A Pacific Gas and Electric (PG&E) nemrégiben megkezdte a Diablo Canyon termelő létesítmény, az utolsó kaliforniai aktív atomerőmű leállításának folyamatát. Az erőmű, amely a kaliforniai partvidék Avila Beach közelében található, két 1,100 megawattos (MW) reaktorból áll, és évente 18,000 8.5 gigawattóra (GWh) áramot termel, ami 2015-ben Kalifornia villamosenergia-fogyasztásának mintegy XNUMX százaléka. , eddig az állam egyetlen legnagyobb villamosenergia -termelő létesítménye.

A Diablo Canyon küszöbön álló bezárása miatt a kaliforniai állam törvényjavaslata készül SB 350, vagy a 2015. évi tiszta energia- és környezetszennyezés -csökkentési törvény. A törvény sarokköve az állam azon erőfeszítéseinek, amelyek a szén -dioxid -mentesítés érdekében vezetik be az elektromos hálózatot, megkövetelve a közüzemektől, hogy a következő években villamosenergia -termelésük egy részébe megújuló forrásokat is bevonjanak. A megbízatás azt is előírja, hogy a közművek olyan programokat futtassanak, amelyek célja a villamos energia és a földgázfogyasztás hatékonyságának megkétszerezése.

De számos jelentős megválaszolatlan kérdés maradt ezzel az ambiciózus energiapolitikával kapcsolatban, amint azt a tervezett zárás befejezi 2025 Diablo Canyon illusztrálja. Tudnak -e a közművek éjjel -nappal áramot szolgáltatni ezen alternatív termelési források felhasználásával? És döntő fontosságú, hogy az energiatárolási technológiák biztosítják -e az igény szerinti energiát a hagyományos generátorok által?

Eltávolodás az atomenergiától

Az atomerőművek a hetvenes évek elején látták virágkorukat, és dicsérték, hogy képesek nagy mennyiségű villamos energiát állandó ütemben előállítani fosszilis tüzelőanyagok felhasználása nélkül.

Ennek ellenére negatív vélemény és a költséges felújítások, most azt a tendenciát figyeljük meg, hogy a régóta működő atomerőművek leállnak, és nagyon kevés új erőművet terveznek építeni az Egyesült Államokban.

A közművek részben a piaci erők hatására, részben pedig az új szabályozások miatt, amelyek megkövetelik a közüzemektől az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának csökkentését, a megújuló villamosenergia -termelés irányába mozdulnak el, mint például a nap- és a szél. Kaliforniában különösen a megújuló energia irányába történő elmozdulás piaci és környezetvédelmi okokból, valamint a lakosság negatív megítélése az atomenergiáról okozott közművek az atomenergia feladására.

Míg az ellenfelek egészségügyi és környezetvédelmi sikernek tekinthetik az atomerőművek leállítását, addig az atomerőművek bezárása fokozza a közművek előtt álló kihívásokat, hogy kielégítsék az áramfogyasztási igényeket, ugyanakkor csökkentsék szén -dioxid -kibocsátásukat. A PG&E például ígéretet tett arra, hogy növeli a megújuló energiaforrásokat és az energiahatékonysági törekvéseket, de ez önmagában nem segít nekik abban, hogy éjjel -nappal ellátják ügyfeleiket árammal. Mivel lehet kitölteni a Diablo Canyon zárása által hagyott jelentős rést?

A nap- és szélenergia-források kívánatosak, mivel szén-mentes áramot termelnek anélkül, hogy mérgező és veszélyes hulladék melléktermékeket termelnének. Ugyanakkor szenvednek attól a hátránytól is, hogy egész nap csak szakaszosan tudnak áramot termelni. A napenergiát csak akkor lehet hasznosítani, ha a nap kint van, és a szél sebessége előre nem láthatóan változik.

Annak érdekében, hogy a fogyasztók minden nap kielégítsék a villamosenergia -igényeket, szükség lesz az energiatároló technológiákra, a megújuló források és az energiahatékonyság növelése mellett.

Lépjen be az energiatárolóba

Az energiatárolást már régóta csodaszerként emlegetik a megújuló energiák nagy léptékű hálózatba történő integrálásához. A Diablo Canyon bezárása után maradt áramtermelés lecserélése kiterjedt kiegészítőket igényel a szél és a napenergia területén. A megújuló energiatermelés azonban több tárolást igényel.

Jelenleg sok különböző energiatárolási technológia áll rendelkezésre, vagy kereskedelmi forgalomba hozatal alatt, de mindegyik a négy alapvető kategória egyikébe tartozik: vegyi tárolás, mint az elemekben, kinetikus tárolás, mint pl. lendkerék, hőtárolás és a mágneses tároló.

E kategóriák különböző technológiáit a következők szerint lehet jellemezni és összehasonlítani:

• névleges teljesítmény: mennyi elektromos áram termelődött
• energiakapacitás: mennyi energiát lehet tárolni vagy kisütni, és
• válaszidő: az energiaszállításhoz szükséges minimális idő.

A fő kihívás, amellyel a közművek most szembesülnek, az, hogy hogyan lehet integrálni az energiatárolási technológiákat bizonyos energiaellátó alkalmazásokhoz meghatározott helyeken.

Ezt a kihívást tovább bonyolítja az elektromos erőátviteli rendszer és a fosszilis tüzelőanyagok által uralt energiaellátó rendszerre épülő fogyasztói magatartás. Ezenkívül a tárolási technológiák drágák és még fejlődnek, emiatt a fosszilis tüzelőanyag -generátorok rövid távon gazdaságilag előnyösebbnek tűnnek.

Tárolási technológiák megvalósítása

Jelenleg Kaliforniában az energia tárolását ténylegesen a fosszilis tüzelőanyagú erőművek biztosítják. Ezek a földgáz- és szénerőművek folyamatos „alapterhelést” biztosítanak, és felpörgethetik a termelést, hogy kielégítsék a kereslet csúcsait, amelyek általában délután és kora este történnek.

Egyetlen energiatároló eszköz nem helyettesítheti közvetlenül e fosszilis tüzelőanyag -források kapacitáspotenciálját, amelyek szükség esetén mindaddig nagy teljesítményt képesek előállítani.

Mivel nem tud hasonló helyettesítést végrehajtani, azt jelenti, hogy diverzifikáltabb portfólióstratégiát kell elfogadni annak érdekében, hogy zökkenőmentesen lehessen átállni az alacsonyabb szén-dioxid-kibocsátású jövőre. Az ilyen kiegyensúlyozott energiatárolási portfólió szükségszerűen a következők valamely kombinációjából állna:

• rövid időtartamú energiatároló rendszerek, amelyek képesek fenntartani az energiaminőséget azáltal, hogy kielégítik a lokális csúcsigényeket és a rövid távú kínálati ingadozásokat pufferelik. Ide tartozhatnak a szuperkondenzátorok, az akkumulátorok és a lendkerékek, amelyek gyorsan képesek energiát szolgáltatni.

• Kisebb sebességű energiatárolás, amely sok energiát szolgáltat és sok energiát tárol. Ezek a rendszerek, mint például a szivattyúzott víz- és hőtárolás koncentrált napenergiával, képesek megváltoztatni a napenergia -termelés szezonalitását, és kiszolgálni az egyedi energiaigényeket a nagy és érzékeny energiafelhasználók számára a kereskedelmi és ipari szektorban.

Ezt a tárolási technológiát egyfajta láncban kell összekapcsolni, egymásba ágyazni és rétegezni a végfelhasználás, a hely és a hálózatba való integráció alapján. Ezenkívül felügyeleti rendszerekre lesz szükség annak ellenőrzésére, hogy a tárolási technológiák hogyan hatnak a hálózatra.

Jelenleg nincs elegendő energiatárolás, a közművek most földgázt használnak a megújuló forrásokból származó villamosenergia -ellátás hiányosságainak pótlására. A közművek „csúcstechnológiájú” erőműveket használnak, amelyek olyan földgázüzemű erőművek, amelyek a villamosenergia-igények kielégítése érdekében felfelé vagy lefelé tudják állítani a termelést, például amikor a késői délutáni és esti napenergia-kibocsátás csökken, miközben légszennyezést és üvegházhatást okozó gázok kibocsátását okozzák .

Ha növekszik a villamosenergia -termeléshez szükséges földgázfogyasztás, akkor jobb lenne az atomenergiát megtartani, amíg az energiatárolási technológiák kiforrottak? Noha kevésbé szennyező, mint a szén, a földgáz üvegházhatást okozó gázokat bocsát ki, és potenciálisan okozhat környezetre veszélyes szivárgások, ahogy az Aliso Canyonban is látható.

Az atomenergia kapcsán még mindig nem világos, hogy mit tegyünk a nukleáris hulladékkal, és a japán fukusimai atomerőmű 2011 -es katasztrófája rávilágít arra, hogy milyen katasztrofálisan veszélyes atomerőművek lehetnek.

Függetlenül attól, hogy melyik helyzetet tartja a legjobbnak, nyilvánvaló, hogy az energiatárolás jelenti a szén-dioxid-mentes villamosenergia-hálózat elérésének fő korlátját.

Kalifornia elkötelezettsége a megújuló energiaforrások iránt segítette az államot a kevésbé fosszilis tüzelőanyagok használatára és az üvegházhatású gázok kibocsátására. Gondos tervezésre van azonban szükség annak biztosítása érdekében, hogy az energiatároló rendszereket úgy telepítsék, hogy átvegyék a földgáz és az atomenergia jelenleg terhelt alapterhelési feladatait, mivel előfordulhat, hogy a megújuló energiaforrások és az energiahatékonyság nem tudják elviselni a terhet.

A szerzőkről

Eric Daniel Fournier, posztdoktori kutató, térinformatika, University of California, Los Angeles

Alex Ricklefs, a fenntartható közösségek kutatási elemzője, University of California, Los Angeles

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

Kapcsolódó könyvek

at InnerSelf Market és Amazon