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 太陽光発電とバッテリーストレージを組み合わせることで、ハイブリッドは暗くなった後も電力を供給し続けることができます。 ゲッティイメージズ経由のペトマル

アメリカの電力システムは、化石燃料から再生可能エネルギーへと移行するにつれて、根本的な変化を遂げています。 2000年代の最初の2010年間は​​天然ガスの生成が大幅に増加し、2020年代は風力と太陽光のXNUMX年間でしたが、初期の兆候は、XNUMX年代の革新が「ハイブリッド」発電所のブームになる可能性があることを示唆しています。

典型的なハイブリッド発電所は、同じ場所で発電と蓄電池を組み合わせています。 これは、多くの場合、大規模なバッテリーと組み合わせた太陽光発電所または風力発電所を意味します。 ソーラーパネルとバッテリーストレージを組み合わせることで、日中の太陽エネルギーのピーク時に再生可能エネルギーを生成し、太陽が沈んだ後、必要に応じてそれを放出することができます。

開発パイプラインの電力およびストレージプロジェクトを見ると、ハイブリッド電力の将来を垣間見ることができます。

我々のチーム ローレンスバークレー国立研究所で、驚異的なことがわかりました 1,400ギガワット 提案された発電および貯蔵プロジェクトのうち、グリッドへの接続に適用されたものは、既存のすべての米国の発電所を合わせたものよりも多くなっています。 現在、大部分は太陽光発電プロジェクトであり、それらのプロジェクトのXNUMX分のXNUMX以上は、ハイブリッド太陽光発電と貯蔵プラントに関係しています。


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将来のこれらの発電所は多くの利点を提供しますが、それらはまた 質問をする 送電網の最適な運用方法について。

ハイブリッドが暑い理由

風力と太陽光が成長するにつれて、それらはグリッドに大きな影響を及ぼし始めています。

すでに太陽光発電 25%を超える カリフォルニア州の年間発電量は、テキサス州、フロリダ州、ジョージア州などの他の州でも急速に広がっています。 ダコタスからテキサスまでの「風の帯」の州は、 風力タービンの大規模な展開、アイオワは現在、その力の大部分を風から得ています。

再生可能エネルギーのこの高い割合は、疑問を投げかけます。XNUMX日を通して大量であるが変動する量の電力を生成する再生可能エネルギー源をどのように統合するのでしょうか。

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JoshuaRhodes/テキサス大学オースティン校。

そこでストレージが登場します。リチウムイオン電池の価格は 急速に落ちた 近年、電気自動車市場向けに生産が拡大しているためです。 将来への懸念がありますが サプライチェーンの課題、バッテリーの設計も進化する可能性があります。

ソーラーとバッテリーの組み合わせにより、ハイブリッドプラントのオペレーターは、夏の午後やエアコンが高稼働している夜など、需要が最も強い最も価値のある時間帯に電力を供給することができます。 バッテリーはまた、風力および太陽光発電からの生産を円滑にし、そうでなければ削減されるであろう余剰電力を貯蔵し、グリッドの混雑を減らすのに役立ちます。

ハイブリッドがプロジェクトパイプラインを支配している

2020年の終わりには、米国で73の太陽光と16の風力ハイブリッドプロジェクトが稼働しており、これは2.5ギガワットの発電と0.45ギガワットの貯蔵に相当します。

今日、ソーラーとハイブリッドが開発パイプラインを支配しています。 2021年の終わりまでに、 提案されたソーラーの675ギガワット プラントはグリッド接続の承認を申請しており、その247分の19以上がストレージとペアになっています。 さらに8ギガワットの風力発電所が並んでおり、ハイブリッドとしてXNUMXギガワット(そのうちの約XNUMX%)が並んでいました。

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 グリッドに接続するのを待っている太陽光、貯蔵、風力の提案量は、石炭、ガス、原子力が衰退する一方で、近年劇的に増加しています。 ローレンス・バークレー国立研究所

もちろん、接続を申請することは、発電所を開発するための2010つのステップにすぎません。 開発者はまた、土地とコミュニティの合意、売買契約、資金調達と許可を必要とします。 2016年からXNUMX年の間に提案された新工場の約XNUMX分のXNUMXだけが商業運転に成功しました。 しかし、ハイブリッド植物への関心の深さは、力強い成長の前兆です。

カリフォルニアのような市場では、バッテリーは基本的に新しいソーラー開発者に義務付けられています。 ソーラーはしばしば 権力の大部分 日中の市場では、より多くを構築することはほとんど価値を追加しません。 現在、カリフォルニアのキューで提案されているすべての大規模太陽光発電容量の95%にバッテリーが付属しています。

ハイブリッドに関する5つのレッスンと将来への質問

再生可能ハイブリッドの成長の機会は明らかに大きいですが、それはいくつかの疑問を提起します 私達のグループ バークレーラボで調査しています。

これが私たちの一部です 上位の調査結果:

  • 投資は多くの地域で報われます。 太陽光発電所にバッテリーを追加すると価格が上がると同時に、電力の価値も上がることがわかりました。 発電と貯蔵を同じ場所に置くことで、税額控除、建設費の節約、運用の柔軟性から利益を得ることができます。 近年の潜在的な収入を見ると、連邦税額控除の助けを借りて、付加価値はより高い価格を正当化するように見えます。

  • コロケーションはトレードオフも意味します。 風力と太陽光は、風力と太陽光のリソースが最も強い場所で最高のパフォーマンスを発揮しますが、バッテリーは、混雑を緩和するなど、グリッドの最大のメリットを提供できる場合に最大の価値を提供します。 つまり、最高の価値を持つ最適な場所を決定する際にはトレードオフがあります。 バッテリーがソーラーと同じ場所に配置されている場合にのみ獲得できる連邦税額控除は、場合によっては次善の決定を助長する可能性があります

  • 最良の組み合わせはありません。 ハイブリッドプラントの価値は、機器の構成によって部分的に決定されます。 たとえば、ソーラー発電機に対するバッテリーのサイズによって、プラントが電力を供給できる夜遅くまでを決定できます。 しかし、夜間の電力の価値は、年間を通じて変化する地域の市況に依存します。

  • 電力市場のルールは進化する必要があります。 ハイブリッドは、ソーラーとストレージの入札を個別に行うことで、単一のユニットまたは個別のエンティティとして電力市場に参加できます。 ハイブリッドは、電力の売り手または買い手、あるいはその両方になることもできます。 それは複雑になる可能性があります。 ハイブリッドの市場参加ルールはまだ進化しており、プラントオペレーターはサービスの販売方法を実験する必要があります。

  • 小さなハイブリッドは新しい機会を生み出します: ハイブリッド発電所は、家庭や企業のソーラーやバッテリーなど、小規模な場合もあります。 そのような ハイブリッドはハワイで標準になりました 太陽光発電がグリッドを飽和させるにつれて。 カリフォルニアでは、山火事を防ぐために電源遮断の対象となる顧客が、ソーラーシステムにストレージを追加することが増えています。 これらは 「メーターの後ろ」のハイブリッド それらがどのように評価されるべきか、そしてそれらがグリッド操作にどのように貢献できるかについての質問を提起します。

ハイブリッドはまだ始まったばかりですが、さらに多くのことが進行中です。 グリッドとグリッドの価格設定がそれらとともに進化することを保証するために、テクノロジー、市場設計、および規制についてさらに調査する必要があります。

疑問は残りますが、ハイブリッドが発電所を再定義していることは明らかです。 そして、彼らはその過程で米国の電力システムを作り直すかもしれません。会話

著者について

ヨアヒム・シール、シニアサイエンティフィックエンジニアリングアソシエイト、 ローレンス・バークレー国立研究所; ベンサムパウロス、アフィリエイト、電力市場および政策グループ、 ローレンス・バークレー国立研究所, ウィル・ゴーマン、電力市場と政策の大学院生研究者、 ローレンス・バークレー国立研究所

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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