電池為住宅太陽能必需品?美研究指裝設後能源投資報酬率反降

作者 | 發布日期 2019 年 04 月 11 日 14:05 | 分類 太陽能 , 能源科技 follow us in feedly

通常在自家屋頂裝設太陽能板後,可能會想說再加碼裝設儲能系統,以達到電力自給自足、節省一大筆電費等效用,然而若以環境效益來看,太陽能系統就一定要搭配儲能系統嗎?美國史丹佛大學最新研究指出,住宅太陽能裝設儲能系統後,能源投資報酬率比單獨太陽能系統還要低 21%。




能源投資報酬率(EROI)是透過「產出能量」除以「過程投入能量」來衡量或是比較各種能源系統,比值愈高就愈有開發的價值。雖然相同發電系統可能有不同的技術跟壽命,資料數據取得與如何估算都會讓最終的比值出現變化,但仍是一種評估能源效益的方法。

近年鋰離子電池成本漸漸下降,均化成本(LCOE)已在 2018 年前 6 個月下降 35% 至每 MWh187 美元,只不過電池生產與製造都是整體成本的其中一環,因此史丹佛大學開始著手研究,想看看裝設電池系統後,住宅太陽能的 EROI 會產生什麼變化。

根據團隊在英國皇家化學學會發表的論文,他們調查美國五州的住宅太陽能系統輸出,若是屋主沒有安裝儲能系統、設有電網饋線,EROI 最低出現在北邊的阿拉斯加,數值為 14,最高則是南方亞利桑那州的 27,而再裝設電池儲能系統後,研究結果跟預期的似乎不大一樣:EROI 大幅下降。

團隊指出,屋主裝設電池後會增加自消耗(self-consumption),使 EROI 平均下降超過 20%。其中主因有兩項,其一,目前鋰離子電池製程多少會跟化石燃料有關,環境成本會增加,其二則是因為電池在充放電過程中的能量損失不同,像是電池充電所需的能量就比放電還要多 8%,因此雖然儲能系統讓住戶可以立刻使用電力,但是以電力損耗來說,直接將電力輸送到電網還是較少。

但這並不代表不適合安裝儲能系統,這要看家中是否有連接電網的電線,史丹佛大學研究指出,假如家中沒有饋線、也沒有電池系統,那麼太陽能多餘電力就無處可去,更是另一種浪費,這時 EROI 會降至最低,阿拉斯加為 7、最高的佛州也僅有 14,這時候裝設電池系統反而會提高 EROI。

不過研究最終還是得回歸到整體現況,對於整體電力系統來說,裝設儲能系統將能提高電力的調度能力跟穩定性,不然基本上傳統電網都無法輕鬆面對短時間大量湧入的住宅太陽能或公用事業太陽能電力,僅能暫時關閉部分綠能機組以減少電輸出,避免電網與電力設備受損,而團隊也同時提到,電池系統的研究不能停,還需要再加以改善電池的電力輸出、充放電效率以及壽命。

(首圖來源:pixabay

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