I loko o nā makahiki he 50 i hala iho nei, ua piʻi mau ka hoʻohana ʻana i ka uila honua, me ka manaʻo ʻia he 25,300 terawatt-hola ka hoʻohana ʻana i ka makahiki 2021. Me ka hoʻololi ʻana i ka ʻoihana 4.0, aia ka piʻi ʻana o nā koi ikehu ma ka honua holoʻokoʻa. Ke piʻi nei kēia mau helu i kēlā me kēia makahiki, ʻaʻole i hoʻokomo ʻia nā koi mana o nā ʻoihana ʻoihana a me nā ʻoihana hoʻokele waiwai ʻē aʻe. Ua hui pū ʻia kēia neʻe ʻana o ka ʻoihana a me ka hoʻohana ʻana i ka mana kiʻekiʻe me nā hopena loli o ke aniau ma muli o ka nui o nā hoʻokuʻu ʻana o nā kinoea ʻōmaʻomaʻo. I kēia manawa, hilinaʻi nui ka hapa nui o nā hale hana mana a me nā hale hana i nā kumu wahie fossil (ʻaila a me ke kinoea) e hoʻokō i kēlā mau koi. Pāpā kēia mau hopohopo e pili ana i ke aniau i ka hana hou ʻana o ka ikehu me ka hoʻohana ʻana i nā ʻano maʻamau. No laila, ua lilo ka hoʻomohala ʻana i nā ʻōnaehana mālama ikehu pono a hilinaʻi hoʻi i mea nui e hōʻoia i ka lako mau a hilinaʻi o ka ikehu mai nā kumu hou.
Ua pane mai ka ʻāpana ikehu ma ka neʻe ʻana i ka ikehu hou a i ʻole nā hoʻonā "ʻōmaʻomaʻo". Ua kōkua ʻia ka hoʻololi ʻana e nā ʻano hana hana i hoʻomaikaʻi ʻia, e alakaʻi ana no ka laʻana i ka hana ʻana i nā pahi turbine makani. Eia kekahi, ua hiki i nā mea noiʻi ke hoʻomaikaʻi i ka pono o nā cell photovoltaic, e alakaʻi ana i ka hana ikehu maikaʻi aʻe no kēlā me kēia wahi hoʻohana. I ka makahiki 2021, ua piʻi nui ka hana uila mai nā kumu photovoltaic solar (PV), e hōʻea ana i kahi moʻolelo 179 TWh a e hōʻike ana i ka ulu ʻana o 22% i hoʻohālikelike ʻia me 2020. ʻO ka ʻenehana PV solar i kēia manawa he 3.6% o ka hana uila honua a ʻo ia ke kolu o ke kumu ikehu hou nui loa ma hope o ka hydropower a me ka makani.
Eia nō naʻe, ʻaʻole kēia mau holomua e hoʻoponopono i kekahi o nā hemahema kūlohelohe o nā ʻōnaehana ikehu hou, ʻo ia hoʻi ka loaʻa ʻana. ʻO ka hapa nui o kēia mau ʻano hana ʻaʻole hana i ka ikehu ma ke koi e like me nā mea kanu mana lanahu a me ka ʻaila. Loaʻa nā hopena ikehu lā i ka lā a pau me nā ʻano like ʻole ma muli o nā kihi hoʻomālamalama o ka lā a me ke kūlana o nā panela PV. ʻAʻole hiki iā ia ke hana i kekahi ikehu i ka pō ʻoiai ua emi nui kāna hana i ka wā hoʻoilo a i nā lā ao loa. Hoʻopilikia pū ka mana makani mai nā loli ma muli o ka wikiwiki o ka makani. No laila, pono e hoʻopili ʻia kēia mau hoʻonā me nā ʻōnaehana mālama ikehu i mea e hoʻomau ai i ka lako ikehu i nā wā hana haʻahaʻa.
He aha nā ʻōnaehana mālama ikehu?
Hiki i nā ʻōnaehana mālama ikehu ke mālama i ka ikehu i mea e hoʻohana ʻia ai ma kahi pae ma hope. I kekahi mau hihia, e loaʻa kahi ʻano hoʻololi ikehu ma waena o ka ikehu i mālama ʻia a me ka ikehu i hāʻawi ʻia. ʻO ka laʻana maʻamau nā pila uila e like me nā pila lithium-ion a i ʻole nā pila lead-acid. Hāʻawi lākou i ka ikehu uila ma o nā hopena kemika ma waena o nā electrodes a me ka electrolyte.
ʻO nā pila, a i ʻole BESS (ʻōnaehana mālama ikehu pila), ke ʻano mālama ikehu maʻamau i hoʻohana ʻia i nā noi o kēlā me kēia lā. Aia kekahi ʻōnaehana mālama e like me nā mea kanu hydropower e hoʻololi i ka ikehu hiki o ka wai i mālama ʻia i loko o kahi pā i ikehu uila. ʻO ka wai e hāʻule ana i lalo e hoʻohuli i ka huila lele o kahi turbine e hana ana i ka ikehu uila. ʻO kekahi laʻana, ʻo ia ke kinoea i hoʻopaʻa ʻia, ma hope o ka hoʻokuʻu ʻia ʻana e hoʻohuli ke kinoea i ka huila o ka turbine e hana ana i ka mana.
ʻO ka mea e hoʻokaʻawale ai i nā pila mai nā ʻano mālama ʻē aʻe, ʻo ia ko lākou mau wahi hana. Mai nā mea liʻiliʻi a me ka lako mana kaʻa a hiki i nā noi hale a me nā mahi lā nui, hiki ke hoʻohui pono ʻia nā pila i kekahi noi mālama ma waho o ka pūnaewele. Ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, pono nā ʻōnaehana hydropower a me nā ea i hoʻopaʻa ʻia i nā ʻōnaehana nui a paʻakikī no ka mālama ʻana. Ke alakaʻi nei kēia i nā kumukūʻai kiʻekiʻe loa e pono ai nā noi nui loa i mea e kūpono ai.
E hoʻohana i nā hihia no nā ʻōnaehana mālama ma waho o ka pūnaewele.
E like me ka mea i ʻōlelo ʻia ma mua, hiki i nā ʻōnaehana mālama ma waho o ka grid ke hoʻomaʻamaʻa i ka hoʻohana ʻana a me ka hilinaʻi ʻana i nā ʻano ikehu hou e like me ka mana o ka lā a me ka makani. Eia nō naʻe, aia kekahi mau noi ʻē aʻe e hiki ke pōmaikaʻi nui mai ia mau ʻōnaehana.
ʻO ka pahuhopu o nā pūnaewele mana o ke kūlanakauhale ke hāʻawi i ka nui kūpono o ka mana e pili ana i ka lako a me ke koi o kēlā me kēia kūlanakauhale. Hiki ke loli ka mana e pono ai i ka lā a pau. Ua hoʻohana ʻia nā ʻōnaehana mālama ma waho o ka pūnaewele e hoʻēmi i nā loli a hāʻawi i ka paʻa hou aʻe i nā hihia o ka koi kiʻekiʻe. Mai kahi ʻano ʻokoʻa, hiki i nā ʻōnaehana mālama ma waho o ka pūnaewele ke lilo i mea pono loa e uku no kekahi hewa loea i manaʻo ʻole ʻia ma ka pūnaewele mana nui a i ʻole i ka wā mālama i hoʻonohonoho ʻia. Hiki iā lākou ke hoʻokō i nā koi mana me ka ʻole o ka ʻimi ʻana i nā kumu ikehu ʻē aʻe. Hiki i kekahi ke haʻi aku no ka laʻana i ka ʻino hau o Texas i ka hoʻomaka o Pepeluali 2023 i waiho ai ma kahi o 262 000 poʻe me ka ʻole o ka mana, ʻoiai ua hoʻopaneʻe ʻia nā hoʻoponopono ma muli o nā kūlana paʻakikī o ke aniau.
ʻO nā kaʻa uila kekahi noi ʻē aʻe. Ua hoʻoikaika nui nā kānaka noiʻi e hoʻomaikaʻi i ka hana ʻana o nā pila a me nā hoʻolālā hoʻouka/hoʻokuʻu ʻana i mea e hoʻonui ai i ke ola a me ka nui o ka mana o nā pila. Aia nā pila Lithium-ion ma ke alo o kēia kipi liʻiliʻi a ua hoʻohana nui ʻia i nā kaʻa uila hou akā i nā kaʻa uila hoʻi. ʻOi aku ka maikaʻi o nā pila ma kēia hihia hiki ke alakaʻi i kahi mileage nui aʻe akā hoʻemi pū i nā manawa hoʻouka me nā ʻenehana kūpono.
Ua pōmaikaʻi nui nā holomua ʻenehana ʻē aʻe e like me nā UAV a me nā robots kelepona mai ka hoʻomohala ʻana i ka pila. Hilinaʻi nui kā lākou mau hoʻolālā neʻe a me nā hoʻolālā kaohi i ka hiki o ka pila a me ka mana i hāʻawi ʻia.
He aha ka BESS
ʻO BESS a i ʻole ka ʻōnaehana mālama ikehu pākahiko he ʻōnaehana mālama ikehu hiki ke hoʻohana ʻia e mālama i ka ikehu. Hiki ke loaʻa kēia ikehu mai ka pūnaewele nui a i ʻole mai nā kumu ikehu hou e like me ka ikehu makani a me ka ikehu lā. Hana ʻia ia me nā pākahiko he nui i hoʻonohonoho ʻia i nā hoʻonohonoho like ʻole (moʻo/parallel) a me ka nui e pili ana i nā koi. Hoʻopili ʻia lākou i kahi inverter i hoʻohana ʻia e hoʻololi i ka mana DC i ka mana AC no ka hoʻohana ʻana. Hoʻohana ʻia kahi ʻōnaehana hoʻokele pākahiko (BMS) e nānā i nā kūlana pākahiko a me ka hana hoʻouka/hoʻokuʻu.
Ke hoʻohālikelike ʻia me nā ʻōnaehana mālama ikehu ʻē aʻe, he maʻalahi loa lākou e kau/hoʻohui a ʻaʻole koi i kahi ʻōnaehana pipiʻi loa, akā hele mai nō lākou i kahi kumukūʻai nui a koi aku i ka mālama mau ʻia ma muli o ka hoʻohana ʻana.
Nā ʻano hana nui a me ka hoʻohana ʻana o BESS
ʻO kahi kiko koʻikoʻi e hoʻoponopono ai i ka wā e hoʻokomo ai i kahi ʻōnaehana mālama ikehu pākahiko ʻo ia ka nui. Ehia mau pākahiko e pono ai? Ma ke ʻano hoʻonohonoho hea? I kekahi mau hihia, hiki i ke ʻano o ka pākahiko ke pāʻani i kahi kuleana koʻikoʻi i ka wā lōʻihi e pili ana i ka mālama kālā a me ka pono.
Hana ʻia kēia ma kēlā me kēia hihia no ka mea hiki ke hoʻololi ʻia nā noi mai nā hale liʻiliʻi a hiki i nā hale hana ʻoihana nui.
ʻO ke kumu ikehu hou maʻamau no nā ʻohana liʻiliʻi, ʻoi aku hoʻi ma nā wahi kūlanakauhale, ʻo ia ka lā e hoʻohana ana i nā panela photovoltaic. Ma ke ʻano laulā, e noʻonoʻo ka ʻenekinia i ka awelika o ka hoʻohana ʻana o ka mana o ka ʻohana a loiloi i ka irradiance o ka lā ma ka makahiki no kahi kikoʻī. Ua koho ʻia ka helu o nā pila a me kā lākou hoʻonohonoho grid e kūlike me nā koi o ka ʻohana i ka wā o ka lako mana lā haʻahaʻa loa o ka makahiki me ka ʻole o ka hoʻokahe piha ʻana i nā pila. Ke manaʻo nei kēia he hopena e loaʻa ai ke kūʻokoʻa piha o ka mana mai ka grid nui.
ʻO ka mālama ʻana i kahi kūlana kaulike o ka hoʻopiha ʻana a i ʻole ka hoʻokuʻu ʻole ʻana i nā pila he mea ia e kūʻē paha i ka naʻau i ka wā mua. Ma hope o nā mea a pau, no ke aha e hoʻohana ai i kahi ʻōnaehana mālama inā ʻaʻole hiki iā mākou ke unuhi i kona hiki piha? Ma ke kumumanaʻo he hiki, akā ʻaʻole paha ia ke ʻano e hoʻonui ai i ka hoʻihoʻi ʻana ma ka hoʻopukapuka kālā.
ʻO kekahi o nā hemahema nui o BESS ʻo ia ke kumukūʻai kiʻekiʻe o nā pila. No laila, he mea nui ke koho ʻana i kahi maʻamau hoʻohana a i ʻole kahi hoʻolālā hoʻouka/hoʻokuʻu e hoʻonui ai i ke ola o ka pila. No ka laʻana, ʻaʻole hiki ke hoʻokuʻu ʻia nā pila waikawa kēpau ma lalo o 50% o ka hiki me ka ʻole o ka hōʻino ʻia ʻana. ʻOi aku ka nui o ka ikehu o nā pila Lithium-ion, lōʻihi ke ola o ke kaʻina hana. Hiki ke hoʻokuʻu ʻia me ka hoʻohana ʻana i nā pae nui aʻe, akā hele mai kēia me ke kumukūʻai o ke kumukūʻai i hoʻonui ʻia. Aia kahi ʻokoʻa nui o ke kumukūʻai ma waena o nā kemika like ʻole, hiki i nā pila waikawa kēpau ke emi ke kumukūʻai ma mua o ka pila lithium-ion o ka nui like. ʻO ia ke kumu i hoʻohana nui ʻia ai nā pila waikawa kēpau i nā noi solar ma nā ʻāina honua 3 a me nā kaiāulu ʻilihune.
Ua hoʻopilikia nui ʻia ka hana o ka pila e ka hōʻino ʻana i kona wā ola, ʻaʻohe ona hana paʻa e pau me ka hāʻule koke ʻana. Akā, hiki ke mae mālie ka mana a me ka mea i hāʻawi ʻia. I ka hana maoli, ua manaʻo ʻia ua pau ke ola o ka pila ke hiki i kona mana i 80% o kona mana mua. I nā huaʻōlelo ʻē aʻe, i ka wā e ʻike ai i ka mae ʻana o ka mana he 20%. I ka hana maoli, ʻo ia hoʻi, hiki ke hāʻawi ʻia kahi ikehu haʻahaʻa. Hiki i kēia ke hoʻopilikia i nā wā hoʻohana no nā ʻōnaehana kūʻokoʻa piha a me ka nui o ka mileage hiki i kahi EV ke uhi.
ʻO kekahi mea e noʻonoʻo ai, ʻo ia ka palekana. Me ka holomua o ka hana ʻana a me ka ʻenehana, ua ʻoi aku ka paʻa o nā pila hou i nā kemika. Eia naʻe ma muli o ka hōʻino ʻia a me ka mōʻaukala hana ʻino, hiki i nā cell ke komo i loko o ka holo wela e hiki ai ke alakaʻi i nā hopena pōʻino a i kekahi mau hihia e hoʻoweliweli i ke ola o nā mea kūʻai aku.
ʻO kēia ke kumu i hoʻomohala ai nā ʻoihana i nā polokalamu nānā pila (BMS) ʻoi aku ka maikaʻi e kāohi i ka hoʻohana ʻana i ka pila akā e nānā pū i ke kūlana olakino i mea e hāʻawi ai i ka mālama manawa kūpono a pale i nā hopena i hoʻonui ʻia.
Hopena
ʻO nā ʻōnaehana mālama ikehu o ka grid e hāʻawi i kahi manawa kūpono e hoʻokō ai i ke kūʻokoʻa o ka mana mai ka grid nui akā e hāʻawi pū i kahi kumu mana kope i ka wā downtimes a me nā wā ukana kiʻekiʻe. E kōkua ka hoʻomohala ʻana i laila i ka neʻe ʻana i nā kumu ikehu ʻōmaʻomaʻo, no laila e kaupalena ana i ka hopena o ka hana ikehu i ka loli o ke aniau ʻoiai e hoʻokō ana i nā koi ikehu me ka ulu mau ʻana o ka hoʻohana ʻana.
ʻO nā ʻōnaehana mālama ikehu pākahiko ka mea i hoʻohana nui ʻia a ʻo ka mea maʻalahi loa e hoʻonohonoho no nā noi like ʻole o kēlā me kēia lā. Ua pale ʻia ko lākou maʻalahi kiʻekiʻe e ke kumukūʻai kiʻekiʻe, e alakaʻi ana i ka hoʻomohala ʻana i nā hoʻolālā nānā e hoʻolōʻihi i ke ola o kēlā me kēia mea e like me ka hiki. I kēia manawa, ke ninini nui nei ka ʻoihana a me ke kula nui e noiʻi a hoʻomaopopo i ka hōʻino ʻana o ka pākahiko ma lalo o nā kūlana like ʻole.
