Operator jaringan listrik telah menghabiskan banyak uang untuk mengatasi masalah penyimpanan selama bertahun-tahun, dan hasilnya tersebar luas. Beberapa pasar melihat instalasi tumbuh lebih cepat dari perkiraan siapa pun, sementara yang lain tidak bisa mendapatkan izin proyek meskipun ada kebutuhan yang jelas.
Ketidaksesuaian antara pembangkitan dan pemuatan bukanlah hal baru. Tenaga surya tidak menghasilkan apa-apa di malam hari, angin mati selama periode tenang, dan seseorang harus tetap menyalakan lampu. Sistem penyimpanan energi skala besar terus diposisikan sebagai solusi, namun pola penerapannya menunjukkan bahwa persyaratan ekonomi dan teknis sangat bervariasi tergantung pada kondisi lokal.
Mengapa menerapkan sistem penyimpanan energi skala besar?
Tidak ada satu jawaban pun. Pengaturan frekuensi memerlukan waktu respons milidetik. Arbitrase energi membutuhkan durasi berjam-jam. Pencukuran puncak memerlukan pola siklus yang berbeda dengan daya cadangan. Operator jaringan memerlukan alat yang dapat menangani berbagai kebutuhan, dan pembangkit listrik tradisional menyediakan hal ini melalui karakteristik bawaan yang harus ditiru oleh baterai melalui perangkat lunak dan kontrol.
Tiongkok memasang lebih dari 16 GW penyimpanan skala-jaringan baru pada tahun 2023 saja. Jumlah tersebut jauh lebih kecil dari jumlah gabungan yang berhasil dikerahkan oleh Eropa dan Amerika Utara. Kesenjangan ini mencerminkan keunggulan manufaktur, dukungan kebijakan yang agresif, dan lebih sedikit hambatan peraturan terhadap sambungan jaringan listrik. Apakah wilayah lain dapat menutup kesenjangan tersebut masih dipertanyakan mengingat seberapa kuat keunggulan-keunggulan tersebut.
Cadangan Listrik Hornsdale milik Tesla di Australia Selatan mulai beroperasi pada tahun 2017 dengan kapasitas 100 MW / 129 MWh dan terbayar dalam waktu sekitar tiga tahun berdasarkan laporan operator dari https://arena.gov.au. Namun proyek tersebut mendapat manfaat dari kondisi pasar tertentu di Australia Selatan yang tidak terjadi di semua tempat - volatilitas harga grosir yang tinggi, interkonektor yang menua, dan persyaratan regulasi frekuensi yang lebih mementingkan waktu respons cepat daripada durasi.
Pengorbanan-durasi dan kepadatan
Baterai litium-ion memberi Anda waktu pengosongan daya selama 2-4 jam dengan daya tetapan. Kepadatan energi berada pada kisaran 250-340 Wh/kg untuk kimia saat ini. Spesifikasi tersebut berfungsi dengan baik untuk layanan bersepeda dan frekuensi harian, namun gagal ketika Anda memerlukan penyimpanan musiman atau kemampuan pencadangan beberapa hari.
Efisiensi{0}}pulang-pergi sebesar 85-95% terdengar bagus jika Anda memperhitungkan penurunan selama jangka waktu proyek 15-20 tahun. Penurunan kapasitas tidak bersifat linier, beban tambahan memakan energi yang tersedia, dan pengelolaan termal menghabiskan daya yang tidak muncul dalam angka efisiensi utama.
Pompa air tetap memenuhi 90% kapasitas penyimpanan global dan akan bertahan selama beberapa dekade. Fasilitas ini beroperasi selama 50+ tahun dengan degradasi minimal, dapat mengalirkan air selama 6-20 jam bergantung pada ukuran reservoir, dan memiliki karakteristik kinerja yang dapat diprediksi. Namun, letak geografis membatasi lokasi baru yang dapat dikembangkan, dan perizinan memerlukan waktu bertahun-tahun ketika masalah lingkungan mulai muncul.
Dinamika biaya tidaklah mudah
Harga paket baterai turun dari sekitar $1.100/kWh pada tahun 2010 menjadi di bawah $140/kWh pada tahun 2023 menurut pelacakan Bloomberg di https://bnef.com - yang mengubah arah ekonomi proyek di berbagai pasar. Namun biaya material menciptakan harga dasar yang tidak dapat diatasi oleh skala manufaktur saja.
Harga litium melonjak drastis pada tahun 2022 sebelum sedikit menurun. Rantai pasokan nikel dan kobalt menghadapi kendala tersendiri. Asumsi bahwa biaya akan terus menurun pada tingkat historis tidak berlaku ketika ketersediaan bahan baku menjadi kendala utama dibandingkan efisiensi produksi.
Beberapa pasar sekarang melihat penyimpanan bersaing dengan perusahaan gas peaker dalam hal ekonomi murni tanpa subsidi. Negara-negara lain masih memerlukan pembayaran kapasitas atau mekanisme lain untuk menutup kesenjangan pendanaan. Perbedaan antara hasil-hasil ini bergantung pada harga listrik setempat, tingkat penetrasi energi terbarukan, kendala transmisi, dan bauran pembangkitan yang ada dengan cara yang tidak bisa direduksi menjadi rumus sederhana.
Kode jaringan tidak dirancang untuk instalasi baterai 300 MW yang dapat mengayunkan 600 MW pada sistem dalam hitungan detik dengan beralih dari pengisian ke pengosongan. Operator transmisi harus menulis ulang skema proteksi dan prosedur pengoperasian. Beberapa daerah beradaptasi dengan cepat. Yang lainnya menciptakan hambatan yang menunda proyek selama bertahun-tahun meskipun kondisi ekonominya memungkinkan.
Perangkat lunak lebih penting daripada yang disadari manusia
Algoritma kontrol membuat atau menghancurkan utilitas-proyek penyimpanan skala. Mengoptimalkan siklus pengisian/pengosongan, mengelola degradasi, berpartisipasi dalam berbagai layanan pasar secara bersamaan, berkoordinasi dengan operator jaringan - kecanggihan sistem ini menentukan apakah proyek memenuhi proyeksi keuangan. Beberapa instalasi awal berkinerja buruk karena strategi pengendalian tidak memadai untuk kompleksitas yang mereka hadapi.
Penumpukan pendapatan terdengar mudah sampai Anda menemukan aturan pasar yang melarang penghitungan kapasitas yang sama beberapa kali atau berpartisipasi di beberapa pasar secara bersamaan. Suatu sistem yang secara fisik mampu menyediakan beberapa layanan mungkin dibatasi secara kontrak atau peraturan untuk memonetisasi hanya satu atau dua layanan. Kendala-kendala ini sangat bervariasi antar yurisdiksi dan berubah ketika regulator mencari cara untuk menangani sumber daya penyimpanan yang tidak sesuai dengan kategori pembangkitan atau beban tradisional.
Teknologi alternatif terus berjuang untuk mendapatkan daya tarik
Baterai aliran, penyimpanan udara bertekanan, penyimpanan energi udara cair - alternatif ini terus dibahas sebagai solusi untuk durasi lebih lama dengan biaya per MWh lebih rendah. Jumlah penerapannya masih kecil.
Highview Power meresmikan fasilitas udara cair berkapasitas 50 MW / 250 MWh di Inggris pada tahun 2022 seperti yang didokumentasikan di https://highviewpower.com, yang mewakili salah satu dari sedikit-alternatif skala komersial selain litium-ion dan pompa air. Apakah hal ini menandakan adopsi yang lebih luas atau tetap merupakan penerapan khusus, bergantung pada lintasan biaya yang belum terwujud.
Ada ketidaksepakatan mendasar mengenai persyaratan durasi. Berapa banyak penyimpanan 8+ jam yang dibutuhkan jaringan listrik dibandingkan sistem berdurasi-yang lebih pendek ditambah sumber daya pelengkap? Studi dari berbagai organisasi menghasilkan kesimpulan yang kontradiktif mengenai persyaratan penyimpanan untuk skenario penetrasi energi terbarukan yang tinggi, dengan selisih yang lebih mencerminkan asumsi mengenai fleksibilitas permintaan, perluasan transmisi, dan kapasitas bahan bakar fosil yang berkelanjutan dibandingkan analisis teknis.
Bank mulai merasa nyaman dengan proyek penyimpanan seiring dengan pertumbuhan rekam jejak operasional, meskipun persyaratan pembiayaan sangat bervariasi. Beberapa pasar memiliki kontrak standar dan preseden yang ditetapkan. Pihak lain memperlakukan setiap proyek sebagai penilaian risiko unik yang memerlukan uji tuntas khusus. Biaya asuransi untuk risiko kebakaran baterai turun seiring dengan peningkatan sistem keselamatan, namun tetap menjadi item yang memengaruhi perhitungan kelayakan.
Jalur pengembangan menunjukkan bahwa instalasi fasilitas sebesar - 500 MW yang tampak tidak realistis satu dekade lalu kini menjadi hal yang rutin, dan proyek berskala-GW sedang dalam tahap perencanaan. Penskalaan ini menghasilkan pengurangan biaya per-MW melalui standardisasi dan infrastruktur bersama sekaligus memusatkan risiko keandalan jaringan di satu titik. Masuk akalnya-pengalihan tersebut bergantung pada pandangan Anda terhadap keandalan teknologi dan persyaratan redundansi jaringan.
Kendala manufaktur lebih parah dari perkiraan
Kapasitas pabrik untuk sel dan sistem meningkat secara substansial namun rantai pasokan tetap terbatas selama lonjakan permintaan. Waktu tunggu untuk komponen utama diperpanjang hingga 12-18 bulan. Kekurangan material menyebabkan penundaan proyek yang tidak ada hubungannya dengan kesiapan teknologi atau ketersediaan pembiayaan.
Tiongkok memproduksi lebih dari 75% produksi sel litium-ion global. Konsentrasi tersebut menciptakan keunggulan biaya melalui skala dan juga kerentanan rantai pasokan tergantung pada perspektif geopolitik. Daerah-daerah lain mengalirkan modal ke dalam produksi dalam negeri, namun mengejar ketertinggalan memerlukan waktu karena pengalaman manufaktur sama pentingnya dengan investasi modal.
Pertimbangan ketahanan iklim menjadi faktor dalam penerapan penyimpanan di luar manfaat integrasi energi terbarukan. Badai musim dingin yang terjadi di Texas pada tahun 2021 menunjukkan bagaimana pembangkit listrik konvensional tidak tersedia pada saat yang paling dibutuhkan. Penyimpanan menyediakan kemampuan pencadangan yang sulit diukur dalam metrik keandalan tradisional namun semakin dihargai oleh regulator dan perusahaan utilitas yang menangani peningkatan frekuensi cuaca ekstrem.
Evolusi teknologi melampaui adaptasi kerangka peraturan. Apa yang masuk akal untuk perencanaan jaringan listrik lima tahun lalu tidak mencerminkan kemampuan atau biaya saat ini. Kesenjangan ini menciptakan peluang bagi proyek yang dapat berjalan dengan cepat sementara perusahaan utilitas yang sudah mapan bekerja melalui siklus perencanaan yang lebih panjang dan proses persetujuan yang tidak dirancang untuk penyimpanan sumber daya.
Perkembangan sektor ini menunjukkan bahwa pertumbuhan pesat akan terus berlanjut, meskipun distribusi antar wilayah dan penerapannya masih tidak merata. Kemampuan teknis sebagian besar telah memenuhi persyaratan - kerangka peraturan dan ekonomi kini lebih menentukan tingkat penerapan dibandingkan kesiapan teknologi.
Partisipasi pasar menjadi rumit dengan cepat
Pasar grosir listrik yang berbeda memiliki aturan yang berbeda mengenai bagaimana penyimpanan dapat berpartisipasi dan layanan apa yang diperhitungkan dalam kewajiban kapasitas. PJM memperlakukan penyimpanan secara berbeda dari CAISO, yang menggunakan struktur berbeda dari ERCOT. Proyek perlu memahami desain pasar lokal sebelum menyelesaikan spesifikasi teknis karena apa yang berhasil di satu pasar mungkin kurang optimal di pasar lain.
Pasar jasa tambahan memberikan pendapatan yang signifikan di beberapa wilayah, namun hampir tidak ada di wilayah lain. Nilai pengaturan frekuensi bervariasi berdasarkan karakteristik jaringan listrik, komposisi armada pembangkit yang ada, dan tingkat penetrasi energi terbarukan. Sebuah proyek yang masuk akal dalam satu interkoneksi mungkin kesulitan untuk mencapai jarak 200 mil di bawah operator jaringan yang berbeda dengan aturan pasar yang berbeda.
Antrean interkoneksi tersumbat karena proyek penyimpanan menunggu studi dampak jaringan dan peningkatan alokasi biaya. Waktu tunggu hingga bertahun-tahun di beberapa wilayah. Sementara itu, teknologi terus meningkat dan biaya terus menurun, yang berarti proyek-proyek yang masuk antrian dua tahun lalu mungkin memerlukan desain ulang untuk menggunakan peralatan yang lebih baru dan lebih murah pada saat proyek tersebut mendapat persetujuan untuk saling terhubung.
Dukungan kebijakan sangat bervariasi
Kredit pajak investasi mengubah perekonomian proyek di beberapa yurisdiksi. Daerah lain bergantung pada pasar kapasitas atau mandat energi terbarukan yang secara tidak langsung memberikan insentif terhadap penyimpanan. Beberapa negara hampir tidak melakukan kebijakan-bijaksana namun masih mengalami penerapan karena fundamental pasar dapat berjalan tanpa subsidi.
Daya tahan dukungan kebijakan sama pentingnya dengan kemurahan hati mereka. Investor memerlukan keyakinan bahwa kerangka kerja tidak akan berubah secara dramatis selama jangka waktu proyek 20 tahun. Perubahan kebijakan yang berlaku surut di beberapa pasar Eropa membuat takut para pengembang dan memperlambat penerapan selama bertahun-tahun bahkan setelah kerangka kerja yang lebih stabil pada akhirnya diterapkan.
Kebijakan-tingkat negara bagian di AS menciptakan persyaratan dan insentif yang campur aduk sehingga menyulitkan strategi pembangunan-skala nasional. Mandat penyimpanan California yang agresif mendorong penerapan awal namun menciptakan hambatan rantai pasokan karena pengembang bersaing untuk mendapatkan kapasitas produksi yang terbatas. Negara-negara lain bergerak lebih lambat dan memperoleh manfaat dari pembelajaran serta peningkatan ketersediaan teknologi.
Proses perencanaan transmisi perlu diperbarui untuk memperhitungkan kemampuan penyimpanan. Perencanaan tradisional mengasumsikan sumber daya pembangkitan tetap berada di lokasi tetap, namun baterai dapat digunakan hampir di mana saja dengan koneksi jaringan listrik. Fleksibilitas ini menciptakan nilai yang belum sepenuhnya dipahami oleh perencana transmisi untuk diterapkan ke dalam model dan manfaat-analisis biayanya.
Keputusan penerapan-di belakang-meter versus-di depan-meter melibatkan berbagai kelompok pemangku kepentingan, struktur pendanaan, dan pengawasan peraturan. Beberapa aplikasi jelas termasuk dalam satu kategori, namun banyak juga yang bisa masuk ke kategori tersebut tergantung pada model kepemilikan dan strategi pengoptimalan pendapatan. Perpecahan antara mode penerapan ini bergeser seiring dengan berkembangnya pasar dan perubahan peraturan.
Persyaratan keselamatan kebakaran terus direvisi seiring dengan bertambahnya pengalaman operasional. Instalasi awal menggunakan sistem manajemen termal yang lebih sederhana yang terbukti tidak memadai dalam mode kegagalan tertentu. Proyek-proyek baru menggabungkan beberapa sistem keselamatan berlebihan yang menambah biaya namun mengurangi premi asuransi dan pengawasan peraturan. Titik keseimbangan antara belanja keselamatan dan risiko yang dapat diterima terus berubah seiring dengan semakin matangnya industri.