研究：电池与电解槽的科学布局

能源转型的实施效率不仅取决于风力发电机和太阳能装置的建设速度以及电网的适配程度，另一个重要因素是如何明智地利用弃电，即在风力和阳光充足时日益增多的电力过剩。

德国汉诺威莱布尼茨大学（LUH）和哈默尔恩太阳能研究所（ISFH）的一个研究小组在一项新研究中表明，有针对性地布置电池存储和用于制氢的电解槽可以避免数十亿欧元的流失。

核心信息：在有足够灵活性的地方，不必丢弃电力或更昂贵地进口电力。

这三位研究人员在他们的研究中模拟了到 2050 年德国电力系统的发展，并优化了两种关键存储技术的位置和运行方式：用于昼夜平衡的大型电池和将过剩电力转化为绿氢的电解槽，这种氢可以储存数周，既可以用于“再发电”，也可以用于工业。

在“优化方案”中，电解槽主要位于德国风力充足的北部，而电池存储则更多地位于南部，那里有大量的光伏发电接入。这大大减少了限电的需求，即由于电网过载而“丢弃”可再生电力的情况。

研究人员表示：“如果能源系统配备了理想的存储设施，那么即使风很大，也会看到更少的风力发电机闲置。目前，有时为了防止电网中电力过多导致过载，不得不这样做。”

警告不要“盲目”扩张

其规模值得关注：到 2050 年，为了高效利用，大约 35% 的可再生电力产出必须首先被储存或转化为氢。研究表明，如果不这样做，转型的总成本将增加高达 600 亿欧元，这主要是因为在电力短缺时需要从邻国额外进口电力。

因此，研究作者建议，这两种灵活性选择的扩张不应“盲目”进行，而应从系统服务的角度进行调控。该研究的第一作者亚历山大・马纳强调：“氢设施和存储设施的扩张延迟或规模过小，不仅会增加转型成本，还会使德国更难实现其气候目标。”

这些结果触及了当前能源政策的一个痛点。2024 年，可再生能源首次以约 62% 的比例满足了近三分之二的公共电力消耗，这一纪录同时也暴露了基础设施的弱点。

因为风能和太阳能在能源结构中占比越高，电网在局部就越容易达到极限。届时，运营商必须削减甚至完全关闭其可再生能源设施。

德国联邦网络局在其电力市场平台“Smard”上的数据显示了这种瓶颈管理的成本。2023 年，“电网瓶颈管理”的成本总计达 31 亿欧元，即在特定地区限制过剩电力以及启动常规发电厂以防止其他地区电力短缺的成本。

通过本地灵活性（包括存储、电解和负荷管理）以及进一步的电网扩张，可以降低这些支出。

风力峰值流向电解槽，太阳能峰值流向电池

这项新研究加入了关于气候中和的战略辩论。目前，电池存储基础的增长速度比几年前预期的要快。德国的装机容量增长了约 50%，这主要得益于太阳能装置所有者的家庭存储以及首批用于电网稳定的大型项目。

2024 年底，行业报告显示固定式存储容量约为 18000 兆瓦时。但对于电网和系统稳定性而言，越来越重要的是大型、有利于电网的存储设施，它们在中午时段平抑光伏发电峰值并提供调节能源。

然而，氢的生产进展缓慢。尽管联邦政府计划到 2030 年实现至少 10000 兆瓦的国内电解能力，但在实践中仍存在问题：项目虽在规划中，但实施多次延迟，因为投资安全性和买家尚不明确。

根据目前提出的研究，到 2050 年，氢方面还需要更高的容量，即约 70000 兆瓦。

但重要的认识是：必要的灵活性不能替代电网扩张，而是对其进行补充。当前的电网发展计划描述了直到 2040 年代的线路扩张。但即使该计划得到完全和及时的执行，仍然需要在本地存储电力或将其转化为氢。

研究的建议正是针对这一点：在风力充足的地方进行电解；在出现太阳能峰值的地方安装电池。

目前所缺少的是一个精确的、区域协调的“灵活性战略”，将审批、市场激励和电网规划结合起来，以便存储设施和电解器不仅能建成，而且能建在正确的位置并以正确的方式运行。

【信息来源：klimareporter】