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Das Stromnetz reparieren
Stromspeicher in großem Maßstab sind für unsere Energiezukunft von entscheidender Bedeutung: Das Electric Power Research Institute, das führende F&E-Konsortium der US-Versorgungsindustrie, sagt, dass Speicher die breite Nutzung erneuerbarer Energien ermöglichen und das Netz zuverlässiger und effizienter machen würden. Jüngste Ankündigungen des Versorgungsriesen Amerikanischer Strom (AEP) mit Sitz in Columbus, Ohio, vermuten, dass Netzspeichertechnologien endlich für den kommerziellen Einsatz in den Vereinigten Staaten bereit sind. Im vergangenen Monat hat AEP drei Multi-Megawatt-Batteriesysteme bestellt und sich das Ziel gesetzt, bis 2010 25 Megawatt Speicher zu haben und bis 2020 das 40-fache.
Das war vor vier oder fünf Jahren ein Traum; Jetzt ist es soweit, sagt AEP-Energiespeicherexperte Ali Nourai.
Das AEP-System verwendet eine Natrium-Schwefel-Batterie von der Größe eines Doppeldeckerbusses (siehe unten) plus Leistungselektronik, um den Wechselstromfluss in die und aus der DC-Batterie zu steuern. Obwohl das System neu in den Vereinigten Staaten ist, wird es in Japan seit den frühen 1990er Jahren im Megawatt-Maßstab eingesetzt; die batterie wurde hergestellt von NGK Isolatoren von Nagoya, Japan.
Charleston aufladen: Der Energieversorger American Electric Power (AEP) hat diese riesige Natrium-Schwefel-Batterie als Teil eines Demonstrationsprojekts in Charleston, WV, eingesetzt. Die Batterie liefert 1,2 Megawatt Leistung für bis zu sieben Stunden und entlastet so ein überlastetes Umspannwerk. Der störungsfreie Betrieb seit der Installation im letzten Jahr hat AEP davon überzeugt, dass eine solche Energiespeichertechnologie einsatzbereit ist.
Bildnachweis: AEP
Nourai sagt, dass AEP und andere US-Versorger dank eines Demonstrationsprojekts in Charleston, WV, bei dem AEP im Juni 2006 ein großes Batteriesystem installierte, Vertrauen in die Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit der Speicher gewonnen haben. In Charleston war die Spitzennachfrage sowohl im Sommer als auch im Winter überlastet Transformatoren in örtlichen Umspannwerken, die zu Stromausfällen führen. Der Umbau der Umspannwerke für mehr Strom hätte bis zu drei Jahre dauern können. Stattdessen hat AEP nur neun Monate damit verbracht, ein Batteriesystem zu installieren, das sich bei geringem Strombedarf auflädt und bei Bedarf bis zu 1,2 Megawatt sieben Stunden lang liefern kann.
Zwei der neuen Projekte von AEP sind etwas größere Zwei-Megawatt-Sieben-Stunden-Batteriesysteme, die ähnliche schnelle Lösungen in Gebieten mit Problemen mit der Stromversorgung bieten sollen. Eine Batterie in Milton, WV, zum Beispiel, wird Kunden in Gebieten mit Stromausfall versorgen, die durch eine schwache Stromleitung zu Stromausfällen neigen. Bei einem Stromausfall nimmt die Batterie so viele Menschen wie möglich auf und versorgt sie weiter, sagt Nourai. Sie werden nicht einmal wissen, dass es einen Blackout gab. Die Batterie wird Miltons Einbau eines neuen Umspannwerks und einer Hochspannungsleitung um fünf bis sechs Jahre verschieben.
Wenn AEP beschließt, Umspannwerke dauerhafter zu modernisieren oder den Bau einer neuen Stromleitung abzuschließen – ein Prozess, der fünf oder sechs Jahre dauern kann – wird die nächste Backup-Batterie einfach an einen anderen Engpass verlegt. Es kann mit einem Gabelstapler angehoben und auf einen Tieflader verladen werden, sagt Nourai. Innerhalb einer Woche können wir es an einem anderen Standort in unserem System betriebsbereit machen.
Richard Baxter, Autor von Energiespeicherung: Ein nicht technischer Leitfaden und Vorsitzender einer Konferenz, die letzte Woche in New York City zu Investitionen in Speicher stattfand, sagt, dass die neuen Projekte von AEP ein guter Lackmustest für die Branche sind. Speichertechnologien entwickeln sich zu einem praktikablen Produkt auf kommerzieller Ebene, sagt Baxter.
Das Entstehen eines Netzspeichermarktes zieht neue Batterieentwickler an. Diese schließen ein Glühwürmchen-Energie aus Peoria, IL, das nanostrukturierte Elektroden mit großer Oberfläche verwendet, um die Blei-Säure-Technologie wiederzubeleben, und Entwickler von Lithiumbatterien Altair Nanotechnologien , mit Sitz in Reno, NV. Im Juni, multinationales Versorgungsunternehmen AES stimmte zu, eine unbestimmte Anzahl von Altair-Batterien zu kaufen; CEO Alan Gotcher sagt, dass Altair bis Ende dieses Jahres einen 15-Minuten-Prototyp mit einem Megawatt liefern wird.
AEP untersucht unterdessen eine potenziell transformativere Rolle für die Speicherung: die Umwandlung der sich ständig ändernden Energieleistung erneuerbarer Ressourcen wie Wind- und Solarenergie in stabile, zuverlässige Energie. Das Unternehmen plant, sein drittes Zwei-Megawatt-Batteriesystem an eine Gruppe von Windkraftanlagen an einem noch unbestimmten Standort anzuschließen. Ziel sei es, so Nourai zu erfahren, ob Batterien kurzfristige Schwankungen im Leistungsfluss der Turbinen ausgleichen können. Wenn möglich, sollten die Energieversorger in der Lage sein, größere Mengen Windstrom in ihre Netze aufzunehmen.
Aber Nourai sagt, dass AEP auch herausfinden will, ob die Speicherung von Windenergie ihren Wert steigern kann. Es gibt mindestens zwei Möglichkeiten, wie dies passieren kann. Nachts erzeugte Windenergie könnte für die Lieferung zu Spitzenzeiten des Tages gespeichert werden, wenn die Strompreise in die Höhe schnellen. Und wenn die Leistung von Windparks vorhersehbarer wäre, wäre sie rentabler. Wenn ein unabhängiger Generator wie ein Windparkbetreiber an Stromverteiler verkauft, muss er versprechen, zu einer bestimmten Stunde eine bestimmte Strommenge zu liefern. Während die Details in den verschiedenen regionalen und nationalen Strommärkten stark variieren, können Windparkbetreiber bestraft werden, wenn sie ihren Verpflichtungen nicht nachkommen, weil der Wind nicht so stark wie erwartet weht. Systeme, die bei Wind einen Bruchteil der Leistung eines Windparks speichern, können dieses Risiko weitgehend eliminieren.
Nourai stellt fest, dass japanische Energieversorger bereits Energiespeichertechnologien installieren, um die Windkraft zuverlässiger und rentabler zu machen, dank staatlicher Anreize, die ein Drittel der Kosten des Speichersystems decken, und der größeren Streuung zwischen Japans Tages- und Nachtstrompreisen . Nourai geht davon aus, dass NGK, das derzeit Natrium-Schwefel-Batteriesysteme im Wert von 90 Megawatt pro Jahr produzieren kann, den Bau einer zweiten Fabrik erwägt, um die resultierende Nachfrage zu decken. Inzwischen a lernen abgeschlossen in diesem Jahr von Nachhaltige Energie Irland , Irlands energiepolitische Agentur, kam zu dem Schluss, dass zeitversetzte Speicherprojekte in Europa bereits rentabel sein könnten.
Ein vom Electric Power Research Institute im vergangenen Jahr zusammengestelltes Expertengremium kam jedoch zu dem Schluss, dass die Speicherkosten unter 150 US-Dollar pro Kilowattstunde sinken müssten, um eine solche Zeitverschiebung in den Vereinigten Staaten wirtschaftlich attraktiv zu machen; ein Prüfbericht Die in diesem Frühjahr vom Institut herausgegebene Schätzung schätzt, dass Systeme mit Natrium-Schwefel-Batterien von NGK 300 bis 500 US-Dollar pro Kilowattstunde kosten. Dieser Kostenunterschied hat in letzter Zeit das Interesse an solarthermischen Kraftwerken geweckt, die erneuerbare Energie in Form von Wärme gewinnen, die leichter zu speichern ist als Strom. (Siehe Effiziente Speicherung von Solarstrom.)