التسويق لتخزين الطاقة الحراري المستقل
يعد تخزين الطاقة الحراري أقل تكلفة من البطاريات، ولكن لماذا لا نسمع المزيد حول هذا الموضوع؟
يعتقد الباحثون في مواد تخزين الطاقة الحرارية ذات الكفاءة العالية أن التخزين الحراري يمكن أن يعمل بمنزلة عملية تخزين قائمة بذاتها، وليس فقط كجزء اعتيادي من أي مشروع للطاقة الشمسية المركزة (CSP) ويهدف إلى توليد الكهرباء.
أنوب ماثور، المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة تيرافور تكنولوجيز، حاز جائزة وزارة الطاقة في الولايات المتحدة لعمله على مواد تخزين متقدمة فائقة الكفاءة. واقترح لأول مرة وجود مثل هذا السوق الجديد المحتمل للتخزين الحراري القائم بنفسه. ويرى أن هذا النوع من محطة الطاقة الشمسية الحرارية سيكون مصمما لتخزين كل طاقتها واستخدامها عند الطلب مثل البطارية.
يقول ماثور "أعتقد، في المستقبل القريب، ينبغي أن ننظر في هذا السوق بشكل أكثر جدية". وقد أظهرت التحليلات وبشكل ملحوظ أن استخدام توربينات كبيرة أكثر ربحية مع مساحة صغيرة للطاقة الشمسية ومع التخزين الحراري الفعال الذي قد يصل إلى ثلاث ساعات. والفائدة أعظم لو سمح لها بالمشاركة في الخدمات الإضافية مثل الدوران الاحتياطي والتنظيم بدلا من مجرد سوق الطاقة المعتاد. وقد تم احتساب نسبة الفائدة إلى التكلفة لتكون أكثر من 25 في المائة لسوق ولاية كاليفورنيا فقط.
والدوران الاحتياطي هو زيادة القدرة على التوليد عن طريق زيادة إنتاج الطاقة من المولدات المتصلة بأنظمة الطاقة. وهو بالنسبة لمعظم المولدات، يتم تحقيق هذه الزيادة في إنتاج الطاقة عن طريق زيادة عزم الدوران المطبق على دوار التوربين.
ولجعل هذا النوع من المشاريع الشمسية يعتمد بشكل رئيسي وبحت على التخزين، لا بد من تكبير حجم التوربين في مشروع CSP الكامل، ثم القيام بتشغيل المصنع فقط لملء صهاريج التخزين.
على سبيل المثال، محطة طاقة شمسية لـ100 ميجاواط مع توربين 200 ميجاواط، وتصل إلى ثلاث ساعات من التخزين، وتوفير 300 ميجاواط ساعة في اليوم، يمكن أن تكون لها عوائد أعلى لتبرير التكاليف الرأسمالية من محطة مصممة لأسواق الطاقة اليوم.
إن توليد الكهرباء من التخزين الحراري تماما وبناء على الطلب، يجعل الشبكة تبدو كأنها محطة للطاقة الشمسية الحرارية ولكن تعمل مثل البطارية. وكما يرى ماثور فإن طريقة التخزين الحراري هذه مربحة بالتأكيد اليوم لأن الأسواق والشركات الخاصة بصناعة الكهرباء تدفع الكثير لأجل الحصول على الطاقة المضمونة عند الحاجة إليها.
ولقد استكشفت أيضا جوستين راد، المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة هالوتيكنيكس، استخدام التخزين الحراري القائم بنفسه بسبب الجدوى الاقتصادية. حيث استخدم التخزين الحراري مع الأملاح المنصهرة في برج محطة الطاقة الشمسية المركزة، وكلف نحو العشر من تكلفة تخزين البطارية. أي نحو 30 دولارا لكل كيلوواط ساعة، مقارنة بـ 250 دولارا لكل كيلوواط ساعة للبطاريات.
في البداية، كان يتصور جوستين راد خزانا مستقلا من الملح المنصهر وتقوم الخلايا الكهروضوئية أو طاقة الرياح بتوريد الكهرباء لتسخين الأملاح المنصهرة، ومن ثم تقوم التوربينات البخارية في الطرف الآخر لتحويل الحرارة إلى الكهرباء للشبكة. ولكن بعد تقدير تكلفة التخزين المستقل الذي تمت تغذيته بالكهرباء من الخلايا الكهروضوئية أو طاقة الرياح، وجد راد أن معظم ما وقف في طريق الفعالية من حيث التكلفة هو إدراج التوربينات المستخدمة لتحويل الطاقة الحرارية مجددا إلى كهرباء. تكاليف مبنى الطاقة الرئيس ألغت مدخرات التخزين الحراري المستقل.
ولكن عندما يتم تضمين تخزين الطاقة الحراري كجزء من مشروع الطاقة الشمسية المركزة، تقل التكلفة لأن هناك حاجة إلى مبنى الطاقة الرئيس بالفعل لتوليد الكهرباء، فهو جزء من تكلفة المصنع، وليس من مكون التخزين، الذي هو مجرد خزانات، وأنابيب، ومبادلات حرارية وأملاح منصهرة رخيصة. ولكن إذا لم تسدد عن طريق محطة الطاقة الكامل، فمبنى الطاقة الرئيس مكلف.
مع هذا الإدراك، أخذ راد نهجا آخر. بدلا من بناء وحدة التخزين الحراري القائمة بنفسها، التي تغذيها الكهرباء من الخلايا الكهروضوئية أو طاقة الرياح، فإنه الآن يتصور تقديم هذه التخزين كوحدة التي يمكن حملها على كتف التوربينات الموجودة بالفعل، لخفض تكاليف مبنى الطاقة الرئيس. إن تركيب وحدة التخزين الحراري على التوربينات البخارية في محطة للغاز الطبيعي المزدوجة، سيتم تسويقها على أنها تحسين الكفاءة. حيث يتم الحد من التكاليف من خلال تحويل الطاقة المخزونة إلى كهرباء باستخدام التوربينات البخارية الحالية. وكما فعلت شركة جلاسبوينت، مع جيجاواط من الطاقة الشمسية الحرارية لإنتاج البخار الصناعي، يعتقد راد أن صناعة الوقود الأحفوري قد تساعده على التحول من الابتكار إلى التسويق.