A napenergia-potenciál nagyobb mértékű kibővítése helyettesítheti a drágább energiatárolást. Jamey Stillings, CC BY-SA

A híres feltaláló, Edwin Land mondott"Nem az, hogy új ötletekre van szükségünk, hanem abba kell hagynunk a régi ötleteket." Úgy tűnt, ő mondta nekünk, hogy a megoldások túlmutatnak a régi gondolkodási szokásainkon.

A világ, a városok, az államok és az országok elkötelezik magukat a tiszta energiagazdaság mellett, amely nagyon magas - akár 100% -os - megújuló energiát mutat. Csak New York államban négy versengő számla célozza meg 50% - 100% megújuló energiaforrások az 2040 előtt vagy előtt.

Reálisan csak két megújuló energiaforrás elég nagyok hogy elérjük ezeket a nagyon magas penetrációjú célokat az Egyesült Államok ellátási oldalán - a nap (messze) és a szél.

Mindkettő változó erőforrás, amelyet időjárási viszonyok, valamint napi és szezonális ciklusok vezetnek. Ezért ezeket „meg kell erősíteni” - vagyis képeseknek kell lennie a hatalom kiszállítására - annak érdekében, hogy helyettesítsék a szükség szerint elküldendő fosszilis erőforrásokat. Kutatásaink alapján azt állítottuk, hogy ez a határozott energiaátalakítás nem csak lehetséges, hanem megfizethető is - ha abbahagyjuk a régi ötleteket.

Az egyik elterjedt és nagyon elterjedt ötlet - valószínűleg a történelmileg magas megújuló energiaárak eredményeként - az, hogy a megújuló energiaforrásokból előállított összes energiát a keletkezésük során kell értékesíteni. A rendelkezésre álló szél- vagy napenergia-kibocsátás megsemmisítésének gondolata anathema, amelyet az energiatermelőknek vetnek fel, amikor ezekből a forrásokból származó termelés meghaladja azt, amit a hálózat képes elfogadni.

Ez a régi ötlet nem veszi figyelembe az alapvető javaslatot: a szél és a nap túlméretezése és megelőzése. Kollégáink és az általunk elvégzett tanulmány azonban ellenkezőleg pozitívnak bizonyítja, hogy ezek a lépések kulcsa a legolcsóbb úthoz egy villamos hálózathoz, amelyet nagyrészt a nap és a szél hajt.

Az energiatárolás elleni súly

A nap és a szél túlprogramozásának oka egyértelmű:

• Energia tároló az egyik alapvető összetevő a megújuló energia változékonyságának kitöltéséhez, ha a nap nem süt, vagy a szél nem fúj. Ezek a hiányosságok magukban foglalják a napközbeni időszakokat, például a napi és éjszakai csúcsigény óráit, és ami még fontosabb, a több napos és szezonális eltérések a tartós alacsony napsütéses vagy alacsony szélviszonyok miatt. Tároláshoz a hálózatüzemeltetők - azok a szervezetek, amelyek biztosítják az energiaellátást, mivel a nap folyamán nőnek és zuhannak az igényeknek - általában a víztartályokra támaszkodnak. szivattyúzott víz vagy rövidebb ideig akkumulátorok.

• A tárolás olcsóbb lesz, de még a legoptimistább hosszú távú költség-előrejelzéseket feltételezve is tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a tárolás önmagában a szilárd szél vagy napenergia megfizethetetlenül költséges marad a többnapos és szezonális hiányosságok miatt. A szél és a nap szintén olcsóbbak, különösen a napenergia, arra a pontra, hogy a túlépítés egyre inkább megfizethető. Ez akkor is igaz, ha a szél- és napenergia-generátorok által kibocsátott teljesítmény lényegében dömpingelt vagy „csökkent”, és nem kerül a hálózatba.

• A túlméretezés csökkenti a termelési hézagokat, mivel több energiatermelés érhető el alacsony napenergia és szél rendelkezésre állása esetén. A túlépítés csökkenti a tárolási igényeket is.

Ez a táblázat megmutatja, hogy a szélből és a napenergiából származó, napi 24 órás energiaellátás tárolása csak sokkal drágább, mint a „háló paritásának”, a földgázellátású energia ára (B). Azonban a tárolás a szél és a napenergia túlzott mértékével, amelyet az idő körülbelül 30% -ában csökkent, olcsóbb lehet, mint a hálózati paritás, és energiaigényt szolgáltathat (C). Richard Perez, Karl R. Rabago, CC BY-ND

„Megerősítés” túlkapacitással

Napjainkban a nap- és szélenergiával működő villamos energia jelenlegi szabályozási gyakorlata a termelés maximalizálását támogatja. Azokat a vállalatokat, amelyek ezeket a létesítményeket üzemeltetik, az összes termelésüket a legmagasabb áron akarják eladni, így a kibocsátás csökkentését bevételkiesésnek tekintik.

Ez a régi működési ötlet gátolja az áttérést a napenergiára és a szélre, mint szilárd, igény szerinti forrásokra támaszkodáshoz, mivel minden kibocsátásukat csak akkor használják fel, ha rendelkezésre állnak. Ez a megközelítés a megújuló energiát is határon tartja.

Hogyan működne a gyakorlatban a túlépített napenergia- és szélerőforrásokkal ellátott hálózat? Tegyük fel, hogy egy regionális villamosenergia-hálózat üzemeltetőjének napi X megawattóra-ra van szüksége a kereslet kielégítéséhez. Ma a régió napfarmjai csak akkor tudják kielégíteni vagy meghaladni ezt a keresletet, amikor a legmagasabb a termelés, például a nyári tiszta napokon. Más napokon a termelési hiányosságokat a raktározás fedezi.

Ezzel szemben, ha a napenergia-erőforrások túlméretezettek, akkor a napelemes generátor az év több napján képes kielégíteni az X MWh / nap igényt, és kevesebb a rés - ennélfogva ritkábban van szükség az energiatárolásra a hiányok kitöltésére.

A túltermelés és a tárolás kombinációja révén a változó megújuló energiaforrások hatékonyan eljuttathatókvá válnak - képesek lesznek energiát szolgáltatni, amikor szükséges - és funkcionálisan egyenértékűek a hagyományos erőművekkel. Ily módon a megújuló energiák helyettesíthetik ezeket a generátorokat a nagy hálózati újratervezés nélkül.

Csapatunk modellezte a magas napenergiájú és túlépített megoldás a nem különösebben napos Minnesota állam számára. A cél az volt, hogy meghatározzuk a hálózathoz csatlakoztatott napelemek, szél és tárolóeszközök legolcsóbb kombinációját, amelyek a napi 24 órás, egész évben rendelkezésre álló energiaszolgáltatáshoz szükségesek.

A tanulmány kimutatja, hogy a nap és a szél természetes variabilitásának leküzdése a jelenlegi hálózati költségek alatti költségek mellett (úgynevezett „rács paritás”) történhet a napenergia és a szél erőforrások túlépítésével és egy olyan hálózati működési stratégia elfogadásával, amely lehetővé teszi a körülbelül 20% -ról 40% -ot. a túlzott energiatermelés csökkentése. Az energiatárolást a modellünkben szintén használják, de a kiváló gazdaságosság közvetlenül az eredményez, ha a túlzott csökkenthető termelést a drágább tárolásra helyettesíti.

Jogos kérdés, hogy mekkora területre lenne szükség a túlméretezett napelemes PV teljes telepítéséhez. Minnesota esetében a legszélsőségesebb 100% -os PV előállítási forgatókönyvben, feltételezve, hogy a tényező kétszeresére túlméretezik - vagy kétszeresére növeli a nap igényét, amely a jelenlegi kereslet kielégítéséhez szükséges -, ez a terület 435 négyzetkilométer nagyságrendű lenne, feltételezve, hogy a napelemek korszerűek. hatékonysága 20%. Ez a terület képviseli kevesebb, mint az állam 1% -a termesztett növények és a nagy és közepes sűrűségű városi terület fele.

A hálózatüzemeltetők számára előnyös lehet a szélenergia és a napenergia regionális szintű irányítása, mivel a nagy teljesítményű időszakok kiegészíthetik egymást. Például a téli szél gyakran a legerősebb éjszaka, míg a napsugárzás a legnagyobb a nyári hónapokban. IIP Photo Archive, CC BY-NC

A nagy energiahálózat futtatásának finomítása

A túlméretezés, a korlátozás és a tárolás optimalizálása mellett számos üzemeltetési és tervezési gyakorlat, amelyek közül néhányat már végrehajtanak, tovább növeli a magas napenergia-hálózat értékét és teljesítményét, és minimális zavarokkal elősegíti annak megvalósítását. Tartalmazzák:

• A nap és a szél kiegészítő teljesítményének és változó működési profiljának kiaknázása. A legtöbb helyen a szél és a nap kiegészítő napi és szezonális termelési profilokkal rendelkezik - magasabb a szél éjjel és télen, a napsütés nagyobb a nappali nyáron.

• A keresletkezelés felhasználása - az energiafelhasználás csökkentésének gyakorlata a villamosenergia-fogyasztók telephelyein - a kereslet és a kínálat közötti különbségek minimalizálásának egyik módjaként.

• Annak lehetővé tétele a hálózatüzemeltetők számára, hogy hatáskörrel rendelkezzenek a megújuló energiaforrások elosztásával és a termelés irányításával a régiójukban, hogy a korlátozás vagy a tárolás alkalmazásakor a regionális döntéseket hozhassák a kínálat és a kereslet közötti különbségek minimalizálása érdekében.

A megújuló energiatermelés maximalizálásának és a korlátozás elkerülésének hozzáállásának értelme volt akkor, amikor a változó napenergiák előállítása rendkívül drága, a feszesítő megoldások pedig még drágábbak. Azonban a kulcsrakész napenergia, a hálózatkezelés és a tárolási költségek közelmúltbeli és előrejelzett csökkentése megváltoztatja az optimális megoldást, kezdve a napenergia túlépítésével.

Marc Perez, a Tiszta Erőforrás Kutató kutatója, aki a Columbia Egyetemen dolgozott erről a témáról, hozzájárult e cikkhez. Morgan Putnam, a REsurety Solar Analytics alelnöke szintén hozzájárult.

A szerzőről

Richard Perez, a Légköri Tudományok Kutatóközpontjának vezető kutató munkatársa, University of Albany, New York Állami Egyetem és Karl R. Rabago, jogi professzor; Ügyvezető igazgató, Pace Energia és Klíma Központ, Pace University

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. 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.