짧은 대답: 그렇습니다. 물론입니다. 그러나 그것은 그다지 흥미로운 부분이 아닙니다.
진짜 질문은 그렇지 않다~이든에너지 저장 시스템에는 옵션이 있습니다.-그래서 많은 사람들이 여전히 그렇지 않다고 생각합니다. 에너지 저장에 관한 대부분의 대화에 참여하면 마을에서 유일한 게임인 것처럼 "배터리"가 던져지는 것을 듣게 될 것입니다. 그렇지 않습니다. 가깝지도 않아요.
배터리가 모든 관심을 받습니다(주로 정당한 이유가 있음)
보세요, 배터리가 중요하지 않은 척하려는 건 아닙니다. 그들은 시장을 지배합니다. 특히 리튬{2}}이온은 에너지 세계에서 유명 인사가 되었습니다.{3}}휴대전화부터 여러 에이커에 걸친 유틸리티 규모의-규모 설치에 이르기까지 모든 곳에서 볼 수 있습니다. 이 기술은 2010년에 누구도 예상했던 것보다 빠르게 성숙해졌습니다.
하지만 여기서 흥미로운 점이 있습니다.
리튬-이온은 한 가지가 아닙니다. 가족이에요. 더 긴 사이클 수명과 더 나은 열 안정성을 위해 일부 에너지 밀도를 교환하는 인산철리튬(LFP)이 있습니다. 킬로그램당 더 많은 펀치를 포장하지만 비용이 더 많이 들고 코발트 소싱에 대한 공급망 우려를 높이는 NMC(니켈 망간 코발트)가 있습니다. 그 다음에는 NCA, LTO... 약어가 쌓입니다.
대부분의 설치 프로그램은 이 모든 과정을 안내하지 않습니다. 그들은 선호하는 공급업체를 갖고 있으며 그것이 바로 귀하가 견적을 받게 될 것입니다.
흐름 배터리: 이상한 사촌
흐름 배터리는 완전히 다르게 작동합니다. 고체 전극 대신 멤브레인을 통과하는 액체 전해질 탱크 2개가 있습니다. 그렇기 때문에 복잡해 보입니다.
장점? 지속. 리튬-이온 시스템을 사용하면 경제적으로 2~4시간을 사용할 수 있습니다. 플로우 배터리는 기존 배터리와 마찬가지로 비용을 선형적으로 확장하지 않고도 8시간, 10시간, 심지어 12+시간까지 확장할 수 있습니다. 수요일 저녁을 위해 화요일의 태양광을 저장해야 하는 애플리케이션의 경우 이것이 중요합니다.
단점은 발자국입니다. 이러한 시스템은 규모가 큽니다. 무거운. 차고 벽에 붙이는 것이 아닙니다.
바나듐 산화환원 흐름 배터리는 1980년대부터 사용되어 왔지만(예, 실제로) 상업적인 가능성은 최근에야 나타났습니다. 철-공기 화학은 더 새롭고 잠재적으로 저렴하지만 배심원단은 아직 규모에 따른 실제-성능에 대해 판단하지 않습니다.
배터리 그 이상: 열 저장 및 기계적 저장
대부분의 기사가 여기서 멈춥니다. "배터리에는 옵션이 있고, 열이 존재하면 끝입니다."
게으르다.
열 시스템은 전기를 저장하지 않고-열이나 냉기를 저장합니다. 이는 우리가 HVAC에 얼마나 많은 에너지를 낭비하는지 깨닫기 전까지는 한계처럼 들립니다. 상업용 건물에서는 난방과 냉방이 에너지 소비의 40%를 차지할 수 있습니다. 때로는 더.
얼음 저장이 가장 일반적인 접근 방식입니다. 기본적으로: 전기 요금이 낮은 밤에는 물을 얼리고 낮에는 녹여 냉방을 제공합니다. 물리학은 간단합니다. 엔지니어링이 성숙해졌습니다. 경제학은 올바른 요율 구조에서 작동합니다.
집중형 태양광 발전이라는 맥락에서 용융염이 지속적으로 거론되지만 배치는 여전히 제한적입니다. 관련된 온도(500도 이상)는 리튬{3}}이온 엔지니어가 결코 생각할 필요가 없는 물질적 문제를 야기합니다.
냉각수 시스템도 존재합니다. 덜 드라마틱하고 실용적이며 HVAC 중단을 감당할 수 없는 병원 및 데이터 센터에 널리 배포됩니다.
기계적 저장
양수 수력은 그리드 스토리지의 할아버지입니다. 이는 전 세계 에너지 저장 용량의 90% 이상을 차지합니다. 배터리가 아닙니다. 펌핑 된 수력. 이것은 충분히 언급되지 않았습니다.
원리는 간단합니다. 전력이 과잉일 때 물을 언덕 위로 펌핑하고, 전력이 필요할 때 터빈을 통해 다시 흘러내리게 하는 것입니다. 효율성은 약 70~85%로 훌륭하지는 않지만 나쁘지도 않습니다.
문제는 지리입니다. 고도 차이가 필요합니다. 물이 필요합니다. 허가가 필요합니다(행운을 빕니다). 새로운 양수 발전 프로젝트는 개발하는 데 수년이 걸리며 많은 지역에서 상당한 지역 사회의 반대에 직면합니다.
플라이휠은 완전히 다른 틈새 시장을 차지합니다. 응답 시간은-밀리초 단위로 빠르지만-지속 시간은 일반적으로 15분 미만으로 제한됩니다. 주파수 조절 및 전력 품질에 유용하며 태양광 발전을 오후에서 저녁으로 전환하는 데는 덜 유용합니다.
압축공기에너지저장장치(CAES)는 1970년대부터 사용되어 왔습니다. 전 세계적으로 두 개의 대규모 시설이 존재합니다. 이는 상용화 문제에 대해 알려줍니다.
아무도 이야기하지 않는 것
수소.
잠깐만요, 돌아와요.
알아요. 수소는 현재가 되지 못한 채 수십 년 동안 '미래'였습니다. 그러나 에너지 저장 매체로서-특별히 계절별 저장을 위한-에너지 밀도와 지속 가능성에 근접한 것은 없습니다.
효율성 손실은 심각합니다. 물을 전기분해하고, 수소를 압축 또는 액화하고, 저장하고, 연료 전지나 터빈을 통해 작동시키면 왕복 효율성이 30-40%에 이를 수 있습니다. 배터리에 비하면 정말 끔찍하네요.
그러나 배터리는 겨울철 난방 수요에 맞춰 봄바람을 경제적으로 저장할 수 없습니다. 수소는 잠재적으로 그럴 수 있습니다.
인프라가 존재하지 않습니다. 비용은 여전히 높습니다. 전해조가 스케일링되고 있지만 충분히 빠르지는 않습니다. 이는 대부분의 애플리케이션에 적용되는 10년-지난 기술입니다. 아마 20년 정도 될 거예요.
제가 이것을 언급하는 이유는 수소를 무시하는 것은 에너지 저장이 향하는 방향을 완전히 잘못 표현하기 때문입니다.
통합 질문
다음은 기술 비교에서 흔히 간과되는 사항입니다. 대부분의 실제 프로젝트는 여러 접근 방식을 결합합니다.
데이터 센터에서는 즉각적인 백업을 위해 리튬{0}}이온을 사용하고, 일일 부하 이동을 위해 열 저장 장치를 사용하고, 정전이 장기화될 경우 디젤 발전기(예, 그렇습니다)를 사용할 수 있습니다. 유틸리티에서는 더 오랜 시간 동안 필요한 경우 4시간 배터리 시스템과 양수 수력을 결합할 수 있습니다.
하이브리드 시스템은 설계도, 운영도, 작성도 더 어렵습니다. 하지만 단일 기술 접근 방식이 경제적으로 더 나은 경우가 많습니다.-
소프트웨어: 보이지 않는 레이어
이러한 모든 하드웨어 옵션에는 제어 시스템이 필요합니다. 이것은 대부분의 사람들이 인식하는 것보다 더 중요합니다.
제대로 최적화되지 않은 배터리 시스템은 불필요하게 순환하여 예상보다 빠르게 성능이 저하될 수 있습니다. 잘-최적화된 시스템은 속도 구조, 날씨 패턴, 부하 프로필을 학습하여 가치를 극대화합니다. 연간 수익이나 절감액의 차이는 20~30%일 수 있습니다.
대부분의 공급업체는 자신의 소프트웨어가 "지능형" 또는 "AI{0}} 기반"이라고 주장합니다. 이러한 용어는 남용으로 인해 의미가 없게 되었습니다. 실제로 중요한 것은 시스템이 다음을 수행할 수 있는지 여부입니다.
실시간 가격 신호에 응답하세요-
합리적인 정확성으로 향후 수요 예측
다른 DER(분산 에너지 자원)과의 조정
시간 경과에 따른 성능 저하에 적응
네 가지를 모두 잘 수행하는 시스템은 거의 없습니다.
옵션 이해하기
그렇습니다. 에너지 저장 시스템에는 옵션이 포함됩니다. 많은 옵션. 단일 구매자가 철저하게 평가하기에는 너무 많은 것일 수 있습니다.
실용적인 접근 방식:
주거용:태양광과 결합된 리튬{0}}이온이 지배적인 이유가 있습니다. 대안은 규모를 잘 축소하지 못하거나(유동 배터리, 압축 공기) 다양한 요구 사항을 충족합니다(열 저장은 일부 가정에 적합하지만 덕트형 HVAC 시스템이 필요함).
상업용:계산이 더 복잡해집니다. 수요 요금,-사용 시간-요율, 유틸리티 프로그램 참여, 탄력성 요구 사항 등이 모두 고려됩니다. 때때로 순수 경제성 측면에서 얼음 저장고가 배터리를 능가하는 경우도 있습니다. 때로는 그렇지 않습니다. 여러 견적을 받아보세요.
유틸리티-규모의 경우:모든 것이 테이블 위에 있습니다. 지리학적으로 허용되는 경우 양수 수력. 8+시간 동안 필요한 장시간-배터리. 주파수 조절 및 4시간 차익거래를 위한 짧은-기간 리튬-이온입니다. 점점 더 많은 조합.
앞으로 나올 내용
나트륨-이온 배터리가 마침내 상업 생산에 들어섰습니다. 에너지 밀도 면에서는 리튬{2}}이온을 이길 수 없지만 비용과 공급망 안정성 면에서는 승리할 수 있습니다. 몇몇 중국 제조업체는 생산 규모를 빠르게 확대하고 있습니다.
철-공기 배터리(Form Energy가 가장 인지도가 높은 회사임)는 현재 기술보다 훨씬 낮은 비용으로 100-시간 지속을 약속합니다. 이 기술이 파일럿 프로젝트 성능을 제공한다면 장기 스토리지 시장을 완전히 재편할 수 있습니다.
샤프트에서 올리고 내리는 무거운 블록을 사용하는-중력 저장-은 스팀펑크 소설에 나오는 이야기처럼 들리지만 여러 회사에서 이를 진지하게 추구하고 있습니다. Energy Vault의 콘크리트 블록이 주목을 받았습니다. 다른 사람들은 지하 접근 방식을 개발하고 있습니다.
액체 공기 에너지 저장 장치(LAES)는 영국에서 운영되는 대규모 데모 플랜트 하나를 보유하고 있습니다. 이 개념에는 충전 중에 공기를 액화시킨 다음, 방전 중에 공기를 팽창시켜 터빈을 구동시키는 것이 포함됩니다. 효율성은 낮지만 이 기술은 검증된 산업용 구성 요소를 사용합니다.
이들 중 어느 것도 향후 5년 동안 리튬-이온 지배력을 제거할 수는 없습니다. 일부는 상업적인 관련성을 결코 달성하지 못할 수도 있습니다. 그러나 옵션의 파이프라인은 그 어느 때보다 깊습니다.
문제는 에너지 저장 시스템에 옵션이 있는지 여부가 아닙니다. 그들은 항상 그랬습니다.
문제는 우리가 이러한 옵션을 정직하게 평가하고 있는지, 아니면 가장 친숙한 옵션을 기본값으로 설정하고 있는지입니다. 대답은 후자인 경우가 많습니다.
그것은 천천히 변하고 있습니다. 시장 보상 최적화. 그리고 최적화를 위해서는 누군가 배터리에 대해 언급할 때 고개를 끄덕이기만 하는 것이 아니라-진짜로 아는 것이 무엇인지 알아야 합니다.