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Hawaiis Solarschub belastet das Netz
Die Aussicht auf billigeren, erdölfreien Strom hat gelockt Versorgungsgenossenschaft der Insel Kauai (KIUC), um die Solarkapazität im Versorgungsmaßstab im vergangenen Jahr zu verfünffachen und zwei 12-Megawatt-Photovoltaikanlagen zu bauen. Diese Anlagen sind die größten und tragen wesentlich zur 78-Megawatt-Spitzenstromversorgung der Insel bei. Wenn die zweite Anlage in diesem Sommer ans Netz geht, wird die Spitzensolarleistung auf Kauai laut Brad Rockwell, dem Energieversorgungsmanager des Versorgungsunternehmens, an manchen Tagen 80 Prozent der Stromerzeugung erreichen.
Schiffscontainer voller Lithiumbatterien werden Kauais Stromnetz stabilisieren, wenn vorbeiziehende Wolken den Stromfluss aus dem neuesten Solarpark der Insel unterbrechen.
Damit steht Kauai an der Spitze der Durchdringung von Solarenergie, und KIUC hat dafür blaue Flecken vorzuweisen. Stromschwankungen einer ersten großen Anlage, die 2012 installiert wurde, haben die großen Batterien, die installiert wurden, um zu verhindern, dass die Solarenergie das Stromnetz der Insel destabilisiert, bereits weitgehend ausgebrannt.
Jetzt unternimmt KIUC einen zweiten Versuch mit Batterien und hofft, dass die Energiespeichertechnologie weit genug fortgeschritten ist, um zu verhindern, dass die gleichen Probleme erneut auftreten. Das neue System, das neben dem kurz vor der Fertigstellung stehenden Solarpark an der Nordostküste von Kauai installiert wird, ist eine der ersten kommerziellen Installationen von Lithium-Ionen-Batterien im Netzmaßstab, die vom französischen Batteriegiganten hergestellt werden SAFT .
Die schwankende Natur erneuerbarer Energiequellen wie Solarenergie stellt Energieversorger vor eine Reihe von Herausforderungen, je nach Größe und Design ihres Netzes. Kauais Schwierigkeiten sind am größten, wenn Wolken über eine Solaranlage ziehen. Das kann die Leistung einer Anlage in weniger als einer Minute um 70 bis 80 Prozent reduzieren. Wenn die Anlage einen erheblichen Teil der Netzleistung liefert, kann dieser schnelle Leistungsverlust dazu führen, dass die Frequenz des Netzwechselstroms deutlich unter 60 Hertz fällt, Kundengeräte beschädigt oder sogar einen Stromausfall verursacht.
Kauais erstes Energiespeichersystem in der 6-Megawatt-Photovoltaikanlage in Port Allen auf der Westseite von Kauai wurde entwickelt, um solche Frequenzabfälle abzumildern, indem es gespeicherte Energie freisetzt, wenn die Ausgabe zusammenbricht. Aber als die Anlage im Dezember 2012 in Betrieb ging, stellten Rockwell und seine Ingenieure schnell fest, dass die Batterie, wie Rockwell es ausdrückt, einfach nicht das ist, wofür sie geknackt wurde.
Die Solaranlage in Anahola steht kurz vor der Fertigstellung.
Das 2-Millionen-Dollar-System, entwickelt und hergestellt von Extreme Kraft aus Lyle, Texas, hat jede Menge Muskeln und setzt in schnellen Schüben bis zu 4,5 Megawatt frei. Was fehlt, ist Ausdauer. Frequenzeinbrüche traten häufiger auf, als KIUC erwartet hatte, und an teils bewölkten Tagen ging der Batterie schnell die Energie aus.
Das Entladen der Ladung Tag für Tag verringerte die Energiekapazität der Batterien. Während Xtreme Power sie fortschrittliche Blei-Säure-Batterien nannte, weil sie anfangs mehr Energie und Leistung als ihre Vorgänger enthielten, leiden sie unter der gleichen Empfindlichkeit gegenüber wiederholten Zyklen, die lange mit Blei-Säure-Batterien in Verbindung gebracht wurden. Das Xtreme Power-System wurde für eine Lebensdauer von acht Jahren entwickelt, aber nach zwei Jahren ist laut KIUC nur noch sehr wenig Kapazität übrig.
Infolgedessen musste KIUC mehr von seinen diesel- und benzinbetriebenen Generatoren verlangen, um ihre Fähigkeit zu verbessern, bei Frequenzabfällen hochzufahren. Das starke Hochfahren verschleißt die Maschinen, erhöht die Luftverschmutzung und macht einen Teil der von den Solaranlagen versprochenen Erdöleinsparungen zunichte. Ich denke, wir haben im letzten Jahr ein paar Prozentpunkte an Effizienz verloren, sagt Rockwell. Die Auswirkungen auf die Wartung sind noch abzuwarten.
Eine größere Batterie und bessere Softwaresteuerung hätten möglicherweise bessere Ergebnisse mit den Blei-Säure-Batterien von Xtreme Power geliefert, sagt John Jung, CEO von Grünschmied , ein Anbieter von Speichersystemen mit Sitz in Emeryville, Kalifornien. Aber die Probleme, auf die KIUC stieß, wurden von anderen Kunden von Xtreme Power geteilt, und Xtreme Power meldete im Januar 2014 Insolvenz an. Das Berliner Energiespeicherunternehmen Younicos kaufte das Unternehmen drei Monate später abzüglich der Vermögenswerte zur Batterieherstellung.
Lithium-Ionen-Batterien, auf die KIUC jetzt hofft, halten das Radfahren besser aus als Blei-Säure-Batterien. Laut John Cox, Engineering Manager bei KIUC, sind die Lithium-Ionen-Batterien von SAFT für vier- bis sechsmal so viele vollständige Lade-Entlade-Zyklen ausgelegt wie die von Xtreme Power.
Wolkenfetzen zogen Anfang dieses Monats über Anahola, als ich den Standort der nächsten Solaranlage von KIUC besuchte, wo bereits acht 22 Fuß lange Schiffscontainer voller Batterien von SAFT neben den über 57.000 Photovoltaikmodulen der Anlage standen.
Das 7-Millionen-Dollar-System von SAFT kann kontinuierlich sechs Megawatt Leistung und in kurzen Bursts bis zu 12 Megawatt liefern – das entspricht der Spitzenleistung des Anahola-Arrays. Und SAFT behauptet, dass es kontinuierlich bis zu 4,5 Megawatt aufnehmen kann.
Laut Jim McDowall, Business Development Manager der in Connecticut ansässigen SAFT-Tochter SAFT America, sollte das Aufladen schnell genug sein, um die Batterie jeden Tag mit Leistungsschwankungen von nicht mehr als 1,2 Megawatt pro Minute in Betrieb zu halten.
McDowall ist besonders zuversichtlich in Bezug auf die Anahola-Anlage, die auf Drängen von KIUC über zusätzliche Energiespeicherkapazität verfügt. Es ist unwahrscheinlich, dass diese zusätzliche Kapazität verschwendet wird, sagen er und Rockwell. Es wird der Anahola-Batterie ermöglichen, einen Teil des Frequenzabfalls zu stoppen, der durch Kauais andere Solarparks verursacht wird, und die Belastung der konventionellen Generatoren von KIUC verringern. Zusätzliche Speicherkapazität in Anahola könnte Rockwell auch helfen, ein neues Problem zu bewältigen, mit dem er voraussichtlich noch vor Ende dieses Jahres konfrontiert sein wird: überschüssige Solarstromerzeugung.
Nachdem Anahola online gegangen ist, erwartet Rockwell, dass Kauai Tage erleben wird, an denen ein klarer Himmel zu einer Solarerzeugung führt, die über das hinausgeht, was das Netz von KIUC tragen kann. Anstatt den Überschuss wegzuwerfen, könnte KIUC laut McDowall das Anahola-Batteriespeichersystem verwenden, um ihn zu absorbieren und diese Energie dann freizusetzen, nachdem die Sonne untergegangen ist.