EN
Quick Links
רשתות האנרגיה של היום הופכות הולכות לכיוון של שילוב של פאנלי שמש ואחסון, כאשר פאנלי השמש פועלים במקביל עם סוללות ליתיום יון או מערכות סוללות זרימה. הרעיון המרכזי כאן פשוט למאגר את האנרגיה הנוספת שנוצרת במהלך היום, כדי שיוכלו להשתמש בה בזמנים של ביקוש גבוה בערבים או כאשר הרשת החשמלית מתמודדת עם תקלות. עם מקורות מתחדשים שמהם נוצרת למעלה מ-20 אחוז מהחשמל בכמה אזורי מרכז כבר הפכו, חברות החשמל כבר אינן מתייחסות למערכות הסוללות כאל רכיבים אופציונליים נחמדים להוספה. אלא שהן מתחילות לראות בהן חלק מהותי מה구שת התשתית, דבר שדורש תכנון כבר בשלבים הראשונים ולא הוספה מאוחרת כמחשבה שנייה.
הוספת אחסון סמוך לمزונות סולריות הופכת אותן למקורות כוח גמישים בהרבה מידה. קחו לדוגמה את מ завод הכוח הסולרי של 250 מגהוואט באריזונה. ברגעים של שיא בשעות הערב, כשכל אחד מדליק את האור ומכשירים ביתיים, מערכת הסוללות המובנית באתר השתלבה עם 100 מגהוואט למשך ארבע שעות מיכולת של 400 שעות-מגהוואט. זה מנע את הפעלה של מפעלי השיא הישנים powered בغاز רק לכמה שעות נוספות. התקנות כאלו מקטינות את הדרישה לרשתות העברת חשמל למרחקים ארוכים, ואף יכולות להפעיל את הרשת מחדש לאחר תקלות משמעותיות. לפי מחקרים עדכניים של NREL, חברות חשמל חוסכות כ-40 אחוז בתקנות תדר בעייתיות הנדרשות לשמירה על איזון המערכת, כאשר הן משלבות אחסון עם התקנות הסולריות שלהן.
אם נשקול את התמונה הכללית, ברור שקיימת עלייה חדה בכמות האנרגיה האגורת במערכות סולאריות בקנה מידה גדול ברחבי אמריקה. על פי דוח של Market.us משנת 2023, כשלושת רבעי פרויקטי הסולאר שנitationalu ל-2023–2024 יכללו מערכות סוללות מסוג מסוים. מה זה אומר בפועל? נכון להיום, למדינה כבר יש כ-20.7 ג'יגה-וואט של סוללות בתפעול. זה די מרשים, שכן הם היו יכולים לספק חשמל לכ-15 מיליון בתי אב אם היה מתרחש כיבוי חשמל בן ארבע שעות רצופות. מספר מדינות שהציבו לעצמן יעדים לייצור אנרגיה נקייה החלו גם להטיל דרישה כי חוות סולאר חדשות יותקנו גם בפתרונות אגירה פנימיים. הדחף הרגולטורי הזה יוצר הזדמנויות לחברות שמעורבות בשדרוגים. מומחים מעריכים שהדרישה הזו לבדה עשויה להפיק כ-12 מיליארד דולר שנתיים, רק על ידי שדרוג מערכות קיימות במיכלי סוללה מתאימים עד אמצע העשור הבא.
פרויקטים סולאריים ברמת הרשת מסתמכים בעיקר על סוללות ליתיום יון בימים אלה כי הם מציעים כ 90% יעילות נסיעה הלוך ושוב והמחירים ירדו די לאחרונה, עד 89 דולר לקילוואט שעה לפי נתונים מ-2023. סוללות אלה פועלות ממש טוב כאשר אנו זקוקים לכוח רב במהירות לכמה שעות, בדרך כלל בין 4 ל-8 שעות של אחסון. אבל יש שחקנים חדשים שנכנסים לשוק עכשיו, כמו סוללות זרימה של ברומיד ברזל ואדום, שנראות מתאימות יותר למצבים בהם אנו באמת צריכים אנרגיה מאוחסנת למשך תקופות ארוכות יותר, אולי בכל מקום מ 12 שעות עד למעלה מ 100 שעות. חוקרים גם התקדמו בחומרים קתודיים, דחיפו את צפיפות אנרגיה ליתיום יונים מעבר ל-300 ווט ק"ג, מה שאומר שחברות יכולות להתקין מערכות סוללות קטנות יותר מבלי להקריב קיבולת עבור חוות השמש שלהם.
סולל מוצק מתקדם משמעותית בפתרון בעיות של התרצה תרמלית, הודות לעיצוב האלקטרוליט החמצני שלהם, שייכול להגיע לצפיפויות אנרגיה של מעל 500 וואט-שעה/ק"ג. ביצועים מסוג זה הופכים אותם למועמדים אידיאליים לפתרונות אגירת סולארית בקנה מידה גדול, בהם נפח הוא גורם קריטי. במקביל, טכנולוגיית יון נתרן השיגה השגה רבה בתקופה האחרונה, ומציעה יכולות דומות לאלו של דורות ראשונים של סוללות ליתיום, אך במחיר ייצור נמוך בכ-40 אחוזים. החומרים המשומשים בסוללות אלו קלים בהרבה למקור לעומת מתכות נדירות, ותרכובות כמו אנקלוגים של כחול פרוסי הפכו לפופולריות בהולכה בתהליכי ייצור. שתי האינובציות משתלבות היטב בתרחישים שמדינות רבות תכננו לרשת החשמל שלהן בעשור הבא או בערך. רוב הממשלות שואפות לאינטגרציה של כ-95% אנרגיה מתחדשת עד שנת 2035, והאופציות החדשות של סוללות אלו עוזרות לפתור שתי בעיות עיקריות במקביל – סיכונים לבטחה המובאים מהכימיה המסורתית, והבעיה הגוברת של מחסור בחומרים גלם נדירים הדרושים לייצור המוני.
מערכות סולריות לאחסון סוללות מתקדמות במהירות בשנים האחרונות אך נתקלות בבעיות גדולות בחיבור לרשת החשמל. כ-40 אחוז מהפרויקטים המתחדשים שנתקעו בتأخيرים מצביעים על בעיות בחיבור דרך תאי התור לרשת, על פי נתוני ה-NREL משנת 2023. הרשת החשמלית הנוכחית נבנתה לזרימה חד-כיוונית של חשמל, ולכן היא מתקשה להתמודד עם החשמל שנזרם אליה מהكבודות הקטנות של פאנלים סולריים ואחסון סוללות המפוזרות בשכונות. משמעות הדבר היא שהחברות החשמל נאלצות להשקיע סכומים גדולים בتحديث תחנות משנה כדי לשמור על תפקוד חלק. ראש đau נוסף נובע מההתאמה הלא תואמת בין המהופכים. ציוד ישן פשוט אינו מסוגל לנהל את המתחים כראוי במהלך מחזורי הטעינה והפריקה הקבועים אותם עוברות הסוללות.
שמירה על ניהול טמפרטורות נכון היא קריטית לחלוטין למערכות איחסון סוללות בקנה מידה גדול. כאשר הטמפרטורות אינן נשלטות כראוי, הדבר עשוי להפחית את משך חיי הסוללות לפני שהן מחליפות אותן עד 30%, כך לפי מחקר של DNV משנת 2022. רוב התקנות בתעשייה דורשות כיום מערכות קירור זמניות בתוספת טכנולוגיית כיבוי אש מתקדמת שצריכה לעצור כל מצב של חימום יתר מסוכן בתוך שמונה שניות בלבד. מבחינת היבטים כלכליים, ניהול טמפרטורות מהווה כ-18% מהעלויות הכוללות להתקנת מערכת BESS. עבור מתקנה של 100 מגה-וואט, הדבר מוסיף בדרך כלל כ-1.2 מיליון דולר לסה"כ העלות. מדובר בסכום גדול למדי, אך הכרחי בהתחשב ברגישות הרבה של מערכות אלו לבעיות חום
בעוד שסוללות ליתיום-יון מהוות 92% מפרוייקטי האיחסון הסולרי החדשים (Wood Mackenzie 2024), מתמודדים מפתחים עם פשרה חשובה:
מחקר של Lazard מ-2024 הוכיח כי הגדלה של אנקורי הסוללות ב-20% מגבירה את שיעור התשואה של הפרויקט (ROI) על ידי הארכה של 30% periods את משך חיי המערכת, למרות עלויות ראשוניות גבוהות יותר.
שינויים במדיניות הממשלה משפיעים באופן ממשי על המהירות והאם סוללות סולאריות נפרסות ברחבי המדינה. כחמש עשרה מדינות בארה"ב החלו לדרוש מערכות אחסון אנרגיה עבור כל חוות סולאריות חדשה שגדולה מ-50 מגה-וואט. במקביל, ישנו דבר שנקרא צו FERC 841 שמשנה שוב ושוב את האופן שבו חברות החשמל מקבלות תשלום בשווקים הסיטונאיים. על פי SEIA, אם נוכל לפשט את כל דרישות ההיתרים והניירת, ייתכן שנראה סוף סוף פרויקטים של אנרגיה סולארית בתוספת אחסון בשווי של כ-15 ג'יגה-וואט מתקדמים עד 2026. זה יקרה בעיקר משום שכולם מסכימים על כללי בטיחות בסיסיים וכיצד חלקים שונים של הרשת מתחברים זה לזה.
קחו לדוגמה את מתקדת מוס לנדינג בקאליפורניה כדי לראות מה קורה כשמתקשים פאנלים סולריים ואגרי סוללות כדי לפתור בעיות ברשת החשמל בזמני השיא המטורפים. במקום יש כ-1.6 ג'יגה-וואט-שעה של איחסון שמחוברים לפאנלים סולריים, כלומר הוא יכול לספק חשמל ליותר מ-300,000 בתי משפחות למשך ארבע שעות בדיוק בזמן האקוטי של הערב. מה שעושה את זה ממש מעניין זה שהמערכת הצליחה להפחית דווקא את הקנסות של מפעילי הרשת בכ-28 מיליון דולר בשנה, פשוט הודות ליכולת שלה לנהל את תדר הרשת. די מרשימה כשמחשבים שהיא המשיכה לפעול ביעילות של כמעט 98% גם כששריפות יער השמידו חלקים מהרשת התעבורת החשמל הקלה בקיץ שעבר.
ההתקנה הגדולה ביותר של סוללות סולאריות בפלורידה, עם קיבולת של 900 מ"ג' לשעה, צמצמה את השימוש במפעלים של דלק מאובנים ב-40% בעונת ההוריקנים מה שהופך את המערכת הזאת לעבוד כל כך טוב הוא האינטגרציה שלה עם חוות סולארית סמוכה של 75 מגה-וואט. על ידי אחסון כוח שמש עודף שנוצר בצהריים, הסוללות יכולות לשחרר חשמל כאשר הביקוש עולה בין 7 ל - 9 בערב כל יום. גישה חכמה זו חוסכת כ-3.2 מיליון דולר בשנה בהוצאות עומס בלבד. הקסם האמיתי קורה כאשר ימי סערה מגיעים והרשת זקוקה לתמיכה נוספת אבל מקורות חשמל מסורתיים עלולים להיות בסכנה או פשוט יקרים מדי כדי לפעול במלוא המיקום.
הקמת ה-Megapack של טסלה בגודל 300 מגה-וואט/450 מגה-וואט-שעה מדגישה עד כמה סוללות סולאריות יכולות לספק תמיכה כאשר הרשתות החשמל זקוקות לעזרה נוספת. בשנת 2023, לאחר שתחנת כוח פחמית גדולה יצאה מכלל פעולה באופן לא צפוי, סוללות אלו החלו לפעול תוך 140 מילישניות בלבד – מהיר פי 60 בהשוואה ליכולת של תחנות כוח תרמיות ישנות. הודות לתגובה המהירה הזו, כ־650 אלף משקי בית נותרו מוזנים חשמל במהלך מצב שהייתה לו הפוטנציאל להפוך לשביתת חשמל גדולה. מה שמגביר את הרושם הוא שהמערכת שמרה על יעילות של 92% גם כשנמצאה בשימוש חלקי רציף במהלך היום. ביצועי מציאות אלה מהווים ראייה ברורה לכך ששילוב של מקורות אנרגיה שונים פועל היטב, ומקלים על שילוב של מקורות אנרגיה מתחדשים בโครง הכוח הקיימות מבלי לפגוע ביציבות.
מערכות סולריות לטעינה ופריקה של סוללות הופכות לחכמות יותר בזכות בינה מלאכותית שמסייעת לנהל את תהליכי הטעינה והפריקה, וכן את האינטראקציה עם הרשת החשמלית. תוכנת חכם מעריכה גורמים כגון תחזית מזג האוויר, נסיבות מחירים של החשמל במהלך היום, ודפוסי צריכה נוכחיים. לפי Startus Insights לשנת 2025, מערכות חכמות מסוג זה יכולות להגביר את שיעורי התשואה על ההשקעה עבור מפעילי מערכות בטווח של 12% עד 18% בהשוואה למערכות קיימות ופשוטות יותר. במתקנים גדולים בהם מעורבות כמויות גדולות של סוללות, למידת מכונה מזיזת אנרגיה אוטומטית בין קבוצות סוללות והופכים שונים. פעולה זו מסייעת להגן על הסוללות מפני נזקים прежדירים, וכן מונעת הבדלים של יותר מ-2% במתח החשמלי—דבר שקריטי במיוחד בתמיכה ברשתות חשמל לא יציבות או חלשות.
הibriדים סולריים-רוחניים-ליתיוניים מהווים כיום 34% מהתוספות המתקדמות בתחנות ייצור מתחדשות, ומאפשרים אספקה רציפה של חשמל נקי על ידי:
מחקרים אחרונים מדגישים שהישגים של תחנות היברידיות מגיעים לשיעור ניצול של 92% לעומת 78% במדשאות סולריות עצמאיות, עם אינטגרציה משותפת של אגירה המחליקה 83% מהפערים בתנודות הייצור הקשורות לתנודות מזג האוויר.