A megújuló energiaforrások innovációjának kihasználásához tegye rugalmasabbá a hálózatot

Idén április utolsó napja tipikus tavaszi nap volt Kaliforniában. Sütött a nap, fújt a szél és ömlött a tavaszi olvadékvíz. A nap-, szél- és vízenergia számára ideális feltételekkel az állam jelentős elsőséget ért el az energia terén: körülbelül egy órán keresztül biztosították a megújuló energiaforrásokat. Kalifornia elektromos áramának 100%-a és egy káprázatos bepillantás a nettó nulla jövőbe.

Bármilyen fontos is volt ez a mérföldkő, az államnak még hosszú utat kell megtennie ahhoz, hogy elegendő kapacitással rendelkezzen hálózatának folyamatos, szén-dioxid-mentes áramellátására. Folyamatosan jelennek meg új megújuló energiaforrások, től szoláris zsindely nak nek napenergia gazdaságok, és végül talán még szoláris utak. Ahhoz, hogy ezek a fotovoltaikus innovációk a legnagyobb hatást kifejtsék – a fényt kibocsátásmentes villamos energiává alakítva – olyan hálózatot kell kiépíteni, amely megbízható, egyenletes áramellátást biztosít, mivel magában foglalja ezeket a technológiákat.

„Folyamatosan új megújuló energiaforrásokra van szükségünk, de a hálózat megbízhatóságának biztosítása kulcsfontosságú ahhoz, hogy kiaknázzuk ígéretüket. Az innováció és a megbízhatóság közötti feszültség a széndioxid-átállás alapvető kihívása.” – Takajiro Ishikawa, a Mitsubishi Heavy Industries America elnök-vezérigazgatója

Rugalmasabb rács

A szén-dioxid-kibocsátástól való átálláshoz elengedhetetlen, hogy több szél- és napenergia-termelést adjunk a hálózathoz. De mivel ezek a források nem állandóak – a nap és a szél természeténél fogva szakaszosak –, elkerülhetetlenül előfordul, hogy a nap- és szélenergia-termelés elmarad a kereslettől. Ez a változékonyság megnehezíti az áramellátást egy olyan hálózaton, amelynek másodpercről másodpercre megszakítás nélkül egyensúlyba kell hoznia a megtermelt energiát az elfogyasztott energiával.

Ahogy Takajiro Ishikawa, a Mitsubishi Heavy Industries America elnök-vezérigazgatója megjegyzi: „Újszerű megújuló energiaforrásokra van szükségünk, hogy folyamatosan megjelenjenek, de a hálózat megbízhatóságának biztosítása kulcsfontosságú ahhoz, hogy kiaknázzuk ígéretüket. Az innováció és a megbízhatóság közötti feszültség a széndioxid-átállás alapvető kihívása.”

Amikor a villamos energia iránti kereslet növekszik, az áramszolgáltatóknak képesnek kell lenniük arra, hogy késedelem nélkül növeljék a kínálatot; az alternatíva a leállás és az áramszünet. Gyakorlatilag az áramszolgáltatóknak fenn kell tartaniuk kapacitásukat, hogy több villamos energiát termeljenek, mint amennyit adott pillanatban felhasználnak. Mégis stratégiailag és rugalmasan kell begyújtaniuk ezt a kapacitást, mert amikor a termelés meghaladja a keresletet, az áramszolgáltatóknak le kell vetniük a többletterhelést, hogy a hálózat stabil maradjon. Például azon az áprilisi napon, amikor Kalifornia a szükséges energia 100%-át megújuló forrásokból biztosította, az állam felszámolta a felesleges elektronok eladását más áramszolgáltatóknak.

Minél inkább bekerülnek a hálózatba a megújulók, annál nagyobb a megszakítások kockázata, és annál sürgetőbbé válik a terhelések gyors és zökkenőmentes kiegyenlítése. A hálózat ilyen fejlődése kihívás elé állítja a termelőket. A meglévő villamosenergia-termelési infrastruktúra nagy része túl sok beindítási időt igényel a gyors kiszállításhoz.

„A csökkentett károsanyag-kibocsátás és a megbízhatóság egyensúlya kulcsfontosságú a jólét növelésében, miközben újra feltaláljuk a hálózatot a tiszta energia jövője érdekében.” – Raul Pereda, a Mitsubishi Power Aero elnök-vezérigazgatója

Az egyik megoldás a légi származékos gázturbinák. Igény szerint képesek áramot termelni, rövid indítási idővel és rugalmassággal, hogy gyorsan fel-le skálázhassanak, ami segít a kínálat és a kereslet folyamatos összehangolásában. Ez lehetővé teszi a hálózatüzemeltetők számára, hogy a megbízhatóság feláldozása nélkül több megújuló energiaforrással bővítsék hálózatukat. Ezek a csúcserőművek készen állnak arra, hogy gyorsan bekapcsoljanak, és kitöltsék a kereslet és az egyéb forrásokból származó termelés közötti hézagot. Sőt, ezek a turbinák az üzemanyagok bővülő skálájával működhetnek, például földgázzal, LNG-vel, propánnal és hamarosan egy hidrogén-földgáz keverékkel, lehetővé téve számukra, hogy az alacsony szén-dioxid-kibocsátású és szén-dioxid-mentes megoldások felé fejlődjenek.

„A csökkentett károsanyag-kibocsátás és a megbízhatóság kiegyensúlyozása kulcsfontosságú a jólét előmozdításához, miközben újra feltaláljuk a hálózatot a tiszta energia jövője érdekében” – mondja Raul Pereda, a Mitsubishi Power Aero, a repülőgépből származó gázturbinák által táplált globális energiamegoldások vezető szállítója, elnök-vezérigazgatója.

Nyerteseket keres

Az egyre rugalmasabb hálózat lehetőségeket nyit meg a megújuló energiaforrásokkal kapcsolatos mai innovációs lehetőségek kihasználására. Például, Projekt Nexus, amely idén ősszel utat tör magának, bizonyítékot ad a napelemek üzemeltetésére a Kalifornia-szerte vizet mozgató csatornák felett.

Ez az első ilyen jellegű projekt az Egyesült Államokban, de a koncepció egyre nagyobb lendületet kapott India vidéki meleg, száraz éghajlatán. Egy friss tanulmány megállapította, hogy Kalifornia 4,000 mérföldes csatornái felett napelemek telepítése megakadályozhatja, hogy évente 63 milliárd gallon víz elpárologjon, miközben 13 gigawatt elektromos áramot is biztosít – ez körülbelül a fele annak, mint amennyire az államnak szüksége van a megújuló energiával kapcsolatos céljai eléréséhez.

Agrovoltaikus megoldások, amelyek termőföldeken helyezik el a napelemes berendezéseket, hasonló, mindenki számára előnyös forgatókönyveket kínálnak. A panelek jó mikroklímát biztosítanak az árnyékszerető növényeknek, valamint a juhok takarmányozásának, így a füvet és a gyomot levágják anélkül, hogy fosszilis tüzelőanyagot kellene elégetniük.

Az energiaátmenet sok ilyen megoldást igényel. Egyre elektromosabbá váló világunkban együtt kell működniük a tiszta és megbízható áramszolgáltatás éjjel-nappal. Hogy Kalifornia április 30-a legyen^th A mindennapi valóság mérföldköve, kreativitással, sürgősen és előrelátóan kell cselekednünk, hogy megfeleljünk a mai energiaszükségleteknek, miközben a holnap rugalmas, rugalmas energiarendszerét építjük.

KAPCSOLODO TARTALOM

Ismerje meg a Green Generation mérnökeit, akik segítenek az energia és az ipar dekarbonizálásában [Videó]

Tanácsok fiatal mérnököknek: alkalmazza fantáziáját

Az éles különbség a globális felmelegedés 1.5°C és 2.0°C között