Dengan memasangkan tenaga surya dan penyimpanan baterai, hibrida dapat terus menyediakan listrik setelah gelap. Petmal melalui Getty Images
Sistem tenaga listrik Amerika sedang mengalami perubahan radikal karena transisi dari bahan bakar fosil ke energi terbarukan. Sementara dekade pertama tahun 2000-an melihat pertumbuhan besar dalam pembangkitan gas alam, dan tahun 2010-an adalah dekade angin dan matahari, tanda-tanda awal menunjukkan bahwa inovasi tahun 2020-an mungkin merupakan ledakan pembangkit listrik "hibrida".
Pembangkit listrik hibrida biasanya menggabungkan pembangkit listrik dengan penyimpanan baterai di lokasi yang sama. Itu sering berarti ladang tenaga surya atau angin dipasangkan dengan baterai skala besar. Bekerja sama, panel surya dan penyimpanan baterai dapat menghasilkan daya terbarukan ketika energi matahari mencapai puncaknya di siang hari dan kemudian melepaskannya sesuai kebutuhan setelah matahari terbenam.
Melihat proyek pembangkit listrik dan penyimpanan dalam jalur pengembangan menawarkan sekilas masa depan tenaga hibrida.
Tim kami di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley menemukan hal yang mengejutkan 1,400 gigawatts dari proyek pembangkit dan penyimpanan yang diusulkan telah diterapkan untuk terhubung ke jaringan – lebih dari gabungan semua pembangkit listrik AS yang ada. Mayoritas sekarang adalah proyek tenaga surya, dan lebih dari sepertiga proyek tersebut melibatkan pembangkit listrik tenaga surya plus hibrida.
Sementara pembangkit listrik masa depan ini menawarkan banyak manfaat, mereka juga mengajukan pertanyaan tentang bagaimana jaringan listrik sebaiknya dioperasikan.
Mengapa hibrida itu panas
Saat angin dan matahari tumbuh, mereka mulai memiliki dampak besar pada jaringan.
Tenaga surya sudah melebihi 25% pembangkit listrik tahunan di California dan menyebar dengan cepat di negara bagian lain seperti Texas, Florida dan Georgia. Negara bagian "sabuk angin", dari Dakota hingga Texas, telah melihat penyebaran besar-besaran turbin angin, dengan Iowa sekarang mendapatkan sebagian besar kekuatannya dari angin.
Persentase energi terbarukan yang tinggi ini menimbulkan pertanyaan: Bagaimana kita mengintegrasikan sumber terbarukan yang menghasilkan daya dalam jumlah besar tetapi bervariasi sepanjang hari?
Joshua Rhodes/Universitas Texas di Austin.
Di situlah penyimpanan masuk. Harga baterai lithium-ion memiliki cepat jatuh karena produksi telah ditingkatkan untuk pasar kendaraan listrik dalam beberapa tahun terakhir. Sementara ada kekhawatiran tentang masa depan tantangan rantai pasokan, desain baterai juga kemungkinan akan berkembang.
Kombinasi tenaga surya dan baterai memungkinkan operator pembangkit hibrida untuk menyediakan daya melalui jam-jam yang paling berharga ketika permintaan paling tinggi, seperti siang hari di musim panas dan malam hari ketika AC menyala tinggi. Baterai juga membantu memperlancar produksi dari tenaga angin dan matahari, menyimpan kelebihan daya yang seharusnya dibatasi, dan mengurangi kemacetan di jaringan.
Hibrida mendominasi pipa proyek
Pada akhir tahun 2020, ada 73 proyek hibrida surya dan 16 angin yang beroperasi di AS, dengan pembangkitan 2.5 gigawatt dan penyimpanan 0.45 gigawatt.
Saat ini, tenaga surya dan hibrida mendominasi jalur pengembangan. Pada akhir tahun 2021, lebih dari 675 gigawatt solar yang diusulkan pabrik telah mengajukan persetujuan koneksi jaringan, dengan lebih dari sepertiganya dipasangkan dengan penyimpanan. 247 gigawatt ladang angin lainnya sejalan, dengan 19 gigawatt, atau sekitar 8% di antaranya, sebagai hibrida.
Jumlah tenaga surya, penyimpanan, dan angin yang diusulkan yang menunggu untuk dihubungkan ke jaringan telah meningkat secara dramatis dalam beberapa tahun terakhir, sementara batu bara, gas, dan nuklir telah memudar. Lawrence Berkeley National Laboratory
Tentu saja, mengajukan sambungan hanyalah salah satu langkah dalam mengembangkan pembangkit listrik. Pengembang juga membutuhkan kesepakatan tanah dan masyarakat, kontrak penjualan, pembiayaan, dan izin. Hanya sekitar satu dari empat pabrik baru yang diusulkan antara 2010 dan 2016 yang beroperasi secara komersial. Tetapi kedalaman minat pada tanaman hibrida menandakan pertumbuhan yang kuat.
Di pasar seperti California, baterai pada dasarnya wajib bagi pengembang surya baru. Karena matahari sering menyumbang mayoritas kekuasaan di pasar siang hari, membangun lebih banyak hanya menambahkan sedikit nilai. Saat ini 95% dari semua kapasitas surya skala besar yang diusulkan di antrean California dilengkapi dengan baterai.
5 pelajaran tentang hibrida dan pertanyaan untuk masa depan
Peluang untuk pertumbuhan hibrida terbarukan jelas besar, tetapi menimbulkan beberapa pertanyaan bahwa Grup kami di Berkeley Lab telah menyelidiki.
Ini beberapa dari kami temuan teratas:
-
Investasi terbayar di banyak daerah. Kami menemukan bahwa sementara menambahkan baterai ke pembangkit listrik tenaga surya meningkatkan harga, itu juga meningkatkan nilai daya. Menempatkan pembangkit dan penyimpanan di lokasi yang sama dapat memperoleh manfaat dari kredit pajak, penghematan biaya konstruksi, dan fleksibilitas operasional. Melihat potensi pendapatan selama beberapa tahun terakhir, dan dengan bantuan kredit pajak federal, nilai tambah tampaknya membenarkan harga yang lebih tinggi.
-
Co-location juga berarti pengorbanan. Angin dan matahari bekerja paling baik di tempat yang sumber daya angin dan mataharinya paling kuat, tetapi baterai memberikan nilai tertinggi di mana mereka dapat memberikan manfaat jaringan terbesar, seperti mengurangi kemacetan. Itu berarti ada trade-off saat menentukan lokasi terbaik dengan nilai tertinggi. Kredit pajak federal yang dapat diperoleh hanya ketika baterai ditempatkan bersama dengan solar mungkin mendorong keputusan yang kurang optimal dalam beberapa kasus
-
Tidak ada satu kombinasi terbaik. Nilai pabrik hibrida sebagian ditentukan oleh konfigurasi peralatan. Misalnya, ukuran baterai relatif terhadap generator surya dapat menentukan seberapa larut malam pembangkit dapat menyalurkan daya. Tetapi nilai kekuatan malam hari tergantung pada kondisi pasar lokal, yang berubah sepanjang tahun.
-
Aturan pasar tenaga listrik perlu berkembang. Hibrida dapat berpartisipasi dalam pasar tenaga sebagai satu unit atau sebagai entitas yang terpisah, dengan penawaran solar dan penyimpanan secara independen. Hibrida juga bisa menjadi penjual atau pembeli kekuasaan, atau keduanya. Itu bisa menjadi rumit. Aturan partisipasi pasar untuk hibrida masih berkembang, meninggalkan operator pabrik untuk bereksperimen dengan bagaimana mereka menjual layanan mereka.
-
Hibrida kecil menciptakan peluang baru: Pembangkit listrik hibrida juga bisa berukuran kecil, seperti solar dan baterai di rumah atau bisnis. Seperti hibrida telah menjadi standar di Hawaii karena tenaga surya memenuhi jaringan. Di California, pelanggan yang mengalami pemadaman listrik untuk mencegah kebakaran hutan semakin menambah penyimpanan ke tata surya mereka. Ini hibrida "di belakang meteran" mengajukan pertanyaan tentang bagaimana mereka harus dihargai, dan bagaimana mereka dapat berkontribusi pada operasi jaringan.
Hibrida baru saja dimulai, tetapi lebih banyak lagi yang sedang dalam perjalanan. Diperlukan lebih banyak penelitian tentang teknologi, desain pasar, dan peraturan untuk memastikan harga grid dan grid berkembang bersamanya.
Sementara pertanyaan tetap ada, jelas bahwa hibrida mendefinisikan ulang pembangkit listrik. Dan mereka mungkin membuat ulang sistem tenaga AS dalam prosesnya.
Tentang Penulis
Joachim Seeel, Rekan Teknik Ilmiah Senior, Lawrence Berkeley National Laboratory; Bentham Paulos, Afiliasi, Pasar Listrik & Grup Kebijakan, Lawrence Berkeley National Laboratory, dan Akankah Gorman?, Peneliti Mahasiswa Pascasarjana di Pasar dan Kebijakan Listrik, Lawrence Berkeley National Laboratory
Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.
Buku terkait:
Masa Depan yang Kita Pilih: Bertahan dari Krisis Iklim
oleh Christiana Figueres dan Tom Rivett-Carnac
Para penulis, yang memainkan peran kunci dalam Perjanjian Paris tentang perubahan iklim, menawarkan wawasan dan strategi untuk mengatasi krisis iklim, termasuk tindakan individu dan kolektif.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
Bumi Yang Tidak Dapat Dihuni: Kehidupan Setelah Pemanasan
oleh David Wallace-Wells
Buku ini mengeksplorasi konsekuensi potensial dari perubahan iklim yang tidak terkendali, termasuk kepunahan massal, kelangkaan makanan dan air, dan ketidakstabilan politik.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
Kementerian Masa Depan: Sebuah Novel
oleh Kim Stanley Robinson
Novel ini membayangkan dunia masa depan yang bergulat dengan dampak perubahan iklim dan menawarkan visi tentang bagaimana masyarakat dapat berubah untuk mengatasi krisis.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
Di Bawah Langit Putih: Sifat Masa Depan
oleh Elizabeth Kolbert
Penulis mengeksplorasi dampak manusia terhadap alam, termasuk perubahan iklim, dan potensi solusi teknologi untuk mengatasi tantangan lingkungan.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
Drawdown: Rencana Komprehensif yang Paling Sering Diusulkan untuk Menghilangkan Pemanasan Global
diedit oleh Paul Hawken
Buku ini menyajikan rencana komprehensif untuk mengatasi perubahan iklim, termasuk solusi dari berbagai sektor seperti energi, pertanian, dan transportasi.
