Der Grid-Scale Energy Storage Markt wächst rasant

- Apr 10, 2018-

Die Forscher Eric Hittinger und Eric Williams von der Universität Rochester in den Vereinigten Staaten haben im Umfragebericht darauf hingewiesen, dass kostengünstige Batterieanwendungen die Art und Weise, in der die Elektroindustrie und die Automobilindustrie arbeiten, sowie die Art und Weise, wie Haushalte, Unternehmen, Energieversorger produzieren und nutzen Strom. Noch wichtiger ist, dass ihre Forschung zeigt, dass Energiespeichertechnologie "zukunftssicher" ist und unabhängig von der Entwicklung des Stromversorgungssystems einwandfrei funktionieren kann. Aufgrund der sinkenden Preise und der Unterstützung der Regierungspolitik wächst der Markt für Netz-Energiespeicher schnell.

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Basierend auf Forschungen von Technikern über den Netzbetrieb und die Kosten können neue Energiespeichertechnologien die Art und Weise ändern, wie amerikanische Haushalte, Unternehmen und Versorgungsunternehmen Strom produzieren und verwenden.



Lithium-Ionen-Batterie Energiespeicher in den Vereinigten Staaten


Ausgewogenes Verhalten


Die Speicherbereitstellung bedeutet in diesem Fall einfach, Strom für die spätere Verwendung zu sparen. Dies ist wie eine große Anzahl von wiederaufladbaren Batterien, die viel größer als die Batteriekapazität von Mobiltelefonen sind und an das Stromnetz angeschlossen werden können.


Laut einer Umfrage des Forschungsinstituts GTM wird die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate in den nächsten fünf Jahren rund 50% betragen. Die US-amerikanische Energiewirtschaft installierte zwischen 2013 und 2017 insgesamt 1 Gigabit Speicherkapazität, was ausreicht, um 16 Millionen Laptops mit mehreren Stunden Strom zu versorgen.


Obwohl diese Energiespeicherkapazität weniger als 0,2% des durchschnittlichen US-Stromverbrauchs ausmacht, prognostizieren Analysten, dass sich die Energiespeicherkapazität von 2017 bis 2018 verdoppeln wird und in den USA und weltweit weiterhin ein schnelles Wachstum verzeichnen wird.


Wenn die Leute verstehen wollen, warum dieser Trend ein großes Problem ist, überlegen Sie zuerst, wie Strom funktioniert. Die Stromversorgung für Wohnungen und Arbeitsplätze braucht eine verborgene komplexe Welt und eine Reihe von heiklen Balanceakt zu fördern, denn die Energiespeicherkapazität des Netzes ist in der Regel sehr gering. Nachdem die Kraftwerke Elektrizität erzeugen, wird Strom normalerweise mit Lichtgeschwindigkeit entlang der Stromübertragungsleitung übertragen, und der größte Teil des Stroms wird sofort verbraucht.


Ohne Strom zu speichern, müssen Versorgungsunternehmen genug Strom produzieren, um die Nachfrage zu decken, einschließlich der Hauptverkehrszeiten.


Hier unterscheidet sich die Energiewirtschaft von den meisten Branchen. Stellen Sie sich vor, was passieren würde, wenn der Autohersteller das tun müsste. Wenn Leute ein Auto kauften, mussten sie es aus dem Fabriktor lassen. Die Produktions-Montagelinie kann sich abhängig von den Präferenzen der Verbraucher weiter beschleunigen oder verlangsamen. Das klingt verrückt und lächerlich, oder? Die Netzbetreiber müssen jedoch alle paar Sekunden die Stromversorgung und die Nachfrage durch Öffnen und Schließen von Kraftwerken ausgleichen.


Aus diesem Grund wird der Energiespeicher-Boom enorme Veränderungen bewirken. Bei Bedarf entspricht das Speichergerät einem Lagerhaus, das große Energiemengen speichern kann, wenn andere Zeiten ausreichen.


Erweiterung der Energiespeichertechnologie


Energiespeicher können auf vielfältige Weise elektrische Energie zur Verfügung stellen, im Grunde gleichbedeutend mit einem multifunktionalen Schweizer Taschenmesser des Stromnetzes. Es kann dabei helfen, kurzzeitige Stromschwankungen auszugleichen, den Spitzenleistungsbedarf zu bewältigen oder als Backup-Stromquelle zu fungieren, um Stromausfälle zu verhindern oder die Stromversorgung wiederherzustellen. Da Versorgungsunternehmen, Unternehmen und Verbraucher online mehr erneuerbare Energie bereitstellen, ohne zusätzliche Speicherkapazität, kann es schwierig sein, das Netz auszugleichen.


Es kann in jedem Grid sowie an jedem Punkt des Stromnetzes eingesetzt werden, von kleinen Energiespeichersystemen bis zu Pumpspeicherkraftwerken, die für kleine Städte geeignet sind. Obwohl der Energiespeicher tatsächlich etwas elektrische Energie verbraucht und keine elektrische Energie erzeugt, macht er das Stromgeschäft kostengünstiger. Mit der Zunahme der Energiespeicherkapazität erwarten die Menschen, dass das Netz stabiler und flexibler wird.


Energiespeicher können sich auch stark von Strom unterscheiden, der durch Solarenergie oder Windenergie erzeugt wird. Beispielsweise kann Solarenergie nur bei ausreichender Sonneneinstrahlung Strom erzeugen, und Windenergie kann nur dann Strom erzeugen, wenn die Windkraft ausreicht.


Aber im Allgemeinen ist dies derzeit nicht notwendig. Obwohl sich diese Industrien für erneuerbare Energien rasant entwickeln und wachsen, macht die Stromerzeugung aus Windkraft nur etwa 6% des US-Stroms aus, und die Erzeugung von Solarstrom ist weniger als 2%. Aber derzeit kann das Netz fast den gesamten Strom nutzen.


Netzbetreiber sind daran gewöhnt, variable Stromversorgung und -nachfrage zu verwalten und ihre zusätzliche unvorhersehbare Wind- und Solarenergie zu verwalten, aber da Energieversorger, Unternehmen und Verbraucher mehr erneuerbare Online-Energie mitbringen, kann das Netz ohne zusätzliche Energiespeicherung schwieriger ausgeglichen werden.


Sicher haben die Wasserkraftbetreiber schon lange Strom gespeichert. Die Vereinigten Staaten verfügen über 22 GW Pumpspeicherkapazität, was etwa 2% der Stromerzeugung der Vereinigten Staaten entspricht. Der Einsatz von großen Reservoirs, die in der Nähe des Strommarkts schwierig zu bauen sind, hat jedoch das Wachstumspotenzial dieser Energieoption begrenzt.


Im Wettbewerb mit der Stromerzeugung aus Erdgas


Wenn das Ausmaß der Energiespeicherung ausgeweitet wird, können die Energieversorger den Spitzenbedarf an Elektrizität leichter decken, die Gesamtkapazität reduzieren und Kraftwerke reduzieren. Wenn sie sich darauf verlassen können, dass Energiespeicher während der Hauptverkehrszeiten Strom liefern, anstatt neue Kraftwerke zu bauen, können sie noch mehr sparen.


Energiespeicherung ist jedoch nicht die einzige Technologie der Branche, und andere Technologien bieten ähnliche Vorteile. Versorgungsunternehmen können neue Übertragungsleitungen installieren oder auf flexible Erdgaskraftwerke zurückgreifen, die im Wesentlichen die größten Konkurrenten für Energiespeicher sind.


Die Stromerzeugung aus Erdgas erzeugt heute etwa ein Drittel des Stroms in den Vereinigten Staaten und bietet viele der gleichen Vorteile wie Energiespeichersysteme, da diese Kraftwerke leicht ein- und ausgeschaltet werden können. Der Preis für Erdgas ist relativ niedrig, was auf die weit verbreitete Anwendung der Hydraulic-Fracturing-Technologie zurückzuführen ist, die die Kosten für den Bergbau halbiert, was das Wachstum der Energiespeicherkapazität der Vereinigten Staaten verzögern kann.


Wenn der Preis des Energiespeichersystems ausreichend niedrig ist, kann dies die Wirtschaftlichkeit der Erdgas-Stromerzeugung gefährden.


Die Stromerzeugung aus Erdgas ist seit dem Jahr 2000 populärer geworden und ersetzt die Notwendigkeit der Stromerzeugung aus Kohle. Wenn jedoch die Kosten des Energiespeichers ausreichend niedrig sind, kann diese Situation umgekehrt werden, und das Energiespeichersystem kann die Wirtschaftlichkeit der Erdgas-Stromerzeugung gefährden.


Regierungshilfe und bessere Akkuleistung


Ein Grund, warum die Energiespeicherindustrie wächst, ist, dass sie von allen Regierungsebenen in den Vereinigten Staaten gefördert wird. Kalifornien, Maryland, New Jersey und Nevada bieten Subventionen oder verpflichtende Einführung für Energiespeichereinsätze oder beides. Die hawaiianische Legislative unternimmt ähnliche Schritte.


Trotz der Bemühungen der Trump-Regierung, die Nutzung fossiler Brennstoffe zu maximieren, legen einige lokale Regierungen die Regulierungsgrundlage dafür fest, dass die Energiespeicherindustrie zum ersten Mal direkt auf dem offenen Energiegroßhandelsmarkt konkurrieren wird.


Fortschritte in der Batterietechnologie haben ebenfalls Auswirkungen. Die vom Lithium-Ionen-Design dominierte Batterietechnologie macht große Fortschritte und die Kosten sind niedriger geworden.


Lithium-Ionen-Batterien sind ein wichtiger Bestandteil dieses neuen netzgekoppelten Stromerzeugungssystems und sind ein wichtiger Bestandteil des schnell wachsenden amerikanischen Elektrofahrzeugs. Zum Beispiel ist die Lithium-Ionen-Batterie, die in dem häuslichen Batteriesystem Tesla Powerwall verwendet wird, dieselbe wie die Lithium-Ionen-Batterie, die in ihrem Elektrofahrzeug verwendet wird.


Lithium-Gitter-Batterien unterscheiden sich normalerweise von Batterien in Autos, verwenden aber die gleiche Technologie. Der Preis für Lithium-Ionen-Batteriesysteme wird von etwa 2.100 US-Dollar pro Kilowattstunde im Jahr 2010 auf etwa 1.200 US-Dollar im Jahr 2015 sinken und voraussichtlich weiter sinken, mit einem Rückgang von 40 Prozent.


Energiespeichertechnologie und zukünftige Entwicklung von Stromnetzen


Derzeit ist die relativ geringe Menge an Energiespeicherkapazität des Stromnetzes auf die Tatsache zurückzuführen, dass von den 17,2 Millionen Fahrzeugen, die in den USA im Jahr 2017 gekauft wurden, nur 200.000 Elektrofahrzeuge sind. Denn der aktuelle Preis der Batterie ist immer noch sehr teuer.


Für die meisten US-Fahrer spart der Einsatz von Elektroautos kein Geld. Marktexperten gehen jedoch davon aus, dass die Betriebskosten für Elektrofahrzeuge in einem Jahrzehnt niedriger sein werden als für Fahrzeuge mit Benzinantrieb und die Preise weiter sinken werden.


Wenn der Energiespeicherpreis für das Netz ausreichend niedrig ist, könnte sich sein potenzieller Markt von einer Gigawattstunde auf zehn oder gar hunderttausende Megawattstunden erweitern.


Wenn dies geschieht, werden Windkraft und Solarenergie wettbewerbsfähiger und ersetzen zunehmend die derzeitigen Kohlekraft- und Erdgaskraftwerke in den Vereinigten Staaten.


Dieses kostengünstige Energiespeichersystem wird auch die Preise für Elektrofahrzeuge senken und die Menge an Benzin und Diesel, die von Amerikanern verbraucht wird, reduzieren. Die heutige Kraft- und Automobilindustrie arbeitet fast genauso wie vor 50 Jahren, aber die kostengünstigere Batteriewelt wird sie auf aufregende und beispiellose Weise verändern.


Unabhängig davon, was passiert, glauben die Menschen, dass die Entwicklung der Energiespeichertechnologie "zukunftsorientiert" ist, da sie gut auf dem derzeitigen Stromnetz und verschiedenen Energieerzeugungstechnologien funktioniert. Wenn die Wind- und Solarenergiebranche die aktuelle Dynamik beibehält, wird die Energiespeicherung wertvoller.


Wenn die Entwicklung des Stromnetzes jedoch in eine andere Richtung geht, beispielsweise durch den Einsatz großer und teurer Kraftwerke, wird Energiespeicherung den Spitzenstrombedarf leichter bewältigen können, ohne dass Kapazität verbleibt. Auch wenn nicht klar ist, wie das zukünftige Netz aussehen wird, glauben die Menschen, dass sie den Betrieb und die Entwicklung des Netzes auf neue Weise aufrechterhalten können.