Lahendus Taastuvenergia Katkendlikkuse Probleemile: Rohkem Taastuvenergiat

Avamere- ja maatuule segu koos päikeseenergia panusega võib pakkuda usaldusväärset ja kulutõhusat vooluhulka hüpoteetilises nelja-aastases ajavahemikus vaid käputäie päevade jooksul.

Vastavalt Delaware'i ülikooli uutele uuringutele suudab suurenenud roheline võimsus aastaks 2030 rahuldada suure võrgu nõudmisi 99,9 protsenti ajast.

Avamere- ja maatuule segu koos päikeseenergia panusega võib pakkuda usaldusväärset vooluvoolu uuritava hüpoteetilise nelja-aastase perioodi jooksul kõigil päevadel, välja arvatud vähesed.

Lisaks leidsid teadlased, et taastuvenergia tootmisvõimsuse suurendamine näiliselt liiga suurele tasemele - mõnel juhul rohkem kui kolm korda vajalik koormus - osutus ladustamistehnoloogiaga seotud kõrgete süsteemikulude tõttu kulutõhusamaks kui mälumahu suurendamine.

"See on suur ülesehitamine," ütles Willa Kempton, Delaware'i ülikooli mereteaduse ja -poliitika kooli professor ja uuringu kaasautor. Suur osa sellest üleliigsest tootmisvõimsusest oleks alakasutatud kõigil päevadel aastas, välja arvatud mõned päevad aastas, ütles ta.

Samal ajal seisavad soojuselektrijaamad ebaefektiivsuse tõttu täna samasuguse probleemiga silmitsi, lisas ta.

"Kui sellele järele mõelda, põletavad elektrijaamad kolm korda rohkem kütuseenergiat, mis on vajalik nende energiatoodangu tootmiseks," ütles ta. "Sa põletad kolm ühikut sütt, et saada üks ühik elektrienergiat."

Uuringu kohaselt oleks ülepõletamine tasuv ka siis, kui kogu liigne energia lihtsalt ära visataks. Kui see üleliigne energia ära kasutada - näiteks küttekütuste kulude kompenseerimiseks - saaks kulusid veelgi vähendada.

Varustuse mitmekesisus

Usaldusväärsus on olnud pikka aega Achilleuse taastuvenergia kand, mis sõltub energia tootmiseks vahelduvatest ilmastikutingimustest, nagu tuul ja päike. Kuid laiendades piisavalt tuulegeneraatoreid ja päikesepaneele piisavalt laiale alale, on võimalik saavutada ligikaudne töökindlus, suunates võimsuse aktiivsetelt passiivsetele piirkondadele.

Uuringus ei eeldatud uute, tõhusamate tehnoloogiate kasutuselevõttu, kuigi see koostas oma arvutused 2030. aasta tehnoloogia kulude ja energiahindade põhjal. Selle mudelid hõlmasid nelja aasta energiatarbimise ja ilmastikuandmeid PJM Interconnection - piirkondlikust ülekandeorganisatsioonist, mis hõlmas umbes viiendikku Ameerika Ühendriikide kogu elektrisüsteemist.

Simulatsioonid viidi läbi riikliku teadusfondi projekti XSEDE superarvutivõrgus. Teadlased korraldasid 28 miljardit eraldi simulatsiooni, sõeludes võimalikult väikeste kuludega, et saavutada 72 gigavati võimsuse erinev usaldusväärsus.

Simulatsioonide põhjal leiti, et maismaatuuleenergia oli järjekindlalt odavaim taastuvenergia variant, millele järgnes avamere tuul ning päikeseenergia ja piiratud vesinikuenergia salvestamine tuli võrku alles siis, kui teadlased soovisid peaaegu täiuslikku töökindlust.

"Kui me kavandasime katta 30 protsenti uuritavatest tundidest, ei hõlmanud odavaim stsenaarium ühtegi avamere tuult ega päikest, ütles Kempton." Kui me modelleerisime 90-protsendilist usaldusväärsust, hõlmas see stsenaarium nii avamere- kui ka maatuult. ".

Alles siis, kui teadlased küsisid stsenaariumi, kus energiavarustus rahuldaks nõudlust 99,9 protsenti ajast, mil päike pildile toodi, ütles ta.

"Päike oli kallim kui tuuleenergia, kuid ühtis ka koormusega kõige paremini," ütles Delaware'i tehnikakogukonna kolledži juhendaja ja uuringu kaasautor Cory Budischak. "Öösel on rohkem tuuline, kuid päeval on päikesepaistelisem päev, kui näete suurema osa oma tippnõudlusest. Nii et 90-protsendise usaldusväärsuse korral saate lihtsalt tuulega hakkama, kuid viimase 9,9-protsendilise saamiseks on vaja tõesti päikest."

Elektriautode akud varukoopiatena

Ehitades taastuvenergia võimsuse umbes 290 protsendini, saaks energiat tarnida odavalt ja vaja oleks väga vähe akusid, ütles Budischak.

"Teil on endiselt vaja aku salvestamist, kuid piisab vaid paariks päevaks, mitte paariks nädalaks," ütles ta.

Teadlased viisid läbi simulatsioone, mis põhinesid akude ja elektriautode hoiustamise erineval tasemel. Elektriautod, mida saab päevasel ajal koputada, et rahuldada tippnõudlust, pakuvad odavaimat hoiustamisvõimalust, kuna suurema osa nende kuludest kataksid nende omanikud, ütles Kempton.

"Kuid autode puhul satute ressursside piirangutesse," ütles Kempton. "See pole nii, et igal PJM-i inimesel on viis elektrisõidukit."

Ta lisas: "Tuule ja päikese korral ei näe me samasuguseid piiranguid."

Kuigi enamik analüütikuid usub, et maailm saab - ja kui kliimamuutuste halvimaid mõjusid ennetada, peab - üle minema valdavalt taastuvenergial põhinevale energiamajandusele, on fossiilkütuste roll varutoiteallikana endiselt tulise arutelu all.

Selle nädala Los Angeles Timesi artiklis viidati mitmele allikale, kes väitsid, et taastuvenergia suurendamine peaks vastama traditsiooniliste fossiilkütusel töötavate elektrijaamade vastavale tõusule, et tagada baaskoormusega elektrivarustus.

Delaware'i ülikooli uuringu kohaselt suudaks piisavalt suur taastuvenergia generaatorite süsteem täita omaenda usaldusväärsuse lüngad. "Meie 99,9-protsendilise stsenaariumi korral leidsime, et nelja aasta jooksul oleks vaja ainult viis korda fossiilkütuse jaamad uuesti võrku tuua, et tagada energiavarustus," ütles Kempton.

Uute jaamade ehitamise asemel võiks selle varuvõimsuse tagamiseks hoida mõned uue taastuvenergiaga tasakaalustatud söe- või gaasijaamad veebis.