グリッドスケールエネルギー蓄積システムは、現代の電力グリッドの重要な一部としてますます注目されています。また、多くの利点を備えています。
さらに、これは再生可能エネルギー蓄積に直面する主要な障害の1つに対する解決策でもあります。このトピックを正しく理解するために、グリッドスケールエネルギー蓄積システムとは何か、そしてその動作原理について包括的で詳細な記事を準備しました。
私たちは、その利点、課題、制限も含め、このトピックを新たな視点で理解するのに役立つよう、さらに一歩踏み込んでいます。
グリッドスケールエネルギー蓄積とは何か？
グリッドスケールエネルギー蓄積は、信頼性、弾力性、柔軟性の3つの言葉で定義されます。
このエネルギー蓄積システムは、電力を蓄積し、統合された電力グリッドで使用できるようにします。そして、再生可能エネルギー源、例えば風力発電や太陽光発電からの電力を蓄積する能力を持っています。
十分な電力を蓄積した後、グリッドスケールエネルギー蓄積システムは必要な時に電力グリッドに電力を供給します。これにより、電力グリッドはより信頼性、弾力性、柔軟性が向上し、また運用コストも削減されます。
エネルギーはどのようにグリッドスケールエネルギー蓄積システムに蓄積されるのか？
電気エネルギーを蓄積する最も一般的な方法は、バッテリー（具体的にはリチウムイオン）です。これらのバッテリーは、電力グリッドや再生可能エネルギー源からの電力を蓄積できる電気化学デバイスです。
リチウムイオンバッテリーが充電されると、リチウムイオンは陽極から陰極に移動します。そして、電力グリッドがより多くの電力を必要とする場合、バッテリーはエネルギーを放電し、つまりリチウムイオンは陰極から陽極に戻ります。
リチウムイオンバッテリーが広くグリッドスケールエネルギー蓄積システムに使用される理由の1つは、その効率性です。リチウムイオンバッテリーは通常、ラウンドトリップ（充電と放電）効率が約90％です。
つまり、これはリチウムイオンバッテリーに格納された10 GWhのエネルギーのうち、9 GWhが必要なときに電力グリッドに返されることを意味します。効率性に加えて、リチウムイオンバッテリーは高エネルギー密度と長寿命を持っており、このアプリケーションに適しています。
グリッドスケールエネルギー蓄積システムの利点
グリッドスケールエネルギー蓄積システムは、電力グリッドに多くの利点を提供します。
● グリッドの信頼性向上：電力グリッドでの停電は時々発生します。しかし、これは大きな不便です。
幸いなことに、グリッドスケールエネルギー蓄積システムは、必要なときにいつでもエネルギーを供給することで、これらの電力グリッドの信頼性を向上させます。つまり、電力グリッドを起動し、ブラックスタート能力としても知られる大規模な停電後に再起動する能力があります。
● 再生可能エネルギーの統合の増加：グリッドスケールエネルギー蓄積システムのおかげで、電力グリッドに再生可能エネルギー源を組み込むことができます。
● 強化された耐久性：気候変動の影響で、極端な天候は以前よりも頻繁になっています。そして、極端な天候は電力の生産と供給に影響を与えます。
グリッドスケールエネルギー蓄積システムが電力グリッドに統合されていると、電力グリッドの耐久性が向上し、停電後にも電力供給が途絶えないようにします。
● 電気コストの低下：グリッドスケールエネルギー蓄積システムは、ピーク時の発電所を削減（または完全に排除）することによって、電気コストを低下させることができます。
グリッドスケールエネルギー蓄積システムの種類
前述のように、いくつかの種類のグリッドスケールエネルギー蓄積システムがあります。詳しく見ていきましょう。
リチウムイオンバッテリー
リチウムイオンバッテリーは、グリッドスケールエネルギー蓄積システムで使用できます。これらのバッテリーは再充電可能であり、再生可能エネルギー源や電力グリッドから電気エネルギーを集めて蓄積できます。
Li-ionバッテリーは、ラウンドトリップ効率が約90％と非常に効率的です。また、リチウムイオンバッテリーは高いエネルギー密度と長寿命を持っており、グリッドスケールエネルギー蓄積システムで最大10年間持続することができます。
リチウムイオンバッテリーは、グリッドスケールエネルギー蓄積システムと環境にとって安全です。
ポンプ式水力蓄積
これは、水を使用して運転する別のグリッドスケールエネルギー蓄積システムです。エネルギーを蓄積するには、水の2つの貯水池が必要で、異なる高さにある必要があります。電気があまり使用されていない時には、電力を下位の貯水池から上位の貯水池に送ります。
電気の需要が高い場合、水を下位の貯水池に戻します。ここで動く運動エネルギーは電気に変換されます。
この技術は、特定の場所でより高いエネルギー密度を生み出し、保守および貯蔵コストが費用効果的です。
ただし、リチウムバッテリーのエネルギー蓄積と比較して、ポンプ式水力蓄積の制限は非常に大きいです。地理的適応性と高い初期投資額により、広く普及していません。
グリッドスケールエネルギー蓄積システムはどのくらいのエネルギーを蓄積できますか？
グリッドスケールエネルギー蓄積システムが蓄積できるエネルギーの最大量は、主に使用される技術のタイプに依存します。リチウムイオンバッテリーは、非常に印象的な10 GWh（以上）の電気エネルギーを蓄積できます。
グリッドスケールエネルギー蓄積システムには多くの電気エネルギーが必要なので、多くのリチウムイオンバッテリーが互いに接続されていると、多くのエネルギーを蓄積できることが合理的です。
特定のアプリケーションに応じてグリッドスケールエネルギー蓄積システムが蓄積できるエネルギーの量が異なることに注意する必要があります。
たとえば、リチウムイオンバッテリーを使用して主に負荷のシフトに使用されるグリッドスケールエネルギー蓄積システムは、周波数調整に使用されるものよりも多くのエネルギー蓄積容量が必要です。
グリッドスケールエネルギー蓄積システムはどのくらい持続しますか？
電池エネルギーを利用するグリッドスケールエネルギー蓄積システムは長持ちします。グリッドスケールエネルギー蓄積が長持ちすればするほど、初期資本費用を償却することができます。
これを考慮して、リチウムイオンベースのグリッドスケールエネルギー蓄積システムは10年以上持続することができます！リチウムイオンバッテリーは、低いメンテナンスニーズと高いサイクル回数により、長い寿命を持っています。
グリッドスケールエネルギー蓄積システムの寿命は、その特定のアプリケーションによって大きく影響を受けます。ストレージシステムが頻繁にサイクリングを必要とする場合、その寿命は短くなります。
グリッドスケールエネルギー蓄積システムは電力グリッドにどのように統合されていますか？
グリッドスケールエネルギー蓄積システムを電力グリッドに統合するために使用される一般的な方法は3つあります。それらをチェックしてください。
● バーチャルパワープラント：この技術は、複数のグリッドスケールエネルギー蓄積システムを単一のシステムに統合することを要求します。その後、これを使用して停電時やピーク時に電気エネルギーを電力グリッドに簡単に管理および分配します。
● 直接接続：グリッドスケールエネルギー蓄積システムを電力グリッドに直接接続するのが最も一般的な統合技術です。これは電力グリッドに直接接続され、停電時や電力グリッドのブラックスタートに使用できます。
● メーターの後ろに統合する：この統合技術は、電力会社が顧客に特定のユニークなサービスを提供できるようにします。たとえば、顧客は停電時に電力バックアップが必要な場合がありますし、別の顧客は需要応答が必要かもしれません。
この技術により、電力会社はこれらの2つのサービスを効果的かつ効率的に提供できます。通常、これは名前の通りメーターの後ろに接続されます。
グリッドスケールエネルギー蓄積プロジェクトのいくつかの例は何ですか？
世界中には、成功したグリッドスケールエネルギー蓄積プロジェクトがいくつかあります。その中には次のものがあります。
● Hornsdale Power Reserve - 2017年に設立され、オーストラリアに位置するこのリチウムイオングリッドスケールエネルギー蓄積プロジェクトは、驚異的な100MW / 129MWhを統合された電力グリッドに提供することができます。専門家は、このグリッドスケールエネルギー蓄積システムが少なくとも15年持続すると予想しています。
● Yaowang Pumped Hydro-storage - 中国に位置するこのグリッドスケールエネルギー蓄積システムは、2,400MW / 4,500GWhを生産する能力があります。このプロジェクトは少なくとも50年持続すると予想されています。
● VermontのGreen Mountain Power Projectは、Liイオンバッテリーを使用した別の成功したBattery Energy Storage Systemです。これは4MWを生成する能力があり、2015年に開始されました。
グリッドスケールエネルギー蓄積の課題と制限は何ですか？
グリッドスケールエネルギー蓄積システムは良いことと利点がありますが、デメリットもあります。
● 構築および電力グリッドに統合するのが高価です。
● グリッドスケールエネルギー蓄積施設の配置は、それらのパフォーマンスに大きな影響を与えます。そのため、電力グリッドにグリッドスケールエネルギー蓄積システムを統合するための適切な場所を見つけて開発する必要があります。
● ポンプ式水力貯蔵システムには環境への負の影響があります。これらの貯水池を建設するには、河川の自然な動物の生息地を損なう必要があります。
グリッドスケールエネルギー蓄積システムは、住宅や小規模なアプリケーションで使用できますか？
はい、グリッドスケールエネルギー蓄積システムは住宅や小規模なアプリケーションでも使用できます。
ただし、すべてのグリッドスケールエネルギー蓄積システムがこのアプリケーションで使用できるわけではありません。小規模なアプリケーションでは、リチウムイオンバッテリー（BESSs）を使用することを専門家は推奨しています。最も優れたものはリチウムイオンバッテリーです。
ほとんどの住宅や小規模なアプリケーションでは、電力バックアップ、負荷のシフトなどのサービスが必要になります。彼らは多くのエネルギー蓄積容量を必要としないので、Liイオンバッテリーを使用するのは合理的です。
成功したインストールと統合プロセスの後、これらのバッテリーはメンテナンスコストが最小限で長く持続します。
結論
グリッドスケールエネルギー蓄積システムは、再生可能エネルギー蓄積の課題に対処するための信頼性、耐久性、柔軟性を提供し、電力グリッドの重要な部分であることがわかります。世界中の成功したグリッドスケールエネルギー蓄積プロジェクトは、エネルギーの景観を変える可能性を示しています。
技術の進歩と投資の増加により、グリッドスケールエネルギー蓄積システムは持続可能でより耐久性のあるエネルギー未来の実現に重要な役割を果たす可能性があります。
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