Il collegamento di grandi sistemi di batterie alla rete energetica offre la possibilità di catturare e immagazzinare energia rinnovabile durante i periodi ventosi e soleggiati, e quindi utilizzare l'energia immagazzinata durante i periodi meno soleggiati e meno ventosi. Nessuna sorpresa lì.

L'integrazione delle batterie nella rete richiede che forniscano agli operatori entrate sufficienti per partecipare. Ma capire che tipo di batterie dovrebbero essere collegate è complicato, per molte ragioni diverse. Uno dei motivi è che la decisione deve tenere conto di una serie di variabili tra cui la chimica della batteria, le attività che le batterie svolgeranno più spesso (che vanno ben oltre il semplice accumulo e recupero di energia), così come la complessità delle regole di mercato e dei prezzi dell'energia.

Mentre l'idea di contabilizzare il tipo di batteria, compito della batteria, prezzo, e le regole del mercato possono sembrare buon senso, combinare queste analisi è complicato, e spesso non fatto. O almeno non fatto in modo così accurato come necessario per prendere le migliori decisioni finanziarie quando si tratta di selezionare lo stoccaggio della batteria connesso alla rete.

È qui che entra in scena un team di ingegneri ed economisti dell'Università della California a San Diego.

Un nuovo studio in Energia della natura dai laboratori del professore di nanoingegneria della UC San Diego Shirley Meng e del professore di economia della UC San Diego Graham Elliott offre un approccio combinato di chimica ed economia che dovrebbe rendere più facile identificare quali tipi di batterie sono più adatti per particolari applicazioni sulla rete energetica della California e oltre.

I ricercatori stanno sviluppando una suite di strumenti open source che sperano possano essere utili in California e altrove.

"Non puoi considerare il costo per megawattora di storage come un numero assoluto fisso. Non è così che funzionano i sistemi a batteria, e le complessità crescono ancora di più quando si considerano i sistemi connessi alla rete, Shirley Meng, professoressa di nanoingegneria alla UC San Diego. Ecco perché stiamo collaborando con gli economisti. Per avere un impatto reale, hai bisogno di pensare oltre il laboratorio, " disse Meng.

Lo stoccaggio dell'energia è fondamentale per immettere nella rete fonti energetiche rinnovabili ea basso costo.

"I sistemi di batterie devono essere finanziariamente sostenibili per gli operatori prima di essere collegati alla rete, ", ha osservato il professore di economia dell'Università di San Diego Graham Elliott. "Ciò dipende da una serie di fattori, dai mercati dell'energia e dalle caratteristiche delle batterie stesse. Il nostro lavoro è un passo per comprendere meglio il legame tra questi due aspetti".

Il breve estratto di seguito dalla sezione delle conclusioni del nuovo Energia della natura paper offre uno sguardo sia sull'approccio che sull'impatto di questo tipo di lavoro.

"Contrariamente alla letteratura attuale, dimostriamo che per misurare con precisione il potenziale ricavo di una tecnologia di accumulo di energia sulla rete, non è sufficiente assumere efficienze costanti tra le diverse applicazioni. Come esempio, per la batteria al litio ferro fosfato (LFP), se si assumesse che l'efficienza dell'applicazione time-shift (93,1%) fosse coerente in tutte le applicazioni della batteria, ciò comporterebbe un errore sostanziale nel calcolo delle entrate. Per la congestione, applicazioni di rampa e regolazione della frequenza, l'errore percentuale nelle entrate calcolate sarebbe 6, rispettivamente l'11 e il 15%."

Centro per l'energia e l'energia sostenibile presso l'UC San Diego

Questa collaborazione fa parte del lavoro interdisciplinare dell'UC San Diego Sustainable Power and Energy Center, dove Shirley Meng ricopre il ruolo di Direttore, e Graham Elliott è un membro della facoltà. La ricerca presso il Centro per l'energia e l'energia sostenibile si estende dalla ricerca teorica agli esperimenti e alla caratterizzazione dei materiali fino ai test nel mondo reale dei dispositivi sulla microgrid del campus. Il Laboratorio Meng, Per esempio, sta perseguendo molte diverse linee di ricerca volte a escogitare modi migliori per capire come funzionano le batterie, spesso in tempo reale, dalla nanoscala al livello di sistema.

Verso strumenti open source

"Gli studi pubblici esistenti sulla generazione di entrate non forniscono risposte precise alla valutazione per una particolare chimica o posizione di mercato, " ha detto Elliott. "I nostri programmi sono focalizzati su una parte del mercato, ma concentrarsi su questo fornisce risultati che sono il più vicino possibile al funzionamento di una batteria sulla rete".

I ricercatori dell'UC San Diego stanno rendendo tutti i protocolli e gli strumenti di valutazione economica open source e disponibili al pubblico. Notano che questi protocolli e strumenti di valutazione devono essere modificati per griglie diverse (ad esempio New York ha regole di mercato diverse dalla California), "quindi occorre prestare attenzione quando si utilizzano questi strumenti, " disse Meng.

Questo studio si concentra sulle prestazioni degli elementi costitutivi fondamentali (batterie a livello di cella) di questi sistemi di accumulo per una varietà di applicazioni e il lavoro futuro avrà gli effetti di variabili aggiuntive, come l'elettronica di potenza, in considerazione.

"Limitazioni dei dati sul funzionamento del mercato, in particolare la comprensione delle quantità di energia richieste attraverso la regolamentazione e i prodotti di rampa, ostacolano anche la nostra capacità di comprendere appieno il valore delle batterie nei mercati, " disse Elliott.