Gewinner Der Netzspeicherung Teil 1: Bewertung Der Wichtigsten Technologien

2023 Autor: Isabella Ferguson | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-11-26 12:43

Da sich das Netz in den kommenden Jahrzehnten dekarbonisiert und alles elektrifiziert, ist die Stromspeicherung ein wichtiger Teil des Endspiels. Dies ist jedoch keine Voraussetzung für den Einstieg, sonst hätten wir nicht so viel Wind-, Solar- und im Fall Chinas Wasserkraft gebaut wie in den letzten ein oder zwei Jahrzehnten.

Diagramm der derzeit eingesetzten Netzspeicher mit freundlicher Genehmigung von PNNL

Derzeit gibt es viel mehr Netzspeicher, als den meisten Menschen bewusst ist, über 170 GW an verfügbarer Leistung. Fast der gesamte Speicher ist Pumpspeicher, der hauptsächlich gebaut wurde, um Atom- und Kohlekraftwerken nachts etwas zu bieten, und der überwiegende Teil der in Entwicklung befindlichen Speicher ist ebenfalls Pumpspeicher. Wir bauen es seit langer Zeit, die erste Anlage ging vor über einem Jahrhundert in Betrieb. Pumpspeicherkraftwerke stellen Lithium-Ionen-Speicher im Netzmaßstab in den Schatten und werden dies wahrscheinlich immer tun. Pumpspeicherkraftwerke sind zwar eine Schlüsseltechnologie, haben jedoch Einschränkungen und Eigenschaften, was bedeutet, dass sie nicht die einzige Speicherlösung sein wird.

Basierend auf meinen Recherchen, Veröffentlichungen, Arbeitsanstrengungen und Gesprächen mit Experten auf der ganzen Welt in den letzten drei Jahren gehe ich davon aus, dass drei Speichertechnologien die wichtigsten Anbieter von Grid-Speichern sind und der Rest auch läuft. Dabei stütze ich mich wie immer auf eine multifaktorielle Bewertung der Technologien.

Vorbehalt: Dies ist eine fundierte Meinung von jemandem, der sich beruflich mit Speicher im Grid-Maßstab beschäftigt (mehr dazu in einem kommenden Artikel), der mehrere Technologien und Studien überprüft und mit vielen Experten auf diesem Gebiet gesprochen hat, aber es ist immer noch nur eine professionelle Meinung. Das ist die unterste Skala der Beweispyramide, und daher ist es zwar zuverlässiger, als einen Uber-Fahrer oder einen pseudonymen Kommentar-Thread-Bewohner nach seiner Meinung zu fragen, aber es sollte als ein Pfahl genommen werden, um die Grundlage für Diskussionen und eine bessere Meinung zu schaffen.

Was sind also die Faktoren?

Speicherdauer – Wie lange die Speicherform den Strom ohne nennenswerte Verluste halten kann und das wirtschaftlich.

• Energie vs. Leistungsflexibilität – Energie ist die über einen bestimmten Zeitraum geleistete Arbeit. Leistung ist, wie schnell Sie die Arbeit erledigen können. Lithium-Ionen-Batterien als primäres Beispiel haben eine starke und schwer zu brechende Verbindung zwischen Energie und Strom, während andere Formen der Erzeugung Energie getrennt von Strom skalieren können.
• Kosten pro MWh – Unter vernünftigen Annahmen können die Kosten für die Energierückgabe über die Lebensdauer der Speicherlösung prognostiziert werden. Offensichtlich gibt es viel bessere historische Daten für Pumpspeicherkraftwerke als für die meisten anderen Technologien, aber die Prognosen sind vernünftig. Diese Bewertung basiert sowohl auf den Lazard LCOE für die Speicherung als auch auf einer Studie des Pacific Northwest National Laboratory aus dem Jahr 2019, dem Bericht über Energiespeichertechnologie und Kostencharakterisierung.
• Langlebigkeit mit Wartung – Wie lange die Aufbewahrungsform bei normalen Wartungszyklen hält, bevor sie vollständig ausgetauscht werden muss.
• Anzahl der Durchgänge – Wie viele Zyklen von Lagerung und Entladung kann der Speicher bewältigen, bevor er eine wesentliche Umrüstung oder einen Austausch erfordert. Dies ist eng mit der Langlebigkeitsmetrik korreliert, wird jedoch für diese Version der Analyse getrennt gehalten.
• Bauzeit – Wie schnell ist es möglich, eine Speicherlösung aufzubauen. Dies ist teilweise aufgrund der Kapitalkosten von Bedeutung, da Projekte mit erheblichen Anfangskapitalkosten, deren Zahlung auch lange dauert, erhebliche Kosten für die Bedienung des Kapitals verursachen. Dies ist auch wichtig, weil die Bauzeit ein Indikator für höhere Projektrisiken ist.
• Lebensfähigkeit in mehreren Maßstäben – Einige Speicherlösungen sind im Bereich <100 MWh hervorragend, während andere näher am GWh-Bereich liegen müssen, bevor sie sinnvoll sind, und einige haben eine sehr große Flexibilität.
• Ausgereifte Technologie – Dies ist ein Sicherheitsfaktor. Je ausgereifter die Technologie, desto größer ist der Einsatz durch konservative Versorgungsunternehmen.
• Umweltrisiken – Nichts ist perfekt sauber, und Netzspeicher sind eine wichtige Quelle, um Strom und damit die gesamte Energie sauberer zu machen, aber einige Technologien haben Nachteile, von Lithium-Ionen-Kobalt bis hin zu schlecht gelegenen Pumpspeicherkraftwerken.
• Aktuelle Bereitstellung – Je mehr von etwas heute vorhanden ist, desto mehr Erkenntnisse über den schnellen und sicheren Einsatz und Betrieb.
• Geografische Flexibilität – Ein Wertbeitrag für Speicher ist, ob er auf der Verteilerseite in Regionen mit großer Varianz zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen eingesetzt werden kann. Eine Lagerung in der Nähe des Ortes, an dem sie benötigt wird, ist wertvoll.

Für diese Analyse wird jeder dieser Faktoren auf einer Skala von 1-5 bewertet, wobei 5 sehr gut ist. Da ich die Diskussion mit Pumpspeicherkraftwerken begonnen habe, werde ich auch dort mit der Bewertung beginnen.