EN
Quick Links
Rețelele electrice de astăzi tind tot mai mult spre configurări combinate de panouri solare și stocare, unde panourile solare funcționează alături fie de baterii cu ionii de litiu, fie de sisteme cu baterii de flux. Ideea principală este destul de simplă – stocarea surplusului de energie generat în timpul zilei, astfel încât aceasta să poată fi utilizată atunci când cererea atinge vârfuri în seară sau atunci când rețeaua întâmpină probleme. Având în vedere că sursele regenerabile reprezintă deja peste 20% din producția de electricitate în mai multe regiuni, companiile energetice nu mai percep aceste sisteme de baterii ca niște opțiuni extra, ci încep să le considere componente esențiale ale infrastructurii rețelei electrice, ceva care necesită planificare de la început, nu adăugare ulterioară ca o gândire suplimentară.
Adăugarea unui sistem de stocare lângă fermele solare le face mult mai flexibile ca surse de energie. Să luăm ca exemplu planta solară de 250 megawați din Arizona. În timpul orelor de vârf din seară, când toată lumea își aprinde luminile și electrocasnicele, sistemul de baterii integrat al instalației a intrat în funcțiune, oferind 100 megawați pe durata a patru ore din capacitatea sa de 400 megawați/oră. Acest lucru a împiedicat acele vechi centrale electrice pe gaz de vârf să pornească doar pentru câteva ore suplimentare. Astfel de configurații reduc nevoia de linii electrice pe distanțe lungi și pot reporni, de fapt, rețeaua după întreruperi majore. Conform unor studii recente realizate de NREL, companiile de energie constată o reducere de aproximativ 40% la ajustările dificile de frecvență necesare pentru a menține echilibrul, atunci când combină stocarea cu instalațiile lor solare.
Privind din perspectivă generală, este clar că s-a înregistrat o creștere semnificativă a capacității de stocare a energiei adăugate instalațiilor solare la scară largă din America. Conform datelor Market.us din anul trecut, aproximativ trei sferturi din toate proiectele solare planificate pentru perioada 2023 - 2024 vor include un tip de sistem de baterii. Ce înseamnă acest lucru în practică? Ei bine, țara noastră dispune deja de aproximativ 20,7 gigawați de baterii în funcțiune în prezent. Acest lucru este destul de impresionant, având în vedere că acestea ar putea menține lumina aprinsă în aproximativ 15 milioane de gospodării în cazul unui blackout care ar dura patru ore consecutive. Mai multe state care și-au stabilit obiective privind producerea de energie curată încep să impună condiția ca noile ferme solare să includă și soluții de stocare integrate. Această presiune reglementară creează oportunități pentru afaceri în domeniul modernizărilor. Specialiștii estimează că această cerință, singură, ar putea genera anual aproximativ doisprezece miliarde de dolari, doar pentru modernizarea sistemelor existente cu backup adecvat de baterii, până la mijlocul următorului deceniu.
Proiectele solare la scară mare se bazează în prezent în mare parte pe baterii cu litiu-ion, deoarece acestea oferă o eficiență de aproximativ 90% în ceea ce privește ciclul complet de încărcare-descărcare, iar prețurile au scăzut semnificativ în ultima vreme, ajungând la aproximativ 89 de dolari pe kWh conform datelor din 2023. Aceste baterii funcționează foarte bine atunci când avem nevoie rapid de o cantitate mare de energie pentru câteva ore, de regulă între 4 și 8 ore de stocare. Totuși, există acum noi jucători pe piață, cum ar fi bateriile cu fier-aer și cu zinc-brom, care par mai potrivite pentru situațiile în care avem nevoie de stocarea energiei pe perioade mult mai lungi, poate chiar între 12 ore și peste 100 de ore. De asemenea, cercetătorii au înregistrat progres în dezvoltarea materialelor pentru catod, depășind pragul densității energetice de 300 Wh pe kg pentru bateriile cu litiu-ion, ceea ce înseamnă că companiile pot instala sisteme de baterii mai mici fără a compromite capacitatea acestora pentru fermele solare.
Bateriile cu stare solidă înregistrează progrese serioase în combaterea problemelor de deflagrare termică, datorită designurilor lor cu electrolit ceramic, care pot atinge densități energetice de peste 500 Wh/kg. Acest tip de performanță le face candidați ideali pentru soluții de stocare solară la scară largă, acolo unde spațiul este important. Între timp, tehnologia cu ioni de sodiu a înregistrat o progresie semnificativă în ultima perioadă, oferind capabilități similare cu ale primelor generații de baterii pe bază de litiu, dar cu un cost de producție cu aproximativ 40% mai mic. Materialele utilizate în aceste celule de sodiu sunt, de asemenea, mult mai ușor de obținut comparativ cu metalele rare, compuși precum analogii albastrului de Prusia devenind din ce în ce mai populari în cercurile de producție. Ambele inovații se încadrează perfect în ceea ce multe țări își doresc pentru rețelele lor electrice în următorul deceniu. Majoritatea guvernelor urmăresc atingerea unei integrări de aproximativ 95% din energie regenerabilă până în 2035, iar aceste noi opțiuni de baterii contribuie la rezolvarea a două probleme majore simultan: riscurile legate de siguranță asociate chimiei tradiționale și problema tot mai acută a materiilor prime limitate necesare pentru producția de masă.
Sistemele de baterii solare sunt adoptate rapid în prezent, dar întâmpină probleme majore la conectarea la rețea. Conform datelor NREL din 2023, aproximativ 40% dintre proiectele de energie regenerabilă care întâmpină întârzieri se datorează problemelor legate de conectarea prin cozile de interconectare. Rețeaua noastră actuală a fost construită pentru un flux unidirecțional de electricitate, așadar are dificultăți în a gestiona energia care revine din acele numeroase instalații mici de panouri solare plus stocare distribuite în diferite cartiere. Aceasta înseamnă că operatorii de rețea trebuie să investească semnificativ în modernizarea stațiilor de transformare doar pentru a menține funcționarea stabilă. O altă problemă este reprezentată de invertori care nu funcționează bine împreună. Echipamentele mai vechi pur și simplu nu dispun de capacitatea necesară pentru a reglementa corespunzător tensiunile în timpul ciclurilor constante de încărcare și descărcare prin care trec bateriile.
Asigurarea unei gestionări termice corespunzătoare este absolut esențială pentru sistemele de stocare a energiei la scară largă. Atunci când temperaturile nu sunt controlate corespunzător, durata de viață a acestor baterii poate scădea cu până la 30% înainte de a necesita înlocuirea, conform unui studiu realizat de DNV în 2022. Majoritatea reglementărilor din industrie cer astăzi sisteme de răcire de rezervă, precum și tehnologii avansate de supresie a incendiilor care trebuie să oprească orice situații periculoase de suprâncălzire în doar opt secunde. Din punct de vedere financiar, gestionarea termică reprezintă în jur de 18% din costul total de instalare a unui sistem BESS. Pentru o instalație de 100 MW, aceasta înseamnă în mod tipic un adaos de aproximativ 1,2 milioane de dolari la costurile totale. Este o sumă semnificativă, dar necesară având în vedere cât de sensibile sunt aceste sisteme la problemele termice.
Deși bateriile de tip lithium-ion domină 92% din proiectele noi de stocare solară (Wood Mackenzie 2024), dezvoltatorii se confruntă cu un compromis critic:
Un studiu Lazard din 2024 a demonstrat că mărirea cu 20% a dimensiunii bateriilor crește rentabilitatea proiectului printr-o durată de viață a sistemului cu 30% mai lungă, în ciuda costurilor inițiale mai mari.
Modificările în politicile guvernamentale fac o diferență reală în viteza și posibilitatea implementării bateriilor solare la nivel național. În aproximativ cincisprezece state din SUA, s-a început să se impună necesitatea sistemelor de stocare a energiei pentru orice fermă solară nouă mai mare de 50 de megawați. În același timp, există acest lucru numit Ordinul FERC 841 care modifică în mod constant modul în care companiile de energie sunt plătite pe piața grosistă. Conform SEIA, dacă am putea simplifica toate aceste autorizații și cerințele birocratice, am putea vedea în jur de 15 gigawați de proiecte solare plus stocare urmând să fie realizate până în 2026. Acest lucru s-ar întâmpla în principal pentru că toată lumea este de acord cu regulile de bază privind siguranța și modul în care diferitele componente ale rețelei se conectează între ele.
Luați ca exemplu configurația de la Moss Landing din California, care ilustrează ce se întâmplă atunci când panourile solare și bateriile lucrează împreună pentru a aborda problemele rețelei în timpul acelor momente de vârf intense. Locul dispune de aproximativ 1,6 gigawați-oră de stocare conectată la panouri solare, ceea ce înseamnă că ar putea furniza electricitate pentru peste 300.000 de gospodării timp de patru ore, exact când oamenii au nevoie cel mai mult de ea, în serile agitate. Ceea ce face această instalație cu adevărat interesantă este faptul că sistemul a redus amenințile aplicate operatorilor de rețea cu aproape 28 de milioane de dolari anual, datorită capacității sale de a regla frecvența. Destul de impresionant, având în vedere că a continuat să funcționeze cu o eficiență de aproape 98%, chiar și atunci când incendierele forestiere au oprit părți ale rețelei de transmisie vara trecută.
Cea mai mare instalație de baterii solare din Florida, cu o capacitate impresionantă de 900 MWh, a redus utilizarea centralelor electrice pe combustibili fosili de vârf cu aproximativ 40% în timpul sezonului de uragane, datorită unor algoritmi de distribuție extrem de inteligenți. Ceea ce face ca acest sistem să funcționeze atât de bine este integrarea acestuia cu o fermă solară de 75 MW situată în apropiere. Prin stocarea excesului de energie solară produs la amiază, bateriile pot elibera electricitate atunci când cererea atinge vârfuri între 7 și 9 seara în fiecare zi. Această abordare ingenioasă economisește anual aproximativ 3,2 milioane de dolari doar din costurile de congestie. Magia adevărată are loc atunci când vin zilele tempestuoase și rețeaua are nevoie de un sprijin suplimentar, dar sursele tradiționale de energie ar putea fi compromise sau pur și simplu prea scumpe pentru a funcționa la capacitate maximă.
O instalație recentă de 300 MW/450 MWh Tesla Megapack evidențiază modul în care bateriile solare pot interveni atunci când rețelele au nevoie de sprijin suplimentar. În 2023, după ce o mare centrală pe cărbune a fost oprită neașteptat, aceste baterii au intrat în funcțiune în doar 140 de milisecunde - de aproximativ 60 de ori mai rapid decât reușesc vechile centrale termice. Datorită acestei reacții rapide, aproximativ 650.000 de gospodării au rămas alimentate într-o situație care ar fi putut deveni o întrerupere masivă de curent. Ceea ce face acest lucru și mai impresionant este faptul că sistemul a menținut un randament impresionant de 92%, chiar și atunci când a fost utilizat parțial în mod constant pe durata zilei. Această performanță reală demonstrează clar că combinarea diferitelor surse de energie funcționează bine împreună, facilitând integrarea surselor de energie regenerabilă în infrastructura electrică existentă, fără a compromite fiabilitatea.
Sistemele de baterii solare de astăzi devin din ce în ce mai inteligente datorită inteligenței artificiale care ajută la gestionarea modului în care acestea se încarcă și descarcă, precum și la interacțiunea cu rețeaua electrică. Software-ul inteligent analizează elemente precum condițiile meteo, variațiile de preț ale energiei electrice pe durata zilei și modelele actuale de consum energetic. Conform Startus Insights din 2025, acest tip de sistem inteligent poate crește rentabilitatea investițiilor pentru operatorii care gestionează aceste instalații cu între 12% și 18% comparativ cu vechile sisteme fixe. În instalații la scară mare, unde sunt implicate numeroase baterii, învățarea automată (machine learning) mută efectiv energia între diferite grupuri de baterii și invertoare, în mod automat. Acest lucru ajută la protejarea bateriilor împotriva uzurii rapide și menține diferențele de tensiune sub 2%, ceea ce este foarte important atunci când se urmărește susținerea rețelelor instabile sau puțin robuste.
Hibrizii solar-vânt-baterie reprezintă acum 34% din noile instalații regenerabile, permițând livrarea neîntreruptă a energiei curate prin:
Studiile recente subliniază faptul că uzinele hibride ating o utilizare a capacității de 92%, comparativ cu 78% pentru fermele solare independente, integrarea stocării în același loc reducând 83% dintre decalajele de producție legate de intermitență.