Rüzgar ve Güneş Enerjisini Ölçeklendirmenin En Ucuz Yolu?

Rüzgar ve Güneş Enerjisini Ölçeklendirmenin En Ucuz Yolu?

Rüzgar ve güneş enerjisi karbon emisyonlarını azaltmanın bir yoludur, ancak bu üretim kaynakları havanın değişkenlerine bağlıdır, yani ne rüzgar ne de güneş günün her saatinde talep üzerine elektrik üretemez. Bu değişkenlik, karbon salımlarını azaltmak için rüzgar ve güneş enerjisinin büyük oranda genişlemesinin, elektrik maliyetlerinin yükselmesine neden olacağını ve pahalı enerji depolaması gerektireceğini varsaydı.

Meslektaşlarım ve ben az önce yayınladık Yeni bir çalışma bu varsayımın doğru olmadığını göstermek için. Aslında ABD şu anda bölgesel olandan ziyade ulusal bir 48 devletli elektrik sistemine geçecek olsaydı, ülke çapında daha fazla yenilenebilir enerji taşıyabilirdi. Bu değişiklik, herhangi bir depolama teknolojisini kullanmadan CO2'i% 78 oranında daha düşük maliyetlerle azaltabilir.

Bir bilgisayar modeli kullanarak, bu daha büyük elektrik sistemlerinin, içindeki jeneratörlere bakılmaksızın gücü daha verimli kullanacağını gördük. Modellemiş olduğumuz ulusal stil sistemi ile şu anki 130 bölgelerine bölünmüş olan arasındaki maliyet indirimi yıllık 47 milyar dolar. Bu, şu anki ulusal ortalamasına kıyasla, kilovat saat başına (kWh) başına 8.5 ve 10.2 ¢ arasında bir elektrik maliyeti anlamına gelir. KWh başına 12.7 kuruş.

Elektron otoyolu

Çalışmamız, Ulusal Hava Durumu ile Enerji Sistemi (NEWS) simülatörü olarak adlandırılan bir modele dayanmaktadır. NEWS simülatörü, hiç durmadan en düşük maliyetli çözümü arayan bir maliyet optimizasyon modelidir.

İletim, jeneratörler, elektrik talebi, arazi kullanım kısıtlamaları, jeneratör davranışı, hava durumu verileri ve jeneratörler için maliyet verileri gibi elektrik şebekesinin özelliklerini içerir. Maliyetlerin nasıl en aza indirileceğini bulmak için, NEWS modeli, uzun mesafeler taşıyan mevcut jeneratörlere ve iletim hatlarına dayanarak, bir yıl boyunca her saatte bir güç beslemesini hesaplayacaktır.

Bununla birlikte, modelimizin benzersiz bir şeyi vardı: yüksek voltajlı doğru akım (HVDC) iletim kaplaması.

Konsept olarak, bu durum karayolu ağı üzerine yerleştirilen eyaletlerarası otoyol sistemine çok benzer. HVDC teknolojisi, geleneksel elektrik hatlarına göre büyük bir avantaja sahiptir: gücü bir noktadan diğerine taşımada daha az enerji kaybı vardır. Bunu alternatif akım yerine doğru akım kullanarak ve daha yüksek voltajlarda çalışarak yapar.

HVDC bugün ABD'de kullanılıyor. Ancak, tek (veya birkaç) jeneratörü uzak pazarlara yönlendirmek için noktadan noktaya bir sistem olarak konuşlandırılmaktadır. En önde gelenlerinden biri, bol su gücü olan Los Angeles'a giden ve Pasifik Kuzeybatıdan güç sağlayan Pacific DC intertie'dir. En yüksek talep saatlerinde 48% güç. NEWS modelindeki fark, HVDC'nin basit bir noktadan noktaya bir konfigürasyon yerine bir şebekede konuşlandırılmasıdır; bu, bölgeler arasında bölgeler arasında çok yönlü olarak güç akışı için güç hatlarının daha fazla kullanılmasını sağlar.

ABD Kırmızı için rüzgar enerjisi potansiyeli tahminleri yüksek potansiyele işaret ediyor, mavi düşük. Chris Clack / CIRES, Yazar sağladı ABD Kırmızı için rüzgar enerjisi potansiyeli tahminleri yüksek potansiyele işaret ediyor, mavi düşük. Chris Clack / CIRES, Yazar sağladı Kritik olarak, NEWS modeli mevcut şebekeye daha fazla iletim hattının eklenmesi gerektiğini varsaymıyor. Ancak, model ekonomik buluyorsa yeni aktarım kapasitesi sunar. İlginç bir şekilde, NEWS modeli her zaman mümkün olduğunda HVDC iletimini seçer. Niye ya? HVDC hatlarının mevcudiyeti daha büyük pazarların oluşmasını sağlar ve bu da ölçek ekonomilerinden yararlanır.

Uygulamada bu, örneğin Ova eyaletlerindeki rüzgar jeneratörlerinin, büyük şehirler gibi güçlü talebin olduğu ülkelere daha fazla güç ihraç edebileceği anlamına gelir. Şu anda olduğu gibi, rüzgar jeneratörleri yalnızca bölgesel olarak gücü desteklemektedir ve bazen günün bazı saatlerinde gerekenden daha fazla güç sağlamaktadır.

Bölgesel bir sistemde, yani Kansas'ın büyüklüğü olan rüzgar ve güneş, fazla üretim dönemleri ve üretim aşamasında olma eğilimindedir. Bu, artan maliyetlerle sonuçlanır çünkü rüzgar ve güneş jeneratörlerinin aşırı üretim sırasında kısılması veya kapatılması gerekir. Üretimdeki düşüşleri karşılamak için, şebeke operatörlerinin fosil yakıt santrallerinden yedek üretime güvenmeleri gerekir.

Ulusal bir sistemde, jeneratörler bu etkiyi azaltmak ve toplam maliyetleri azaltmak için bitişik ABD'ye stratejik olarak yerleştirilebilir. HVDC, bu elektriğin uzak mesafelerden geleneksel AC'den daha düşük kayıplı şehirlere taşınmasını kolaylaştırır.

Yenilenebilir senaryo

Çalışmayı gerçekleştirmek için, 2006'tan 2008'a kadar üç yılın her bir saati için yüksek çözünürlüklü hava durumu verileri derlendi. Hava durumu verileri daha sonra ABD'deki rüzgar türbinleri ve güneş PV panelleri tarafından üretilebilecek gücü tahmin etmek için karmaşık güç algoritmalarına girdi olarak kullanıldı.

Ek olarak, ABD genelinde bu zamanlarda elektrik talebine ilişkin verileri derledik. Bu verilere ihtiyaç duyuldu çünkü hava, elektrik talebinin temel bir faktörüdür. Sonra talep verilerini 2030'e yansıttık.

Rüzgar ve güneş enerjisinin yayılması birçok kısıtlamaya maruz kaldığından, arazi kullanımla ilgili düşünceleri modele dahil ettik. Arazi kullanımı veri seti, korumalı alanlara müdahale etmeden rüzgarın ve güneşin konuşlandırılabileceği yerleri belirlemek için derlendi.

Bu farklı veri setlerini, 2030'te öngörülen enerji üretim maliyeti ile birlikte kullanarak, bu faktörlerin toplam üretim maliyetini en aza indirirken bölgesel olarak enerji üretiminin karışımını nasıl etkileyeceğini araştırmak için farklı simülasyonlar yaptık.

Emisyonları en çok azaltan senaryo önemli rüzgar ve solar PV konuşlandırmasına sahiptir; 523'teki 371 GW ve 60 GW ile karşılaştırıldığında 2.5 gigawatt (GW) ve güneş PV'sinin 2012 gigawatt. Bu senaryoda, yalnızca 461 GW doğal gaz vardı (bugünden daha az).

Bu, rüzgârdan gelen elektriğin% 38'ini, rüzgârdan 17'inin, doğal gazın% 21'ini, nükleer ve hidroelektrikten kalanı ifade eder. 2012 rüzgarında% 3.5,% 1'ten daha düşük güneş ve% 30 için doğal gaz kullanıldı.

Yine, bu çözüm mümkün olan en ucuz çözümdür.

Bu seviyeye gelmek için güneş ve rüzgar - günümüzün seviyelerinden önemli bir sıçrama - modelde yeni iletim hatları gerektirir.

Model tarafından inşa edilen yeni HVDC transmisyon miktarı, büyük bir altyapı kuruluşu olan 139 milyon MW-mil'dir. Bu çok büyük bir miktara benziyor, ancak yıllık olarak toplam sistem maliyetinin yalnızca% 4'ini temsil ediyor.

Peki ya enerji depolama?

HABERLER modeli yüksek rüzgar ve güneş seviyelerini bir araya getirme çalışmasında eşsizdir, çünkü jeneratörler üzerindeki yavaşlama sıkıntıları, jeneratörler için düşüş zamanları, elektrik akımının güç akışları gibi elektrik şebekesinin önemli yönlerini hesaplarken, büyük miktarda hava durumu verilerini ele alır. iletim hatları, elektrik kayıpları sistemin etrafındaki güç kaybı, her pazarda her saat başı talep ve diğer çalışma kısıtlamalarını karşılamaktadır. Ayrıca, tüm teknoloji seçeneklerini içerir; sadece en düşük maliyetli seçenekleri arar.

Elektrik, rezervuarlardan su pompalamak ve serbest bırakmak veya büyük batarya sıraları yerleştirmek gibi çeşitli şekillerde saklanabilir. İlk model çalışmalarda, elektrik depolaması, 2030 için iletim veya doğal gaz jeneratörleri (yalnızca maliyete dayalı) eklenmesine kıyasla maliyet tahminleri kullanılarak rekabetçi değildi.

NEWS modeli, maliyetleri düşük tutarken bir elektrik şebekesinin nasıl dönüştürülebileceğini anlamaya yardımcı olan bir araçtır. Düşük maliyet kesinlikle gereklidir çünkü karbon azaltımını azaltmak için enerji maliyetlerini artırmak ekonomik sıkıntılara neden olabilir.

Kömürleşmiş bir ekonominin ve toplumun gelişmesine dair çok sayıda engel var. Ancak, NEWS modeli, yüksek gerilim doğru akım iletimi ile birlikte rüzgar ve güneş PV'lerinin elektrik sektöründeki emisyonları azaltmada uzun bir yol alabileceğini göstermiştir.

Bu, ucuz, etkili elektrikli depolama yenilenebilir enerjilerin entegre edilmesinde yardımcı olsa da, elektrikli depolama endüstrisinde yeni bir mucize pil veya yenilik olmadan bile geçerlidir.

Karbonu tüm ekonomiden çıkarmak için önce elektriğin karbondan arındırılması gerekir. Düşük maliyetle yapılabilirse, diğer sektörler de bu durumu takip edebilecektir. Rüzgar, güneş, doğal gaz ve aktarımı birleştirmek, sıfır emisyonlu bir geleceğe yönelik olası bir köprüdür.

Yazar hakkındaKonuşma

Christopher Clack, Araştırma Bilimcisi, Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi. Rüzgar ve güneş enerjisi için saha optimizasyonu çalışan bir ekibin teknik lideridir. Amaç, Amerika Birleşik Devletleri'nin yenilenebilir enerji kaynakları konusunda kendisini ne düzeyde destekleyebileceğini ve bu kaynakları en düşük çevresel ve en etkili etkiye sahip en düşük maliyetli, en verimli üretim sistemini sağlamak için nereye yerleştireceğini belirlemektir.

Bu yazı orijinalinde Konuşma. Okumak Orijinal makale.

İlgili Kitap:

İç Pazar

Amazon

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

InnerSelf'i takip et

facebook simgesitwitter simgesiyoutube simgesiinstagram simgesipintrest simgesirss simgesi

 E-posta ile son alın

Haftalık Dergi Günlük İlham

SON VİDEOLAR

Büyük İklim Göçü Başladı
Büyük İklim Göçü Başladı
by Super User
İklim krizi, evleri giderek daha fazla yaşanmaz hale geldikçe dünyanın dört bir yanında binlerce kişiyi kaçmaya zorluyor.
Son Buz Devri bize 2 Temperature Sıcaklık Değişimi Hakkında Neden Bakım Yapmamız Gerektiğini Anlatıyor
Son Buz Devri bize 2 Temperature Sıcaklık Değişimi Hakkında Neden Bakım Yapmamız Gerektiğini Anlatıyor
by Alan N Williams ve diğ.
Hükümetler Arası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) tarafından yapılan son raporda, önemli bir düşüş olmadan ...
Dünya Milyarlarca Yıl Yaşanabilir Kaldı - Tam Olarak Ne Kadar Şanslı Olduk?
Dünya Milyarlarca Yıl Yaşanabilir Kaldı - Tam Olarak Ne Kadar Şanslı Olduk?
by Toby Tyrrell
Homo sapiens'i üretmek evrimin 3-4 milyar yılını aldı. Eğer iklim bunda bir kez tamamen çökmüş olsaydı ...
12,000 Yıl Önce Hava Durumunun Haritasını Çıkarmak İklim Değişikliğinin Gelecekteki Tahminine Nasıl Yardımcı Olabilir
12,000 Yıl Önce Hava Durumunun Haritasını Çıkarmak İklim Değişikliğinin Gelecekteki Tahminine Nasıl Yardımcı Olabilir
by Brice Bölgesi
Yaklaşık 12,000 yıl önceki son buzul çağının sonu, Younger Dryas adı verilen son bir soğuk evre ile karakterize edildi.
Hazar Denizi Bu Yüzyılda 9 Metre Veya Daha Fazla Düşecek
Hazar Denizi Bu Yüzyılda 9 Metre Veya Daha Fazla Düşecek
by Frank Wesselingh ve Matteo Lattuada
Kıyıda, denize baktığınızı hayal edin. Önünüzde 100 metrelik çorak kum yatıyor ki ...
Venüs Bir Kez Daha Dünya Benziyordu, Ama İklim Değişikliği Onu Yaşanmaz Hale Getirdi
Venüs Bir Kez Daha Dünya Benziyordu, Ama İklim Değişikliği Onu Yaşanmaz Hale Getirdi
by Richard Ernst
Kardeş gezegenimiz Venüs'ten iklim değişikliği hakkında çok şey öğrenebiliriz. Venüs'ün şu anda yüzey sıcaklığı ...
Beş İklim İnançsızlığı: İklim Yanlış Bilgisinde Çarpışma Kursu
Beş İklim İnancı: İklim Yanlış Bilgilendirmesinde Çarpışma Kursu
by John Cook
Bu video, gerçeklerle ilgili şüphe uyandırmak için kullanılan temel argümanları özetleyen, iklimle ilgili yanlış bilgi üzerine yoğun bir kurstur ...
Kuzey Kutbu 3 Milyon Yıldır Bu Kadar Sıcak Değil ve Bu Gezegen İçin Büyük Değişiklikler Demektir
Kuzey Kutbu 3 Milyon Yıldır Bu Kadar Sıcak Değil ve Bu Gezegen İçin Büyük Değişiklikler Demektir
by Julie Brigham-Grette ve Steve Petsch
Her yıl Arktik Okyanusu'ndaki deniz buzu örtüsü eylül ayının ortasında alçak bir noktaya iniyor. Bu yıl sadece 1.44 ...

EN SON MAKALELER

yeşil enerji2 3
Orta Batı için Dört Yeşil Hidrojen Fırsatı
by Hıristiyan Tae
Bir iklim krizini önlemek için, ülkenin geri kalanı gibi Ortabatı'nın da ekonomisini tamamen karbondan arındırması gerekecek…
ug83qrfw
Tepki Talebinin Önündeki Büyük Engelin Sona Ermesi Gerekiyor
by John Moore, Yeryüzünde
Federal düzenleyiciler doğru olanı yaparsa, Ortabatı'daki elektrik müşterileri yakında para kazanabilirken…
iklim için dikilecek ağaçlar2
Şehir Hayatını İyileştirmek İçin Bu Ağaçları Dikin
by Mike Williams-Rice
Yeni bir araştırma, şehirleri güzelleştirmeye yardımcı olacak 17 "süper ağaç" arasında canlı meşeler ve Amerikan çınarlarını şampiyon yapıyor...
kuzey denizi deniz yatağı
Rüzgarlardan Yararlanmak İçin Deniz Dibi Jeolojisini Neden Anlamalıyız?
by Natasha Barlow, Leeds Üniversitesi Kuvaterner Çevresel Değişim Doçenti
Sığ ve rüzgarlı Kuzey Denizi'ne kolay erişimle kutsanmış herhangi bir ülke için, açık deniz rüzgarı, ağlarla buluşmanın anahtarı olacaktır…
Dixie Fire, tarihi Greenville, California'yı yok ederken orman kasabaları için 3 orman yangını dersi
Dixie Fire, tarihi Greenville, California'yı yok ederken orman kasabaları için 3 orman yangını dersi
by Bart Johnson, Peyzaj Mimarlığı Profesörü, Oregon Üniversitesi
Sıcak, kuru dağ ormanlarında yanan bir orman yangını, 4 Ağustos'ta California, Greenville'deki Gold Rush kasabasını süpürdü.
Çin, Kömür Gücünü Sınırlandıran Enerji ve İklim Hedeflerini Karşılayabilir
Çin, Kömür Gücünü Sınırlandıran Enerji ve İklim Hedeflerini Karşılayabilir
by Alvin Lin
Nisan ayında Liderin İklim Zirvesi'nde Xi Jinping, Çin'in “kömür yakıtlı enerjiyi sıkı bir şekilde kontrol edeceğini…
Ölü beyaz çimenlerle çevrili mavi su
Harita, ABD genelinde 30 yıllık aşırı kar erimesini takip ediyor
by Mikayla Mace-Arizona
Son 30 yıldaki aşırı kar erimesi olaylarının yeni haritası, hızlı erimeyi sağlayan süreçleri netleştiriyor.
Bir yol boyunca park etmiş itfaiyeciler turuncu gökyüzüne bakarken bir uçak orman yangınına kırmızı yangın geciktirici damlatıyor
Model, 10 yıllık orman yangını patlamasını ve ardından kademeli düşüşü öngörüyor
by Hannah Hickey-U. Washington
Orman yangınlarının uzun vadeli geleceğine bir bakış, başlangıçta kabaca on yıllık bir orman yangını faaliyeti patlamasını öngörüyor,…

 E-posta ile son alın

Haftalık Dergi Günlük İlham

Yeni Tutumlar - Yeni Olanaklar

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | İç Pazar
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Yayınları. Her hakkı saklıdır.