A flexibilidade limpa Cop? Solar, eólica e baterias, apoiadas pela cooperação internacional e interconexão da grade, oferecem as melhores soluções. Baixe PDF

A flexibilidade limpa é a chave para fornecer triplicações de capacidade renovável

O foco do clima do Azerbaijão (Cop29) está definido como um momento de clima em clima em “clima global. The Azerbaijani COP Presidency has spearheaded this initiative by proposing two targets:

1. Achieving a Global Energy Storage Capacity of 1,500 GW by 2030
2. Expanding Grid Infrastructure by 25 million kilometres by 2030, and a further 65 million kilometres by 2040

A third proposal – to unlock the potential of a Mercado global de hidrogênio limpo - também seria uma maneira de ajudar a apoiar o crescimento e a integração de mais solar e vento. Se promulgado, esse truque de hat-trick de propostas ajudará a se preparar para um sistema de eletricidade dominado pela energia solar e eólica. 

Este relatório analisa a entrega dessas descobertas. Ele descobre que a meta de armazenamento é alcançável com confiança e provavelmente muito modesta, mas a meta da grade exigirá o maior avanço, e a expansão dos eletrolisadores de hidrogênio é altamente incerta.

Obter metas acordadas para armazenamento e grades é fundamental para permitir uma triplicação de capacidade renovável até 2030

Em 16 de outubro, a POWLETIDE POLDABILIDADE DE COP29, se acordou a preledida e a POWLATIDE, se acordou a preledida, se acordou a POMPLEIRA: Sistema:published two ambitious goals that – if agreed and implemented – would add significant flexibility to the global power system:

• Atingindo a capacidade global de armazenamento de eletricidade de 1.500 GW até 2030

• Expandindo a infraestrutura da grade em 25 milhões de quilômetros até 2030, e mais 65 milhões em 2040

A third proposal – to unlock the potential of a global clean hydrogen market – should also help. 

juntos, o hat-trick de propostas irá coletivamente um longo caminho para permitir a enorme construção planejada de energia solar e eólica. 

A PRESIDÊNCIA DE COP AZERBAIJANI também Publicado Um texto mais completo de recomendações para cada uma dessas declarações e penhores, incluindo uma lista de verificação de 11 anos.

1,500 GW of storage

The Azerbaijani Proposta “Visa aumentar o armazenamento global de energia seis vezes acima dos níveis 2022, atingindo 1.500 gigawatts até 2030”. Isso é consistente com a via zero líquida da IEA Modelagem. 

Nos próximos anos, isso significa construir 1 MW de armazenamento a cada 5 MW de renováveis. Isso ocorre porque 1.232 GW de novo armazenamento é necessário de 2024 a 2030 para atingir o total de 1.500 GW, ao mesmo tempo que o construção de 6.754 GW de renováveis ​​para obter um triplo em 2030. A razão pela qual não é uma demanda de 1: 1 é que o armazenamento é apenas uma das ferramentas na caixa de ferramentas necessárias para garantir que a oferta full é a correspondência da eletricidade. Não há nada no alvo para sugerir a duração do armazenamento, que pode variar de poucas horas com baterias a durações mais longas com hidrelétricas e outras tecnologias em desenvolvimento. As baterias de lítio para armazenamento de grade já estão predominantemente livres de níquel e cobalto, que carregam problemas da cadeia de suprimentos; O

What technology?

The vast majority of this capacity will likely be lithium batteries. Lithium batteries for grid storage are already predominately free of both nickel and cobalt, which both carry supply chain issues; the IEA mostrou que 80% das baterias de armazenamento de grade instaladas em 2023 eram a tecnologia de fosfato de ferro (LFP) de lítio. O íon de sódio mais barato “baterias de sal” já são Iniciando Para serem fabricados em escala para armazenamento da grade, o que significa que alguns até estarão livres de lítio. 

O armazenamento bombeado continuará sendo construído - há 155 GW atualmente em construção, de acordo com Monitor de energia global, quase todos na Ásia. (

Given the geographical, social and ecological constraints on the expansion of pumped hydro, other forms of longer duration energy storage ( LDES) também são necessários para a transição. Existem inúmeras tecnologias no desenvolvimento em vários estágios de maturidade, mas nenhuma ainda está implantando em escala. Portanto, é necessário apoio do governo para ajudar a permitir a pesquisa e o desenvolvimento, projetos piloto e expansão. Há todas as chances que uma ou mais dessas tecnologias se tornará uma tecnologia obrigatória nos anos 2030. Isso deixa 1.232 GW de armazenamento que ainda precisa ser construído de 2024 a 2030.

Is 1500 GW achievable by 2030?

The IEA shows there was 268 GW installed in 2023 – 181 GW of pumped storage and 87GW of batteries. This leaves 1,232 GW of storage that still needs to be built from 2024 to 2030. 

O alvo de armazenamento de 1.500 GW precisaria, portanto, 176 gw de armazenamento para ser construído em média por ano de 2024 a 2030. são medidos em energia e também em energia; portanto, quatro horas de armazenamento de 176 GW são equivalentes a 704 GWh em termos de energia. Quatro horas de armazenamento foram escolhidas porque foi vista como ideal em um recentebatteries installed last year.

Batteries are measured in power and also in energy, so four hours of storage of 176 GW is equivalent to 704 GWh in energy terms. Four hours of storage was chosen because it was seen as optimal in a recent Paper; Ele mostrou que uma hora de baterias com vento e solar é um acéfalo, acrescentando 49%às receitas da geração de eletricidade e que quatro horas de baterias ainda estão aumentando o valor, adicionando mais 23%-32%. 

O lado da oferta está longe de ser restrito. De acordo com Bloomberg, até 2025, a capacidade anual de fabricação de baterias pode exceder a demanda de bateria em 6.000 GWh. Obviamente, as fábricas não funcionarão perfeitamente com 100% de utilização, e nem todas devido a ficar on -line no próximo ano podem realmente fazê -lo. No entanto, isso deve dar algum sentido de que a meta de 1.500 GW é, de fato, possível. Os preços das células da bateria de lítio LFP caíram 39% nos 12 meses que antecederam setembro de 2024, de US $ 96/kwh para US $ 59/kWh. Por exemplo, nos EUA, dos projetos solares que foram adicionados ao

This means the 1,500 GW storage goal – if met solely with 4-hour batteries – could in principle be met eight times over with the spare battery manufacturing capacity available as of next year alone. Of course, factories will not run perfectly at 100% utilisation, and not all due to come online by next year may actually do so. Nonetheless, this should give some sense that the 1,500 GW goal is, indeed, possible.

Meanwhile, price falls make this more likely. LFP lithium battery cell prices fell by 39% in the 12 months leading up to September 2024, from $96/kWh to $59/kWh.

What’s more, the storage target looks possible because larger-scale solar projects are increasingly planned to be built with batteries. For example, in the US, of the solar projects that were added to the Fila da grade Em 2023, 75% (765 projetos) foram planejados com baterias. cenário de políticas. Isso não está insuperávelmente aquém dos 1.260 GW em seu cenário zero líquido. E os 155 GW de hidrelétrica bombeados atualmente em construção complementarão a expansão da bateria. Os baixos preços da eletricidade nas horas ensolaradas estão fornecendo o incentivo financeiro certo para construir armazenamento quando a nova energia solar é instalada. No entanto, esse não é o caso em todos os lugares, e muitas regras e regulamentos geralmente atrapalham a desaceleração da construção da bateria.

The latest IEA World Energy Outlook shows 853 GW of batteries are expected to be installed by 2030 in their current policies scenario. This is not insurmountably short of the 1,260 GW in their Net Zero scenario. And the 155 GW of pumped hydro currently under construction will complement battery expansion.

The policy landscape to enable batteries to be built is good in many countries, and market forces are playing an important role too. Low electricity prices in the sunny hours are providing the right financial incentive to build storage when new solar is installed. However, this is not the case everywhere, and lots of rules and regulations often get in the way of slowing down battery build-out.

If the right policies are enabled, the 1500 GW goal is not only achievable, it is possible to significantly exceed this.

Grades expandindo

The Azerbaijani PROGRAMA DE GRIDES propõe: “Para aprimorar a energia de 30 milhões de grades, o que se compromete com a rede de grades em uma rede de grades de 20 milhões de liberações e remédios para a grade de 30 milhões de liberações que se comprometem com a rede de grades de 30 milhões. Adicione ou reformulando mais 65 milhões de quilômetros até 2040 para alinhar-se com as emissões de zero líquido até 2050. ”

para“ adicionar ou reformar ”25 milhões de quilômetros de grades em 2030 em 2030 anos em que a 830 em 2030 em 2030, em 830, a 830 em 2030 em 2030 em 2010 em que é uma phrase“ em 2030 ”da 2030 em 2010, que é de 2030 anos. análise). Isso é 50% maior que os 1,8 milhão de km construídos em média nos últimos 10 anos anteriores a 2021.IEA analysis). This is 50% higher than the 1.8 million km built on average in the last 10 years prior to 2021.

Relacionado, o rascunho de promessa também propõe “zonas e corredores de energia verde” para “agir como hubs centralizados, onde a geração de energia sustentável é maximizada e permitir a transmissão de renda em relação a grandes distâncias e bordas”.

The grid target follows Análise pela IEA, que recomendou esse nível de investimento. Inclui distribuição (historicamente 90% das grades de energia) e grades de transmissão. 

A AIE está tão preocupada com a lentidão da expansão da grade que modelou um cenário de "atraso da grade", que mostrou que a tripla de capacidade renovável até 2030 não seria possível. Isso, diz isso, manteria 1,5 ° C fora do alcance, diminuindo a captação de renováveis ​​e aumentando o uso de combustíveis fósseis. O problema já está se manifestando. Pelo menos 3.000 GW de projetos de energia renovável, dos quais 1.500 GW estão em estágios avançados, estão esperando em filas de conexão de grade. Devido a essas diferenças-especialmente as escalas de tempo mais longas para a implantação-o argumento de política forte é ainda mais convincente do que para as baterias. Exceda a demanda.

How is the grid problem different from battery?

Building grids is a different challenge from deploying batteries. Because of these differences – especially the longer timescales to deployment – the case for strong policy is even more convincing than it is for batteries.

Batteries

1. Simple planning: local permit needed.
2. Nice-to-have: can add value to new solar + wind installations plus providing benefits such as peak energy cost reductions and grid stability.
3. Manufacturing capacity exceeds demand.
4. ajustes de política necessários para incentivar o investimento. 
5. Investment case attractive: especially with the falling cost of batteries. 

Grades

1. Planejamento lento: anos de aplicativos de pesquisa e planejamento necessários para obter a rota completa certa aprovada. Para interconexão transfronteiriça, as negociações podem levar mais tempo.
   
2. Must-have: Novo solar conectado à grade + vento não pode ser construído sem uma conexão de grade. 
3. Supply chain constrained for cabling and transformers. 
4. Principais alterações políticas são frequentemente necessárias: as empresas de grade geralmente são monopólios, lentas e resistentes à mudança. As baterias adicionadas à energia solar em escala de utilidade permitiriam que mais eletricidade viajasse pelas mesmas linhas, achatando picos na potência fornecida; e baterias adicionadas ao solar na cobertura forneceria eletricidade durante a noite para minimizar a conexão da grade necessária. barreiras. ” Ao contrário da proposta de armazenamento e grades, isso não possui um objetivo quantificável. 
5. Investment cases are often constrained by regulation.

The good news is that overachieving on batteries with solar may actually reduce the need for so much grid investment. Batteries added to utility-scale solar would enable more electricity to travel through the same lines by flattening peaks in the power supplied; and batteries added to rooftop solar would provide electricity throughout the evening to minimise the grid connection needed.

Hydrogen Action

The Azerbaijani proposal would “unlock the potential of a global market for clean hydrogen and its derivatives with guiding principles and priorities, to address regulatory, technological, financing, and standardisation barriers.” Unlike the storage and grids proposal, this does not have a quantifiable objective. 

It is also unspecific about how the hydrogen would be produced, referring repeatedly to “renewable, clean/zero-emission and low-carbon hydrogen and its derivatives” – a phrase that can include both ‘green’ hydrogen made by using clean electricity to split water, and/ or ‘blue’ or ‘fossil hydrogen’ made by splitting fossil gas into its components of carbon and hydrogen and storing O carbono (como CO2) subterrâneo. Para esta seção, focamos no hidrogênio "verde", pois desempenharia um papel mais sutil no setor de energia e é muito mais provável do que o hidrogênio fónio de apresentar declínios de custo. Primeiro, ajudaria a estimular o desenvolvimento renovável com o objetivo específico de gerar hidrogênio verde. 

It would help triple renewables in two ways. First, it would help spur renewable development with the specific purpose of generating green hydrogen. 

Segundo, os eletrolisadores de baixa utilização comprariam eletricidade barata em momentos de alto suprimento para produzir hidrogênio verde, evitando redução dispendiosa de solar e vento. Isso fornece uma fonte potencialmente grande de flexibilidade limpa para sistemas de energia com um vento muito alto e compartilhamento solar. O hidrogênio verde pode ser queimado em uma usina a gás para devolver a eletricidade de volta à grade quando há pouco vento ou sol, de modo que o hidrogênio é usado como armazenamento durante semanas e meses. A implantação é extraordinariamente incerta. 

How might electrolysers help by 2030?

The IEA Net Zero pathway models 558 GW of electrolysers installed by 2030. However, the situation on electrolyser deployment is extraordinarily uncertain. 

Primeiro, a taxa de construção é lenta. Apenas 5 GW (menos de 1% da implantação na via zero líquida) prevê -se ser construída durante 2024, e apenas mais 20 GW passam por ter passado uma decisão de investimento financeiro, de acordo com o IEA. 

Por outro lado, existem fábricas e projetos quase suficientes planejados no papel para alcançar a via zero líquida. Há 166 GW/ano de capacidade de fabricação de fábricas eletrolisador que foi anunciada para ser construída até 2030, de acordo com a AIE, em comparação com 179 GW necessária até 2030 - embora apenas um terço tenha tido uma decisão de investimento financeiro. Existem também 516 GW de projetos de eletrolisador que foram anunciados para serem construídos até 2030, de acordo com a AIE, em comparação com os 558 GW na via zero líquida.

depende muito do custo. Se os eletrolisadores devem funcionar apenas para uma pequena proporção de horas em que a eletricidade é muito barata, eles precisam ser muito baratos. No momento eles não estão; Talvez à medida que a expansão da fabricação e a magia da inovação continuem, os custos cairão significativamente. No entanto, existe sem dúvida um nicho grande para o hidrogênio - principalmente, para descarbonizar a produção de hidrogênio hoje, que emite tantos gases de efeito estufa quanto a Indonésia e a França

The heady days of hydrogen hype are over, and the low rates of build rate seen currently could indicate that the IEA’s modelled figure of 558 GW of electrolysers by 2030 is unrealistic. However there is undoubtedly a large niche for hydrogen – not least, to decarbonise the production of hydrogen today, which emits as much greenhouse gases as Indonesia and France Combinado. 

Qualquer que seja o tamanho do mercado de hidrogênio verde, a construção de eletrolisadores que podem funcionar de maneira flexível para levar uma geração renovável sobressalente em tempos de excesso, os tornaria uma ferramenta importante na caixa de ferramentas de flexibilidade limpa. Limpe a caixa de ferramentas de flexibilidade.

COP29 has an opportunity to broaden the focus beyond just grids and storage – to bring attention to the whole clean flexibility toolbox.

A urgência para flexibilidade mais limpa está crescendo à medida que a implantação solar e de vento acelera. A flexibilidade limpa não é apenas grades e armazenamento. O COP29 oferece uma oportunidade ideal para ampliar a discussão sobre flexibilidade limpa para toda a caixa de ferramentas de flexibilidade limpa. Existem duas categorias importantes de flexibilidade além do armazenamento e grades. 

The clean flexibility toolbox

Ember’s explainer on clean flexibility details the whole toolbox of flexibility options. There are two important categories of flexibility beyond storage and grids. 

Primeiro é a flexibilidade do lado da demanda: usando sinais de preço para passar eletricidade mais barata aos consumidores quando está ensolarado e ventoso, para que a demanda de eletricidade corresponda melhor à oferta de eletricidade. Segundo é a flexibilidade da oferta: toda a suprimento de capacidade de geração precisa ser o mais flexível possível, seja plantas fósseis mais antigas, novas plantas de captura de carbono ou a flexibilidade do próprio solar e do próprio vento.

A oportunidade COP29

A presidência COP29 já deu um grande passo para obter grades e armazenamento na agenda. Se for capaz de obter um acordo sobre suas promessas e potencialmente ver a linguagem sobre a importância do armazenamento e as grades incluídas no documento de resultado da COP, isso marcaria o progresso real ao destacar a importância de duas das ferramentas mais importantes sobre flexibilidade limpa. 

No entanto, há uma oportunidade de ampliar isso em torno do conjunto completo de soluções de flexibilidade limpa. Definir uma meta em torno da flexibilidade do lado da demanda ou da flexibilidade de oferta talvez apresente mais um desafio. O consenso global sobre o papel crucial dessas ferramentas ajudaria a criar um entendimento comum do kit de ferramentas de flexibilidade limpa. Em 2023,

The urgency

The clean flexibility debate is increasingly urgent. In 2023, seis países geraram 40% ou mais de sua eletricidade a partir de solar e vento. Até 2030, o todo Mundo em média será de 40% se um triplo de capacidade renovável for alcançado.

A UE fornece um exemplo; Já nos últimos 12 meses, viu solar e o vento atingirem 65% do total de produção horária de eletricidade em toda a UE. A UE está planejando promover ainda mais Double sua confiança solar e eólica até 2030 (de 27% da produção anual de eletricidade no ano passado para 52%). É fácil ver como a flexibilidade se tornará rapidamente ainda mais urgente nos próximos anos. 

em outubro de 2024, o IEA Revisado para cima sua expectativa para 2030 de capacidade renovável sob políticas atuais e agora a coloca em 9.800 GW, não muito aquém dos 11.000 necessários para uma tripla de capacidade renovável global. Isso foi liderado pela Solar, que foi aumentado em 24%, em comparação com o relatório da AIE no ano passado. 

Agora que o mundo está se tornando real em renováveis, a urgência de entender e agir sobre a melhoria da flexibilidade limpa tornou -se mais pertinente do que nunca. Como

Supporting materials

Downloads

Agradecimentos

Imagem da capa

A nova construção de linhas de alta tensão em Rumptendorf, Alemanha

Crédito: AGENCJA FOTOGRAFICZNA CARO / Alamy Photo Photo |