksi jasno pokazuje kako kombiniranje različitih izvora energije dobro funkcioniše, što olakšava integraciju obnovljivih izvora u postojeću energetsku infrastrukturu, bez umanjenja pouzdanosti.
Solarni baterijski sustavi danas postaju pametniji zahvaljujući umjetnoj inteligenciji koja pomaže u upravljanju punjenjem i pražnjenjem energije, kao i interakcijom s mrežom. Pametni softver analizira stvari poput vremenskih uvjeta, promjena u cijenama električne energije tijekom dana i uzoraka potrošnje energije u stvarnom vremenu. Prema Startus Insights iz 2025. godine, takvi pametni sustavi mogu povećati povrat na investiciju za osobe koje upravljaju ovim sustavima između 12% i 18% u usporedbi sa starijim fiksnim sustavima. U velikim objektima gdje je uključeno puno baterija, strojno učenje automatski premješta energiju između različitih baterijskih grupa i invertora. To pomaže u zaštiti baterija od prebrzog trošenja i održava razlike u naponu ispod 2%, što je iznimno važno kada se pokušava podržati mreže koje nisu stabilne ili izdržljive.
Hibridi solarne energije, vjetra i baterija sada čine 34% novih obnovljivih instalacija, omogućujući isporuku čiste energije 24/7 kroz:
Nedavne studije pokazuju da hibridne elektrane postižu 92% iskorištenja kapaciteta u usporedbi s 78% kod samostalnih solarnih elektrana, dok integracija pohrane na istom mjestu ublažava 83% prekida u isporuci energije zbog nesigurnosti proizvodnje.