Калифорния: Революция в Энергетическом Секторе благодаря Хранилищам Энергии на Батареях

На протяжении многих лет в Калифорнии вращались отключения электроэнергии и нарастающая необходимость в экономии энергии — этот летний ритуал диктовался жаркими волнами. Однако в последние годы в штате произошел существенный сдвиг, и Калифорнийский независимый оператор систем (CAISO) с 2022 года не объявлял о неотложных мерах, известных как Flex Alerts.

Эксперты и официальные лица указывают на то, что Калифорния достигла важной вехи, отражая много лет инвестиций в укрепление, очистку и надежность своей электрической сети. Основной причиной этого успеха стало развитие технологий хранения энергии на батареях, которые позволяют сохранять и использовать электричество по мере необходимости.

Действительно, батареи стали трансформирующим фактором для Калифорнии, подсказали государственные чиновники. Во второй половине дня, когда солнечные панели перестают вырабатывать энергию, а потребители начинают использовать электричество, батареи возвращают накопленную солнечную энергию обратно в сеть.

Калифорния сделала значительные инвестиции в технологии хранения энергии, что способствовало их быстрому развитию и удешевлению в последние годы. Хранение энергии в батареях в штате увеличилось более чем на 3000% за шесть лет — с 500 мегаватт в 2020 году до более чем 15,700 мегаватт сегодня. Элиот Мейнцер, президент и главный исполнительный директор CAISO, отмечает: «Нет сомнений в том, что быстрорастущий парк батарей, наряду с расширением портфеля других ресурсов, стал настоящей революцией в обеспечении надежности в летние периоды пиковой нагрузки».

Всего лишь пять лет назад рекордная жара поставила электрическую сеть на грань, погрузив значительную часть штата в темноту. После этого события энергетические лидеры Калифорнии заявили о необходимости сделать электрическую сеть более устойчивой. С тех пор CAISO осуществила масштабное строительство новых источников энергии и хранения, включая более 26,000 мегаватт новой мощности, что также способствовало стабильности сети. С тех пор в Калифорнии не зафиксировано ни одного отключения электроэнергии.

Экстремальные погодные условия, лесные пожары и другие нештатные ситуации могут представлять угрозу надежности любой электрической системы. Но по словам Мейнцера, парк батарей CAISO, наряду с дополнительной мощностью и тесной координацией с государственными и региональными партнерами, обеспечивает явные преимущества для надежности.

Батареи сегодня являются ключевыми для достижения климатических целей Калифорнии, включая мандат на 100% углеродную нейтральность к 2045 году. Они уже позволяют значительно сократить использование углеродоемких ископаемых видов топлива. С точки зрения Маии Лерой, основателя консультационной компании Lumenergy LLC, батареи становятся более эффективной и надежной заменой устаревшим газовым электростанциям.

Лерой подчеркивает: «Исторически Flex Alerts всегда приходили летом, когда жара достигает своего пика и все включают кондиционеры. Однако в это время газовые электростанции часто срабатывают неэффективно из-за высоких температур. Поэтому, когда мы можем перенаправить спрос с газовых электростанций на более стабильные и гибкие источники, такие как накопители энергии, это позволяет удовлетворить спрос летом, избегая зависимости от неэффективных газовых установок».

Тем не менее, технологии накопления энергии не лишены проблем. Литий-ионные батареи, наиболее широко используемые для хранения энергии, обычно имеют емкость всего на четыре-шесть часов. Этого достаточно, чтобы поддерживать работу сети в часы пик, когда светило солнце, но могут оставаться промежутки, которые необходимо заполнить природным газом.

Нихил Кумар, директор программы в некоммерческой организации GridLab, утверждает, что технологии для более продолжительного хранения уже существуют, например, батареи на основе железа и жидкостные батареи. Однако они пока не достигли зрелости и могут быть более дорогими и крупными, чем литий-ионные аналоги. В недавнем отчете GridLab говорится, что средняя стоимость нового газового завода уже наравне с четырехчасовыми литий-ионными батареями и только чуть ниже, чем у более длительных технологий.

«Стоимость батарей будет снижаться», — утверждает Кумар. «А газ — нет».

Сдвиг в сторону хранения энергии происходит на фоне действий администрации Трампа, пытающейся ограничить использование солнечной и других форм возобновляемой энергии в пользу ископаемых видов топлива. Недавно администрация объявила об открытии 13 миллионов акров федеральных земель для добычи угля и выделила 625 миллионов долларов на модернизацию угольных электростанций, что, по словам чиновников, поможет укрепить экономику и защитить рабочие места.

Сложности в сфере производства батарей заключаются в том, что на данный момент около трех четвертей мирового производства батарей осуществляется в Китае. Тем не менее, инициатива Трампа поддерживает местное производство, что уже дало результаты для некоторых компаний, таких как Sacramento-based Sparkz, которая разрабатывает литий-ферровые батареи без использования никеля и кобальта.

«Администрация нацелена на производство критически важных материалов в США», — говорит основатель и генеральный директор Sparkz Санжив Мальхотра. Эта компания использует полностью американскую цепочку поставок, что позволяет воспользоваться налоговыми льготами при производстве компонентов чистой энергии.

Тем не менее, эксперты подчеркивают, что для дальнейшего повышения надежности электрической сети Калифорнии необходимы значительные модернизации, так как нынешняя сеть была спроектирована более века назад и предназначалась в первую очередь для газовых станций. Не менее сложным остается вопрос разрешения на строительство новых проектов, поскольку Калифорния требует длительных экологических экспертиз для новых объектов.

Калифорния находится на пути устранения угольной энергетики и ожидает полного отказа от угля. В 2024 году возобновляемые источники составили почти 60% от общего производства электроэнергии в штате. За первые шесть месяцев года сеть CAISO работала в среднем на 100% чистой энергии почти семь часов в день. «Калифорния продемонстрировала, что может работать на суперчистых ресурсах, с резервированием за счет природного газа», — говорит Кумар. «И это работает. У нас нет Flex Alerts».