Как получить высоко возобновляемую электрическую сеть

Как получить возобновляемую электрическую сеть Расширение потенциала солнечной энергии больше, чем нужно, может заменить более дорогое накопление энергии. Джейми Стиллингс, CC BY-SA

Знаменитый изобретатель Эдвин Лэнд сказал«Это не значит, что нам нужны новые идеи, но нам нужно перестать иметь старые идеи». Он, казалось, говорил нам, что решения лежат за пределами наших старых привычек мышления.

Города, штаты и страны по всему миру стремятся к экологически чистой энергетике, которая работает на очень высоком уровне - даже 100% - возобновляемой энергии. В одном только штате Нью-Йорк, четыре конкурирующих счета предназначаются 50% до 100% возобновляемых источников энергии до или до 2040.

Реально только два возобновляемых источника энергии достаточно велики для достижения этих очень высоких целей проникновения на стороне предложения в США - солнечная (безусловно) и ветер.

Оба, однако, являются переменными ресурсами, обусловленными погодой, а также ежедневными и сезонными циклами. Следовательно, они должны быть «укреплены», то есть способны доставлять электроэнергию по требованию, чтобы заменить ископаемые ресурсы, которые могут быть распределены по мере необходимости. Основываясь на наших исследованиях, мы утверждаем, что это устойчивое преобразование власти не только возможно, но и доступно - если мы перестанем иметь старые идеи.

Одна укоренившаяся и очень распространенная идея - вероятно, результат исторически высоких цен на возобновляемые источники энергии - заключается в том, что вся энергия, вырабатываемая из возобновляемых ресурсов, должна продаваться по мере ее выработки. Идея отбрасывания имеющегося ветра или солнечной энергии - это анафема, навязываемая производителям электроэнергии, когда производство из этих источников превышает то, что может принять энергосистема.

Эта старая идея игнорирует фундаментальное положение: негабаритный и активно сокращающий ветер и солнечную энергию, Как ни странно, исследование, проведенное нашими коллегами и нами, показывает, что эти шаги являются ключом к наименее дорогостоящему пути к электрической сети, работающей в основном от солнца и ветра.

Взвешивание против накопления энергии

Обоснование сверхобеспеченности солнечной и ветровой энергией простое:

  • Хранилище энергии является одним из важнейших ингредиентов, необходимых для восполнения изменчивости возобновляемой энергии, когда солнце не светит или ветер не дует. Эти разрывы включают внутридневные периоды, такие как часы пикового спроса в течение дня и ночи, и, что более важно, большие многодневные и сезонные разрывы от устойчивых условий слабого солнца или слабого ветра. Что касается хранения, операторы сетей - организации, обеспечивающие соответствие энергопотребления потребностям по мере их роста и падения в течение дня - обычно полагаются на водохранилища, называемые насосная гидро или, для более коротких периодов, батареи.

  • Хранилище дешевеет, но даже если исходить из самых оптимистичных долгосрочных прогнозов затрат, наши учиться Мы пришли к выводу, что применение только хранилища для сильного ветра или солнечной энергии будет оставаться чрезмерно дорогим из-за размера многодневных и сезонных разрывов. Ветер и солнечная энергия становятся намного дешевле, особенно солнечная, до точки, где надстройка становится все более доступной. Это верно даже тогда, когда выходная мощность от ветряных и солнечных генераторов по существу сбрасывается или «сокращается» и не подается в сеть.

  • Чрезмерный размер сокращает производственные разрывы, поскольку в периоды низкой солнечной и ветровой доступности доступно больше энергии. Избыточность также снижает требования к хранилищу.

Как получить возобновляемую электрическую сеть На этой диаграмме показано, как круглосуточное снабжение энергией от ветра и солнца с хранением остается гораздо более дорогостоящим, чем «четность энергосистемы», стоимость энергии, поставляемой природным газом (B). Но хранение в сочетании с избыточным ветром и солнечной энергией, которые сокращаются примерно в 30% времени, может быть дешевле, чем четность энергосистемы, и обеспечивать мощность по требованию (C). Ричард Перес, Карл Р. Рабаго, CC BY-ND

«Укрепление» с избыточными мощностями

Сегодня существующая нормативная практика в отношении солнечной и ветряной электроэнергии способствует максимальному увеличению производства во все времена. Компании, эксплуатирующие эти объекты, стремятся продать всю свою продукцию по самым высоким ценам, поэтому сокращение производства рассматривается как потеря дохода.

Эта старая операционная идея препятствует переходу на использование солнечной энергии и ветра в качестве твердых источников по запросу, поскольку вся их продукция используется только тогда, когда она доступна. Этот подход также поддерживает возобновляемую энергию на пределе.

Как будет работать на практике сеть с перестроенными солнечными и ветровыми ресурсами? Скажем, оператору региональной электрической сети требуется X мегаватт-часов / сутки для удовлетворения спроса. Сегодня солнечные фермы в этом регионе могут удовлетворить или превзойти этот спрос только в дни наивысшего уровня производства, например в ясные дни летом. В другие дни производственные разрывы удовлетворяются за счет хранения.

В отличие от этого, когда солнечный ресурс слишком велик, этот солнечный генератор может удовлетворять потребность в X МВтч / день в течение большего количества дней в году, и при этом уменьшается количество пробелов - следовательно, требуется меньше времени для того, чтобы накопление энергии было необходимо для заполнения пробелов.

Будучи усиленными за счет сочетания сверхобеспечения и хранения, переменные возобновляемые источники энергии становятся эффективно распределяемыми - способными обеспечивать электроэнергию по мере необходимости - и функционально эквивалентными традиционным электростанциям. Таким образом, возобновляемые источники энергии могут заменить эти генераторы без значительного реинжиниринга энергосистемы.

Наша команда смоделировала высоко-солнечное и перестроенное решение для не особо солнечного штата Миннесота. Цель состояла в том, чтобы определить наименее дорогостоящую комбинацию подключенных к сети солнечных батарей, ветра и хранилищ, необходимых для предоставления круглосуточных круглогодичных энергетических услуг.

Исследование демонстрирует, что преодоление естественной изменчивости солнечной и ветровой энергии может быть достигнуто при затратах ниже текущих затрат на сетку (так называемый «паритет энергосистемы») путем перерасхода солнечной энергии и энергии ветра и принятия стратегии работы с сетью, предусматривающей разрешение от 20% до 40% сокращение производства избыточной энергии. Накопитель энергии также используется в нашей модели, но превосходные экономические показатели напрямую связаны с заменой избыточного сокращаемого производства на более дорогое хранение.

Законный вопрос, который нужно задать, - это какая область требуется для полного развертывания негабаритных солнечных фотоэлектрических систем. Для Миннесоты, в самом экстремальном сценарии генерации PV% 100, предполагающем увеличение размера в два раза - или удвоение солнечной энергии, необходимой для удовлетворения текущего спроса - эта площадь будет составлять квадратные мили 435, если принять солнечные панели с самым современным КПД 20%. Эта область представляет менее чем 1% от государства возделываемые культуры и половина урбанизированного пространства высокой и средней плотности.

Как получить возобновляемую электрическую сеть Операторы сети могут извлечь выгоду, управляя ветром и солнечной энергией на региональной основе, потому что их периоды высокой производительности могут дополнять друг друга. Зимний ветер, например, часто бывает самым сильным ночью, тогда как солнечная мощность самая высокая в летние месяцы. IIP Фотоархив, CC BY-NC

Тонкая настройка энергосистемы

В дополнение к увеличению размеров, сокращению и оптимизации хранения, некоторые методы эксплуатации и планирования, некоторые из которых уже сделаны, будут способствовать дальнейшему повышению ценности и производительности высокосолнечной сети и будут способствовать ее реализации с минимальными перебоями. Они включают:

  • Использование дополнительных характеристик и переменных рабочих профилей солнечной и ветровой энергии. В большинстве мест ветер и солнечная энергия имеют взаимодополняющие суточные и сезонные профили производства - ветер сильнее ночью и зимой, а PV выше днем ​​днем.

  • Использование управления спросом - практика сокращения потребления энергии в местах расположения потребителей электроэнергии - как способ минимизировать разрывы между предложением и спросом.

  • Предоставление операторам энергосистемы полномочий контролировать размещение возобновляемых источников энергии и управление производством в своих регионах, с тем чтобы решения, касающиеся сокращения или применения хранилищ, принимались на региональной основе, чтобы минимизировать разрывы в спросе и предложении.

Позиция максимизации производства возобновляемой энергии и предотвращения сокращения имела смысл, когда переменная генерация солнечной энергии была чрезвычайно дорогой, а укрепляющие решения были еще дороже. Однако недавнее и прогнозируемое снижение затрат на солнечную энергию, управление сетью и хранение под ключ меняет оптимальный набор решений, начиная с переоснащения солнечной энергии.

В этой статье участвовал Марк Перес, старший научный сотрудник Clean Power Research, который написал диссертацию в Колумбийском университете на эту тему. Морган Путнэм, вице-президент по солнечной аналитике в REsurety, также внес свой вклад.Беседа

Об авторе

Ричард Перес, старший научный сотрудник Исследовательского центра атмосферных наук, Университет в Олбани, Государственный университет Нью-Йорка и Карл Р. Рабаго, профессор права; Исполнительный директор Pace Energy и Climate Center, Университет Пейс

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

Просадка: самый всеобъемлющий план, когда-либо предлагаемый для обратного глобального потепления

Пол Хокен и Том Стейер
9780143130444Перед лицом широко распространенного страха и апатии международная коалиция исследователей, специалистов и ученых объединилась, чтобы предложить ряд реалистичных и смелых решений проблемы изменения климата. Здесь описаны сто методов и практик, некоторые из них хорошо известны; некоторые, о которых вы, возможно, никогда не слышали. Они варьируются от чистой энергии до обучения девочек в странах с низким уровнем дохода и практики землепользования, которая выбрасывает углерод из воздуха. Решения существуют, являются экономически жизнеспособными, и сообщества во всем мире в настоящее время принимают их с умением и решительностью. Доступно на Amazon

Проектирование климатических решений: руководство по политике для низкоуглеродной энергетики

Хэл Харви, Робби Орвис, Джеффри Риссман
1610919564Поскольку последствия изменения климата уже сказываются на нас, необходимость сокращения глобальных выбросов парниковых газов является не менее чем насущной. Это непростая задача, но технологии и стратегии для ее решения существуют сегодня. Небольшой набор энергетических политик, хорошо продуманных и реализованных, может направить нас на путь к низкоуглеродному будущему. Энергетические системы большие и сложные, поэтому энергетическая политика должна быть целенаправленной и рентабельной. Универсальные подходы просто не помогут. Директивным органам нужен четкий и всеобъемлющий ресурс, в котором излагается энергетическая политика, которая окажет наибольшее влияние на наше климатическое будущее, и описывается, как ее правильно разрабатывать. Доступно на Amazon

Это меняет все: Капитализм против Климатологической

Наоми Кляйн
1451697392In Это изменяет все Наоми Кляйн утверждает, что изменение климата - это не просто еще одна проблема, которую нужно аккуратно поставить между налогами и здравоохранением. Это тревога, которая призывает нас к налаживанию экономической системы, которая уже во многих отношениях подводит нас. Кляйн тщательно выверяет аргументы в пользу того, что массовое сокращение выбросов парниковых газов - это наш лучший шанс одновременно сократить неравенство, изменить наши разрушенные демократии и восстановить разрушенную местную экономику. Она разоблачает идеологическое отчаяние отрицателей изменения климата, мессианские заблуждения потенциальных геоинженеров и трагический пораженчество слишком многих основных зеленых инициатив. И она наглядно демонстрирует, почему рынок не смог - и не может - исправить климатический кризис, а вместо этого усугубит ситуацию, применяя все более экстремальные и экологически разрушительные методы добычи, сопровождаемые безудержным капитализмом бедствий. Доступно на Amazon

От издателя:
Покупки на Amazon идут, чтобы покрыть стоимость привлечения вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, и ClimateImpactNews.com бесплатно и без рекламодателей, которые отслеживают ваши привычки просмотра. Даже если вы нажмете на ссылку, но не купите эти выбранные продукты, все остальное, что вы купите в этом же посещении Amazon, платит нам небольшую комиссию. Никаких дополнительных затрат для вас нет, поэтому, пожалуйста, внесите свой вклад. Вы также можете пройдите по этой ссылке использовать в Amazon в любое время, чтобы вы могли помочь поддержать наши усилия.

 

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

Следуйте за InnerSelf

значок facebookзначок Twitterзначок YouTubeзначок Instagramпиктограммазначок rss

 Получить последнее по электронной почте

Еженедельный Журнал Ежедневно Вдохновение

Последние видео

Великая миграция климата началась
Великая миграция климата началась
by Супер Пользователь
Климатический кризис вынуждает тысячи людей по всему миру бежать, поскольку их дома становятся все более непригодными для жилья.
Последний ледниковый период говорит нам, почему мы должны заботиться об изменении температуры на 2 ℃
Последний ледниковый период говорит нам, почему мы должны заботиться об изменении температуры на 2 ℃
by Алан Н. Уильямс и др.
В последнем докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) говорится, что без существенного снижения…
Земля оставалась пригодной для проживания миллиарды лет - насколько нам повезло?
Земля оставалась пригодной для проживания миллиарды лет - насколько нам повезло?
by Тоби Тиррелл
Эволюции потребовалось 3-4 миллиарда лет, чтобы произвести Homo sapiens. Если бы климат хоть раз в этом ...
Как картографирование погоды 12,000 лет назад может помочь предсказать будущее изменение климата
Как картографирование погоды 12,000 лет назад может помочь предсказать будущее изменение климата
by Брайс Ри
Конец последнего ледникового периода, около 12,000 лет назад, характеризовался заключительной холодной фазой, называемой младшим дриасом.
В этом столетии Каспийское море может упасть на 9 метров или более
В этом столетии Каспийское море может упасть на 9 метров или более
by Франк Весселинг и Маттео Латтуада
Представьте, что вы находитесь на берегу и смотрите на море. Перед вами 100 метров бесплодного песка, который выглядит как…
Венера когда-то была больше похожа на Землю, но изменение климата сделало ее непригодной для проживания
Венера когда-то была больше похожа на Землю, но изменение климата сделало ее непригодной для проживания
by Ричард Эрнст
Мы можем многое узнать об изменении климата с Венеры, нашей сестринской планеты. В настоящее время температура поверхности Венеры составляет…
Пять недоверие к климату: ускоренный курс дезинформации о климате
Пять недоверие к климату: ускоренный курс дезинформации о климате
by Джон Кук
Это видео представляет собой ускоренный курс дезинформации о климате, в котором резюмируются ключевые аргументы, используемые для того, чтобы поставить под сомнение реальность ...
Арктика не была такой теплой уже 3 миллиона лет, и это означает большие перемены для планеты
Арктика не была такой теплой уже 3 миллиона лет, и это означает большие перемены для планеты
by Джули Бригам-Гретт и Стив Петч
Ежегодно в середине сентября морской ледяной покров в Северном Ледовитом океане сжимается до минимума. В этом году он составляет всего 1.44…

ПОСЛЕДНИЕ СТАТЬИ

зеленая энергия2 3
Четыре возможности использования зеленого водорода для Среднего Запада
by Кристиан Тэ
Чтобы предотвратить климатический кризис, Среднему Западу, как и остальной части страны, необходимо будет полностью обезуглерожить свою экономику путем…
ug83qrfw
Основное препятствие для реагирования на спрос должно быть устранено
by Джон Мур, На Земле
Если федеральные регулирующие органы поступят правильно, потребители электроэнергии на Среднем Западе вскоре смогут зарабатывать деньги, в то время как…
деревья для посадки для климата2
Посадите эти деревья, чтобы улучшить жизнь в городе
by Майк Уильямс-Райс
Новое исследование утверждает, что живые дубы и американские платаны чемпионы среди 17 «супер-деревьев», которые помогут сделать города…
дно северного моря
Почему мы должны понимать геологию морского дна, чтобы справляться с ветрами
by Наташа Барлоу, доцент кафедры четвертичных экологических изменений, Университет Лидса
Для любой страны, имеющей легкий доступ к мелководному и ветреному Северному морю, морской ветер будет ключом к встрече с сетью ...
3 урока лесных пожаров для лесных городов, когда Дикси Файер разрушает исторический Гринвилл, Калифорния
3 урока лесных пожаров для лесных городов, когда Дикси Файер разрушает исторический Гринвилл, Калифорния
by Барт Джонсон, профессор ландшафтной архитектуры, Орегонский университет
Пожар, пылающий в жарком, сухом горном лесу, прокатился по городу Золотой лихорадки в Гринвилле, штат Калифорния, 4 августа…
Китай может достичь целей в области энергетики и климата, ограничив угольную мощь
Китай может достичь целей в области энергетики и климата, ограничив угольную мощь
by Элвин Лин
На апрельском саммите лидера по климату Си Цзиньпин пообещал, что Китай будет «строго контролировать угольную энергетику ...
Голубая вода в окружении мертвой белой травы
Карта отслеживает 30 лет сильного таяния снегов в США
by Микайла Мейс-Аризона
Новая карта экстремальных снеготаяний за последние 30 лет проясняет процессы, которые вызывают быстрое таяние.
Самолет сбрасывает красный огнезащитный состав на лесной пожар, когда пожарные, припаркованные вдоль дороги, смотрят в оранжевое небо.
Модель предсказывает 10-летнюю вспышку лесных пожаров, а затем постепенное снижение
by Ханна Хики-Ю. Вашингтон
Взгляд на долгосрочное будущее лесных пожаров предсказывает начальную примерно десятилетнюю вспышку лесных пожаров,…

 Получить последнее по электронной почте

Еженедельный Журнал Ежедневно Вдохновение

Новое отношение - новые возможности

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholistPolitics.com | Рынок InnerSelf
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Публикации. Все права защищены.