A nap és a szél versenyeznek a szén erőművekkel, amikor az energiatároló rendszerekről van szó. AP fotó / Mel Evans

Szénmentes energia: A válasz szélben fúj? Talán, de a szél nem mindig fúj, és a nap sem süt. A szél- és a napenergia által generált energia szakaszos, azaz az előállított villamos energia az időjárási viszonyok szerint felfelé és lefelé megy.

A villamosenergia-hálózat teljesítményének azonban ellenőrizhetőnek kell lennie, hogy megfeleljen a fogyasztók másodpercenként változó igényének. Tehát a szél- és a napenergia szüneteltetése működési kihívás a villamosenergia-rendszer számára.

Az energiatárolás az időszakos megújuló energiaforrások problémájának széles körben elismert megoldása. Az ötlet az, hogy a tárolás felfúj, ha fúj a szél, vagy süt a nap, majd később üríti, amikor energia van szüksége. A rács tárolása a vegyi akkumulátor mint például azok, amelyeket az elektronikus eszközökben használunk, de ezek is megjelenhetnek szivattyúzza a vizet egy dombra egy tározóba, és villamos energiát termel, amikor hagyja, hogy visszafolyjon, vagy tárolja és kiürítse sűrített levegő egy földalatti barlangban.

Az energiatárolás legszélesebb körben alkalmazott módja az elektromos hálózaton a víz felszivattyúzása felfelé, majd csúcsidőben történő felszabadítása, hogy működjön egy villamosenergia-turbina. Vattenfall, CC BY-NC-ND

Az a vélemény, hogy a tárolás „zöld” technológia, a kormányok egyre inkább támogatják a közüzemi és elosztott energiatárolást. Például, november 2017, New York-i kormányzó, Andrew Cuomo aláírta a törvényjavaslatot az 2030 által a tároláshoz elfogadott célok. Egyéb hasonló politikával rendelkező államok Oregon, Massachusetts, Kalifornia és Maryland. A Tesla-hoz hasonló cégek a tárolórendszereket is tiszta technológiákként védjegyezték.

De vajon a nagy tárolórendszerek csökkentik-e a kibocsátást a jelenlegi hálózatokban? A nemrégiben készült tanulmány, azt találtuk, hogy ez nem feltétlenül a helyzet - tükrözi, hogy a villamosenergia-rendszer milyen összetett lehet.

A szén szerepe

Mivel a tárolás lehetővé teszi, hogy a megújuló energiaforrások megfeleljenek a változó igényeknek, gyakran azt feltételezzük, hogy a technológia eredendően zöld, vagyis a tárolás és a megújuló energiák hálózathoz történő hozzáadásával csökkentjük az üvegházhatású gázok kibocsátását. Ez hasonló ahhoz, hogy észrevegyük, hogy a számítógépek oktatást és termelékenységet eredményezhetnek, majd feltételezzük, hogy minden, amit az ember a számítógépen tesz, oktató vagy eredményes. Az energiatároló és a számítógépek esetében ez attól is függ, hogy használja.

Elemzésünk során azt találtuk, hogy a tárolás hozzáadása egyes hálózatokhoz növeli a szén-dioxid-kibocsátást. Első pillantásra ellenkezőleg pozitív, de ennek az eredménynek van értelme, ha figyelembe vesszük az elektromos hálózatok működtetését. Általános értelemben véve, a teljes amerikai hálózat működik a regionális alhálózatok halmaza amelyek úgy fedik le az USA-t, mint egy patchwork paplan.

A Tesla vezérigazgatója, Elon Musk bemutatja a vállalat akkumulátorát az 2015 elektromos hálózatához. AP Photo / Ringo HW Chiu

Az energiatárolónak nincs füstölőkibocsátása, mint például a szén- vagy földgázerőműveknél. Az új tárolás azonban befolyásolja más erőművek hálózaton történő működését is, ami a széndioxid-kibocsátás növekedését vagy csökkenését eredményezheti az adott régióban villamos energiát szolgáltató erőművek típusától függően.

Az USA-ban a legtöbb esetben a tárolórendszerek a profit maximalizálása érdekében működnek. Ennek érdekében a tárolás „alacsonyan vásárol, és magasan értékesít”. A villamos energia tipikusan olcsó éjjel, amikor alacsony a kereslet, és nappali körül drágább, különösen akkor, ha az emberek hazaértek munkából és bekapcsolnak egy csomó készüléket. Tehát a tárolórendszer-üzemeltetők hajlamosak éjszaka vásárolni és napközben eladni. A tárolásnak a kibocsátásokra gyakorolt ​​nettó hatása tehát attól függ, hogy milyen generátorokat használnak az új igények kielégítésére éjjel, nappal szemben.

Nagy mennyiségű szénenergiát használó hálózatokban - középnyugati, nyugati és déli államokban nagy mértékben támaszkodik a szénre - a szénüzemeket általában arra használják, hogy éjjel kielégítsék a kereslet kis változásait. A földgázüzemek hajlamosak napközben dolgozni, hogy kielégítsék a csúcsigényt. Ezekben a villamosenergia-hálózatokban a tárolás hajlamos a szénenergia feltöltésére éjjel, a nap folyamán a földgázellátást kiszorítva.

A szénenergia szennyezettebb villamosenergia-forrás, mint a földgáz, minden előállított villamos egység körülbelül kétszerese a szén-dioxid-kibocsátással. Ezért azokban a helyeken, ahol az új tárolás több szén és kevesebb földgáztermelést jelent, a tárolás növeli a hálózat összes szén-dioxid-kibocsátását.

Középnyugaton azt találtuk, hogy az 3 gigawatt teljesítményű tárolókapacitás hozzáadásával, amely elegendő energiát jelent nagyjából az 500,000 amerikai házak ellátásához, a szén-dioxid-kibocsátás megegyezik azzal, hogy évente 6,700 autókat adunk az úthoz. És mivel további tárolóhelyeket adunk hozzá, a szén-dioxid-kibocsátás növekszik.

Másrészt azt találtuk, hogy New York-ban, egy nagyon kevés szénteljesítményű államban, a tárolás hozzáadásával csökken a szén-dioxid-kibocsátás. A Középnyugat jelenleg a legszennyezettebb villamosenergia-hálózat az Egyesült Államokban, és New York az egyik legtisztább, így más régiók esik valahol a középpontba.

Nem mindig könnyű zöld lenni

Tehát hogyan tudják a rácstervezők elérni a tárolás és a megújuló energiák közötti boldog házasság ígéretét, feltételezve, hogy ugyanabban a házban kell élniük a rozsdás öreg bácsi szénnel?

Az egyik lehetőség az, hogy még a haszon maximalizálása érdekében történő tárolással is, ha elegendő szél és napenergia kerül a hálózatba, ellensúlyozhatja a szén hatását. Ha elegendő mennyiségű megújuló energiát használunk, bármilyen formában történő tárolást - például akkumulátorokat vagy víztartályokat - előnyben részesítenénk napenergiával és széltel, mivel ezek a legolcsóbb források, ha az energiaellátás meghaladja a keresletet. A tárolás továbbra is a szénenergiát napról napra továbbítja, de a megújuló energiaforrások további bevezetése elegendő lenne a többletkibocsátás pótlására.

A szabályozásokat úgy lehet megtervezni, hogy az energiatároló rendszerek töltsék fel a szélből és a napenergiából származó felesleges villamos energiát, ami egy lépés a tárolás tisztábbá tétele felé. petrmalinak / Shutterstock.com

Ezt megvizsgáltuk és megállapítottuk, hogy a Midwest rács esetében fordulópont van, amikor a szél és a nap eléri a teljes termelési kapacitás 18 százalékát: Ezen a ponton a tárolás hozzáadása inkább csökkenni kezdi, mint növeli a kibocsátást. A jelenlegi elfogadási szint 10 százalék, tehát időbe telne, amíg a középnyugati tárolás csökkenti a kibocsátást.

Egy másik lehetőség a tárolás működésének megváltoztatása. Például a szén alacsony árai esetén a különféle generátorok költségei eltolódnának, így a tárolási díjak ritkábban kerülnének a szénüzemekből, csökkentve a kibocsátást még a szén-nehéz Midwest hálózatban is.

Noha a nemzeti szén-dioxid-adó a közeljövőben nem tűnik valószínűnek, vannak más utak is a tárolásból származó zöld eredmények biztosításához. Például az államok olyan politikákat vezethetnek be, amelyek ösztönzik a szén helyett a nulla szén-dioxid-források használatát.

Függetlenül attól, hogy a tárolás mindig segít nekünk abban, hogy több olcsó villamosenergia-forrást használjunk fel. A kérdés az, hogy ez szén, nukleáris vagy megújuló energia.

A szerzőről

Naga Srujana Goteti, energia és fenntarthatóság doktori hallgató, Rochester Műszaki Intézet; Eric Hittinger, közrendi adjunktus, Rochester Műszaki Intézetés Eric Williams, a fenntarthatóság docense, Rochester Műszaki Intézet

Ezt a cikket eredetileg közzétették A beszélgetés. Olvassa el a eredeti cikk.

Kapcsolódó könyvek

Lehívás: A globális felmelegedés visszafordítására valaha javasolt legátfogóbb terv

írta: Paul Hawken és Tom Steyer
A széles körben elterjedt félelem és apátia ellenére a kutatók, szakemberek és tudósok nemzetközi koalíciója jött össze, hogy reális és merész megoldásokat kínáljon az éghajlatváltozáshoz. Száz technikát és gyakorlatot írunk le itt - néhány közismert; néhányról, amiről talán még soha nem hallottál. A tiszta energiától kezdve az alacsony jövedelmű országok lányainak oktatásáig, a földhasználat gyakorlatáig terjednek, amelyek kiszívják a levegőt. A megoldások léteznek, gazdaságilag életképesek, és a közösségek az egész világon jelenleg készséggel és határozottan alkalmazzák őket. Elérhető az Amazonon

Klímamegoldások tervezése: Irányelv az alacsony széntartalmú energiához

Írta: Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Mivel az éghajlatváltozás már hatással van ránk, az üvegházhatást okozó gázok globális kibocsátásának csökkentésének szükségessége sürgető. Ijesztő kihívás, de a megvalósításának technológiái és stratégiái ma léteznek. Egy jól megtervezett és végrehajtott energiapolitika egy kis halmaza az alacsony szén-dioxid-kibocsátású jövő felé vezethet minket. Az energetikai rendszerek nagyok és összetettek, ezért az energiapolitikának koncentráltnak és költséghatékonynak kell lennie. Az egy mindenki számára megfelelő megközelítés egyszerűen nem fogja elvégezni a munkát. A döntéshozóknak világos, átfogó forrásra van szükségük, amely felvázolja azokat az energiapolitikákat, amelyek a legnagyobb hatással lesznek az éghajlati jövőnkre, és leírja, hogyan lehet ezeket a politikákat jól megtervezni. Elérhető az Amazonon

Mindent megváltoztat: a kapitalizmus és az éghajlat

készítette Naomi Klein
In Ez mindent megváltoztat Naomi Klein szerint az éghajlatváltozás nem csupán egy új kérdés, amelyet gondosan fel kell tüntetni az adók és az egészségügy között. Ez egy riasztás, amely felszólít egy olyan gazdasági rendszer rögzítésére, amely már sok szempontból kudarcot vall bennünket. Klein aprólékosan építi azt az esetet, hogy az üvegházhatást okozó kibocsátások nagymértékű csökkentése a legjobb esélyünk arra, hogy egyszerre csökkentsük a tátongó egyenlőtlenségeket, újból elképzeljük a törött demokráciáinkat és újjáépítsük a kibelezett helyi gazdaságunkat. Kihúzza az éghajlatváltozás-tagadók ideológiai kétségbeesését, a leendõ geomérnökök messiási téveszméit és a túl sok mainstream zöld kezdeményezés tragikus vereségét. Pontosan megmutatja, hogy a piac miért nem oldotta meg - és nem tudja - megoldani az éghajlati válságot, hanem ehelyett még rosszabbá teszi a dolgokat, egyre szélsőségesebb és ökológiai szempontból káros extrakciós módszerekkel, melyeket rohamos katasztrófa-kapitalizmus kísér. Elérhető az Amazonon

A kiadótól:
Az Amazon vásárlásai fedezik az Ön költségeit InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, és a ClimateImpactNews.com ingyenesen és hirdető nélkül, amely nyomon követi az Ön böngészési szokásait. Még akkor is, ha rákattint egy linkre, de nem vásárolja meg ezeket a kiválasztott termékeket, bármi más, amit ugyanazon az Amazon látogatáskor vásárolt meg, kis jutalékot fizet nekünk. Nincsenek többletköltségek, ezért kérjük, járuljon hozzá az erőfeszítéshez. Te is használja ezt a linket bármikor felhasználhatja az Amazon-ra, így segítheti erőfeszítéseink támogatását.