再生可能エネルギーは気候変動との戦いにおいて有望な手段ですが、再生可能エネルギーには不可欠な協力者がいます。
「これらの資源が私たちの総発電量の100パーセントになることを妨げている唯一のことは、そのエネルギーを貯蔵し、必要に応じて供給する能力です」とInvinity Energy Systemsの共同創設者兼CCOであるマット・ハーパー氏はユーロニュース・グリーンに語った。米国。
それと、もちろん化石燃料産業の手もある。しかし、ハーパー氏の会社は、夜になりタービンが停止したときに需要と供給のギャップを埋めるために、太陽光と風力の資源を制限する運動を主導している。
グリーンエネルギーは化石燃料よりも安価になりました
太陽光発電、風力発電、水力発電に驚くべき進歩があっただけでなく、クリーン エネルギーを生成するコストも大幅に低下しました。今では化石燃料よりもはるかに安価になっています。
好例: 英国は、電力を生成する記録破りの再生可能エネルギー契約を獲得したばかりです4倍安い現在のガソリン代よりも。
最近の調査によると、現在、再生可能エネルギー、送電網、蓄電が世界の電力部門の投資総額の 80% 以上を占めています。分析国際エネルギー機関 (IEA) による。
「これに関与するのは当社だけではありません」とハーパー氏は言う。 「ストレージ問題のさまざまな部分を解決するさまざまなテクノロジーが存在します。」
リチウムおよびバナジウムフロー電池はどのように機能しますか?
ストレージの難題に対する Invinity の貢献は、バナジウム フロー バッテリーです。これらのデバイスはエネルギーを液体の形 (電解質) で蓄え、これが大きなタンクにポンプで送られ、必要に応じて「セル」を通過して電力に変換されます。これは、ハーパー氏が説明するように、エネルギーと電力の両方が「内部の小さな化学物質に包まれている」従来のバッテリーとは異なります。
と比較してリチウム- 現在エネルギー貯蔵市場を支配している金属であるバナジウムは、いくつかの重要な点で異なります。この液体の状態で動作するのは、正と負の両方の電荷を帯びることができるためです（本質的に、電池を生成するフリッソン）。そして、バッテリー内の他の化学物質との相互作用がないため、バナジウムは劣化することなく数万サイクルにわたってエネルギーを充電および放電でき、「おそらく何世紀にもわたって」。
抽出の問題がないわけではありませんが、バナジウムはリチウムよりも持続可能な選択肢であるようです。リチウムや銅よりも一般的です。かつては剣を研ぐために採掘されていたこの金属元素の大部分は、現在では鋼の強化に使用されています。バナジウムは石油化学精製プロセスの副産物でもあるため、「何億トンものバナジウムが廃棄物の山の中に再利用されるのを待っている」のです。
バナジウムはリチウムより優れていますか?
リチウムイオン（Li-ion）電池は、世界の電力網市場の90パーセント以上を占めるようになりました。南米の素晴らしい写真リチウムフィールドそれらが私たちの生活にどのように組み込まれているかを示します。ただし、土壌劣化、生物多様性の損失、水紛争の傷跡はあまり目立ちません。それらには火災の危険も伴います。昨年の夏、電池を保管している倉庫で火災が発生し、有毒な空気が広がったとき、数千人のイリノイ州住民が避難しました。
しかし、リチウムは再生可能エネルギーの驚異的な成長の根幹です。それはスマートフォン、ヘッドフォン、自転車、あらゆる種類の電化製品に組み込まれています。 「過去 5 ～ 6 年にわたって、リチウムイオン電池が電力網上の最も厄介な問題のいくつかを解決できることが証明されました」とハーパー氏は言います。バナジウムのライバル金属は送電網のピーク負荷を管理するのに優れた仕事をしているが、Invinity の設計は、たとえば 6 ～ 12 時間の太陽光を吸収することに優れている、と同氏は認めている。
この協力の精神は、Pivot Power（電力会社EDF Renewablesの一部）、Invinity、リチウム電池大手Wärtsiläなどが7月5日に発表した巨大な新しいハイブリッド電池に具体化されている。エネルギー スーパーハブ オックスフォード (ESO) と呼ばれるこの施設は、世界最大のリチウム バナジウム バッテリーをヨーロッパ最大の電気自動車 (EV) 充電ハブに接続します。英国の他の充電ハブとは異なり、ESO はナショナル グリッドにも直接接続されており、必要に応じて太陽エネルギーを放電します。
これは大きなイノベーションですが、EVとエネルギー貯蔵の問題の話は最初から複雑に絡み合っています。
なぜリチウムがエネルギー貯蔵産業を引き継いだのでしょうか?
バルチラについては、エネルギー関連のニュースと同じくらい海洋を通じて聞いたことがあるでしょう。フィンランドの企業によるエネルギー貯蔵への最初の本格的な進出は、5年前に貯蔵ソリューションに取り組んでいた米国企業Greensmith Energyを買収したときに始まった。アンディ・タンもこの動きに同行した。同氏は現在、バルチラ社のエネルギー貯蔵および最適化担当副社長を務めており、「定置式貯蔵」（EVのバッテリーの弟のようなもの）の成長を見守ってきたと彼は言う。
Greensmith の当初の目標は、電力会社によるストレージの制御を支援するソフトウェア会社になることであった、と Tang 氏は説明します。ストレージ市場の到来を待ち続けた結果、「ソフトウェアを販売するにはハードウェアを構築する必要があることに気づきました。」
彼らは暗闇の中でテクノロジーを選択していました。「何が勝利のテクノロジーになるかを言えるほど自分たちが賢いとは感じていませんでした」とタン氏は認めます。そこで同社は、十数種類のバッテリーの化学的性質とインバーター技術を実験しました。 「私たちは、ソフトウェア プログラムがどのような化学反応に対しても可能な限り中立になるように努めました。」
しかし、やがて有力者が現れた。タン氏は、2015年にリチウムイオン電池の価格曲線が急速に下がり始めたと回想する。電気自動車メーカーはそれが最適であると判断し、巨額の契約を通じて工場建設のための工場開発に実質的に共同出資することになった。などから余分な出費はあまりかかりませんでした。テスラエネルギー貯蔵事業にも参入する。
リチウムの優位性は、他の技術にチャンスがないことを意味するわけではなく、ただ追いついているだけだ、とタン氏は言う。 「私たちが大規模導入のスイートスポットに到達したとき、新しいテクノロジーがあり、年間生産量が数百メガワット（MW）時間について話されている場合、私たちはそれらが最大200メガワット（MW）時間の生産量に到達する必要があることを[考慮]する必要があります。実際に有意義な方法で使用できるようになるまで、数百ギガワット (GW) 時間かかります。」
再生可能エネルギーの貯蔵にはどのような制限がありますか?
Wärtsilä は現在、世界最大のエネルギー貯蔵会社の 1 つですが、その USP は依然としてソフトウェア側にあります。タン氏は「方程式のハードウェア面は、畑の真ん中に置かれた化学物質の山にすぎない」と好んで言います。電子が一方向または別の方向に移動しない限り、彼らはお金を儲けることはできません。そして、それらの動き、つまり充電と放電のタイミングを、送電網やエネルギー取引市場と連携して制御するのはソフトウェアです。
これは、AI、機械学習、高度な天気予報を組み込んだ重大な知的財産です。しかし、それには人間の視点も必要です。たとえば、英国で大規模なテレビ放送が行われると、何百万人もの人々が 5 分前にやかんのスイッチを入れるため、電力が大幅に急増することを意味します。
では、制限とは何でしょうか?送電網は、再生可能エネルギーが市場の約 20 パーセントに達する場合、再生可能エネルギーの断続的な一部に対処するのに十分な柔軟性を持っています。タン氏によれば、これは「魔法の数字」であり、これを超えると送電網の不安定化を防ぐために送電事業者が供給業者を「削減」する可能性が高いという。
「私たちが世界中で目にするものの一つです」とハーパーは言う。米国西海岸から太陽の降り注ぐ場所まで。オーストラリア、「太陽光発電が非常に安価になったため、送電網の多くの部分がこれ以上太陽光発電を吸収できなくなったということです。」エネルギー貯蔵は、より高いレベルの再生可能エネルギーの普及を管理する上で明らかに鍵となります。そのため、たとえば、昼間の太陽光発電を夕方のピーク需要まで抑制することができます。
すでに太陽光発電を導入している場所はどこですか?
両社が日当たりの良い豊かな国、主に米国で大きな進歩を遂げていることは驚くべきことではありません。バルチラは、世界最大規模の太陽光発電と蓄電プロジェクトの 1 つを実現するために Clearway Energy Group と契約を結んだところです。ハワイそしてカリフォルニア。再生可能エネルギーはすでにハワイのエネルギー市場の50パーセントをはるかに超えているため、それに合わせてバッテリーが建設されています（たとえば、35MWの太陽光発電プロジェクト）。一方、カリフォルニアの送電網は5月、わずか1分間ではあるが100パーセント再生可能エネルギーで稼働した。
ここ数年、エンジニアは数秒から数時間にわたって電力網とやり取りしながら、ますます持続時間の長いバッテリーの開発に競い合ってきました。 Invinity は 4 ～ 12 時間の時間枠に焦点を当てていますが、ハーパー氏は次のように述べています。 2月。
「もし私たちが完全な脱炭素化の道を歩むのであれば、そのような季節の変化はパズルのさらなるピースとなるでしょう。」
水、砂、代替電池 - 次は何でしょうか?
バッテリーだけがエネルギー貯蔵問題の唯一の解決策ではありません。実際、世界で最も一般的なエネルギー貯蔵の形態は水力プロジェクトです。揚水発電所は、上部と下部のプールの水量を制御することで動作します。電気が必要なときは、「水電池上部の「水力発電」を放ち、タービンを回転させて水力発電を行います。
砂電池これも、より最近のイノベーションです。彼らは熱を生成し蓄えるために穀物を使用します。フィンランドではすでに 1 台が稼動しており、地域暖房ネットワークに何か月も継続して電力を供給することができます。バルチラのこれまでの事業とは規模が大きく異なるものの、砂はヨーロッパ大陸や英国でもかなりのニッチ市場を開拓できる可能性があるとタン氏は言う。 「課題は非常に大きいため、バッテリーソリューションのポートフォリオが本当に必要です」と彼は付け加えました。
他の技術の展開を加速するには資金調達が鍵であり、そこでは依然として EV 企業の資金力が活かされます。そして、これは環境活動の最も刺激的な先駆者のようには聞こえないかもしれないが、ハーパー氏は、再生可能プロジェクトを送電網に接続するには規制改革が不可欠であると付け加えた。開発者らは、英国での承認には6～10年かかると述べている。
エネルギー貯蔵が再生可能発電に匹敵する地点に到達するための競争が続いている。 「2040 年の電力網を想像してみてください。」とハーパー氏は言います。「太陽光発電と風力発電、そしておそらく地熱発電や潮力発電などの他の電源が、私たちの電力需要の 100% を供給しています。
「しかし、一次発電と同じだけの貯蔵量がある。なぜなら、石炭火力発電所を休止し、ガスエンジンを停止し始めても、家庭や産業に電力を供給するのに十分な再生可能エネルギー源からの電力が残ることを確認する必要があるからだ。 」
前向きな話に固執しようとしている人にとって、風力発電と蓄電事業の成長は、今後数年間に続くエキサイティングな流れとなるでしょう。
エネルギー システムの脱炭素化において、ハーパー氏は「バッテリーが唯一の答えではありませんが、答えの大きな部分を占めることになるでしょう。」と結論づけています。
