Akankah Penyimpanan Energi Memainkan Peran Besar dalam Jaringan Listrik?


Lebih dari 200 puncak berputar di kapal setengah terkubur di tanah di luar Stephentown, NY, sebuah kota dekat garis negara bagian Massachusetts. Di dalam kapal, ruang hampa memungkinkan masing-masing puncak berputar sebanyak 16.000 kali per menit, meskipun masing-masing beratnya lebih dari satu metrik ton, berkat komposisi baja dan serat karbonnya

Lebih dari 200 puncak berputar di kapal setengah terkubur di tanah di luar Stephentown, NY, sebuah kota dekat garis negara bagian Massachusetts. Di dalam kapal, ruang hampa memungkinkan masing-masing puncak berputar sebanyak 16.000 kali per menit, meskipun masing-masing beratnya lebih dari satu metrik ton, berkat komposisi baja dan serat karbonnya. Pemintalan cepat seperti itu dalam ruang hampa (untuk mengurangi gesekan) memungkinkan setiap bagian atas menyimpan sekitar 25 kilowatt-jam listrik. Ketika frekuensi kisi-kisi keluar dari pukulan — yaitu, jika arus 60-kali-per-detik seharusnya membalik alirannya — semua puncak yang digerakkan secara magnetis mempercepat, memperlambat atau membalik arah untuk memastikan kisi-kisi tetap selaras.

Semua mengatakan, flywheels Beacon Power dapat memberikan pengaturan frekuensi sebesar 20 megawatt dan penyimpanan energi jangka pendek untuk jaringan negara. Satu-satunya masalah adalah bahwa pemilik Beacon bangkrut dalam proses menempatkan "bolak-balik" ke arus bolak-balik - setelah mengambil pinjaman sebesar $ 39, 5 juta dari Departemen Energi AS.

"Perusahaan kami telah beroperasi dengan kerugian, " kata CEO CEO Beacon Power, Bill Capp, 1 November dalam pernyataan yang disiapkan [pdf] yang menjelaskan kebangkrutan. "Tujuan kami dalam mengambil tindakan ini adalah untuk meminimalkan kehilangan pekerjaan dan terus mencari cara untuk menerapkan teknologi inovatif kami dalam pengaturan frekuensi dan pasar penyimpanan energi."

Berita baiknya adalah bahwa roda gila masih menghasilkan uang — tidak cukup untuk mempertahankan Beacon dalam bisnis tetapi cukup untuk berpotensi membayar kembali pembayar pajak Amerika. Roda gaya juga mewakili tren pertumbuhan jaringan listrik di seluruh dunia — penyimpanan. Baterai natrium sulfur telah digunakan untuk menyimpan listrik dari jaringan Jepang sejak 2002 dan untuk mendukung pertanian angin Xcel Energy di Minnesota sejak 2008. Garam cair membantu pembangkit listrik di Sisilia menyimpan panas matahari untuk berubah menjadi listrik pada malam hari dan pada hari berawan. Bahkan air yang dipompa menanjak di berbagai situs di seluruh AS dan udara terkompresi ke dalam gua bawah tanah di Alabama, di antara tempat-tempat lain, menyimpan energi listrik ketika murah dan mengembalikannya saat mahal. Penyimpanan semacam itu dianggap penting untuk membantu sumber daya terbarukan yang terputus-putus, seperti angin dan matahari, memainkan peran yang lebih besar di AS — dan pasokan energi global, tetapi mungkin flywheel Beacon terlalu mahal untuk bersaing dengan teknologi lain yang ditawarkan. .

"Roda gila biasanya tidak menyimpan energi sebanyak baterai, " kata Haresh Kamath, manajer program strategis di Program Inovasi Teknologi Institut Penelitian Tenaga Listrik - sebuah kelompok penelitian yang didanai industri. "Tapi mereka bertahan sangat lama dan itu membuat mereka menarik dalam beberapa aplikasi, terutama di mana sistem ini sangat sering bersepeda — yaitu, di mana ia habis dan diisi berulang kali dalam periode waktu yang singkat."

Sebuah analisis baru yang diterbitkan 17 November di Science oleh Kamath dan rekan menemukan bahwa baterai dengan cepat menjadi lebih murah dan memungkinkan untuk menyimpan listrik yang dihasilkan ketika tidak ada permintaan (misalnya, selama angin kencang yang bertiup larut malam ketika lampu mati dan pabrik-pabrik). biasanya dimatikan) dan menggunakannya saat itu (puncak siang hari). Penyimpanan semacam itu akan sangat memperluas potensi penggunaan energi terbarukan untuk daya tetapi juga mengurangi investasi yang diperlukan dalam jaringan itu sendiri. Di masa lalu lebih murah untuk membangun pembangkit listrik baru dan meletakkan lebih banyak kabel untuk menghubungkannya ke jaringan daripada menginstal sistem baterai besar. "Biaya awal baterai saat ini sangat tinggi dalam banyak kasus, " jelas Kamath. Dan "masa pakai baterai relatif singkat: Baterai bertahan hanya beberapa tahun tetapi sebagian besar komponen jaringan bertahan selama beberapa dekade."

Tetapi sekarang lebih mahal untuk membangun saluran transmisi baru dan perangkat keras jaringan lainnya, membuat penyimpanan baterai berpotensi lebih menarik. "Biaya diberikan sebagai alasan penyimpanan energi tidak banyak digunakan di jaringan, " tulis para peneliti, dan pengurangan biaya pada baterai lithium ion — berkat potensi penyebaran skala besar pada kendaraan listrik — dapat mengubah persamaan itu. Baterai lithium ion besar mungkin segera dibuat sangat murah dan dalam volume besar, membuatnya akhirnya cukup murah untuk aplikasi penyimpanan jaringan yang luas, bersama dengan kemungkinan lain. "Kendaraan listrik itu sendiri dapat bertindak sebagai penyimpanan, " catatan Kamath. "Tentu saja, pemilik kendaraan harus menyetujuinya."

Sudah, perusahaan listrik AES telah membuka instalasi baterai terbesar di Elkins, W. Va. Baterai lithium ion senilai lebih dari 30 megawatt dari A123 Systems telah dihubungkan ke turbin angin GE perusahaan yang bernilai 98 megawatt untuk memastikan output daya yang lebih stabil.

Akan tetapi, sudah ada pemimpin teknologi di area penyimpanan murah: pompa hidro, yang menyumbang 99 persen dari 127.000 megawatt - nilai penyimpanan listrik yang digunakan saat ini di seluruh dunia. Penyebarannya hanya dibatasi oleh geografi, geologi dan beton. Dan, pada akhirnya, opsi penyimpanan yang lebih canggih - baik baterai atau roda gaya - dapat dibatalkan oleh pesaing lain: turbin siklus gabungan yang menggunakan gas alam dan dapat dimulai dalam hitungan detik. "Kami membutuhkan teknologi dan teknik baru untuk membuat baterai lebih murah, berumur panjang dan lebih efisien, " kata Kamath, terutama untuk bersaing dengan alternatif berbahan bakar fosil.

Apakah Gunung Berapi atau Manusia Lebih Keras di Atmosfer?Kepala Greenpeace Baru Bersiap untuk Mengambil BatubaraWorld Shatters Heat Records pada 2016Membuat Sketsa Permulaan Kehidupan, Satu Sel SekaligusMenjelaskan Pengalaman Tip-of-the-LidahBagaimana Kepiting Menemukan Jalan Pulang100 Hari Pertama ObamaKecurangan Kematian DNA: Bagaimana Perbaikan Extremophile Hancur Kromosom