Inovacija

Harvardska studija dovodi u pitanje široku podršku za skladištenje rasute energije

Harvardska studija dovodi u pitanje široku podršku za skladištenje rasute energije


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Rezervoar Marchlyn Mawr [Izvor slike:Hefin Owen, Flickr]

Visoki troškovi i tehnička nezrelost sustava za skladištenje rasute električne energije (BES), poput pumpanih hidroelektrana (PHS), baterija, tekućeg zraka, zamašnjaka i vodika, često se spominju kao glavni izazovi povećanom prodiranju tehnologija obnovljive energije, kao energija vjetra i sunčeva energija. Međutim, je li primjena ovih tehnologija zaista potrebna u trenutnoj fazi svjetske primjene obnovljivih izvora energije? Nova studija koju su proveli znanstvenici sa Sveučilišta Harvard utvrdila je da je ova pretpostavka ozbiljno pogrešna i da velika količina kapaciteta za skladištenje energije nije nužno preduvjet za upotrebu obnovljivih izvora kako bi se postiglo smanjenje emisija stakleničkih plinova. Zapravo, studija zapravo otkriva da je deseterostruko povećanje tehnologija poput vjetra i sunčeve energije moguće, a da se uopće ne mora oslanjati na skladište.

BES trenutno nije ekonomičan na tržištima električne energije s malim prodorom obnovljivih izvora i niskim cijenama prirodnog plina. Njegova ograničena primjena znači da tehnički i ekonomski čimbenici nisu jasno razumljivi, dok je isplativost potpore obnovljivim izvorima energije očito ograničena varijacijama BES-ovih inženjerskih i ekonomskih parametara. Do sada niti jedna tehnologija BES, osim pumpe hidroakumulacije (PHS), nije široko primijenjena. Od postojećih 141 gigavata svjetskog kapaciteta za pohranu električne energije, 99 posto je PHS.

Profesor David Keith, Gordon McKay, profesor primijenjene fizike na Harvardu John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) i profesor javne politike na Harvard Kennedy School i postdiplomski student SEAS-a Hossein Safaei stoga su pokušali otkriti koliki je "najveći dio" skladištenje električne energije ', ekonomski je učinkovit korištenjem jednostavnog modela za procjenu ekonomije BES-a pod ograničenjima emisije ugljika. Skladištenje može pružiti razne usluge, osim višesatnog skladištenja električne energije, poput regulacije frekvencije za podršku integraciji u mrežu. Keith i Safaei umjesto toga odlučili su ograničiti svoju analizu na BES koristeći model za procjenu uloge kapitalnih troškova koji su najvažnija odrednica njegove ekonomske održivosti.

Sustav za pohranu energije temeljen na baterijama [Izvor slike: Portland General Electric, Flickr]

Prethodni rad na ovom polju ispitivao je ekonomiju specifičnih BES tehnologija u usporedbi s plinskim turbinama u mrežama s niskim udjelom ugljika. Obrazloženje za to je da plin generira niske emisije ugljika u usporedbi s ugljenom, kao i visoku operativnu fleksibilnost i niske kapitalne troškove. Nekoliko studija također je ispitivalo konkurentnost tehnologija skladištenja na razini mreže, koristeći složene modele korisnog stupnja kako bi se uzele u obzir specifičnosti mreže i njezini različiti zahtjevi pouzdanosti. Problem je u tome što postojeća literatura o ovoj temi ne daje odgovor na parametarsko pitanje "što ako" u vezi s uključenim cijenama i parametrima izvedbe gdje se očekuje da BES podupire obnovljive izvore energije u postizanju dubokog smanjenja emisija u sektoru električne energije.

Keith i Safaei su za izradu modela koristili podatke iz vjetra i opterećenja iz stvarnog svijeta. Optimizirali su veličinu i redoslijed otpreme proizvodne flote kako bi smanjili troškove opskrbe električnom energijom u okviru niza BES troškova i ograničenja emisije stakleničkih plinova. Oni su također odabrali analizu na terenu, umjesto da se osvrću na postojeće kapacitete, kako bi se usredotočili isključivo na duboko smanjenje emisija u kojima su sve termoelektrane na ugljen u mirovini ili, pak, imaju preuređene ugljike, hvatanje i skladištenje. Sljedeći čimbenik ove odluke bila je vjerojatnost da se takva duboka smanjenja vjerojatno neće dogoditi sve dok se postojeća flota ne približi kraju svog ekonomskog života. Troškovi prijenosa i ograničenja također su zanemareni.

Testirane su razne mogućnosti opskrbe električnom energijom, uključujući vjetar, plinsku turbinu i GES. Keith i Safaei također su koristili generički izvor s otpuštanjem nultog ugljika (DZC) kao zamjenu za postrojenja na fosilna goriva s hvatanjem ugljika ili nuklearna postrojenja. Dvoje znanstvenika pregledalo je troškove odabranih BES tehnologija kao i osjetljivost troškova električne energije na performanse skladištenja pod nizom ograničenja emisija.

Vjetroelektrana [Izvor slike: Krišna, Flickr]

Studija je utvrdila da široko rasprostranjeno korištenje BES-a za mrežno skladištenje nije preduvjet za dramatično povećanje količine obnovljive energije te da stoga sezonsko skladištenje nije potrebno ekonomsko opravdanje. Studija je također potvrdila da se povremeni obnovljivi izvori energije mogu koristiti za dekarbonizaciju opskrbe električnom energijom sa samo proporcionalno malim zahtjevima za BES. Značajni BES potreban je samo kada intenzitet emisije ugljika dosegne manje od 30 posto trenutnog američkog prosjeka s širokim umirovljenjem postrojenja za fosilna goriva.

"Nema sumnje da bi bilo bolje imati više i bolje skladište i da će razumna dugoročna strategija mreže imati puno više prostora za pohranu nego danas", rekao je profesor Keith obraćajući se za The Harvard Gazette. "Ali to ne morate čekati prije nego što primenite više varijabilnih obnovljivih izvora."

Safaei, trenutno zaposlen kao pomoćni direktor u IHS Energy, dodao je da trenutno niski kapitalni troškovi uz dobre performanse emisija čine plinske turbine važnim i isplativim kandidatima za ublažavanje ugljika. Nadalje, tehnologije za proizvodnju nultog ugljika koje se mogu distribuirati - poput hidroenergije, nuklearne energije i biomase - mogu se primijeniti umjesto povremenih obnovljivih izvora ili zajedno s njima. "

Sally M. Benson, profesorica inženjerstva energetskih resursa i izvršna direktorica Globalnog klimatskog i energetskog projekta Sveučilišta Stanford, koja nije sudjelovala u studiji, otkriće je opisala kao "dobru vijest". Rekla je da je potrebno više vremena i istraživanja i razvoja kako bi se smanjili troškovi skladištenja i povećala proizvodnja.

Jay Apt, profesor tehnologije i ko-direktor Centra za elektroenergetsku industriju na Sveučilištu Carnegie Mellon, rekao je da studija s Harvarda jasno potvrđuje da su „troškovi uklanjanja onečišćenja iz električne proizvodnje najniži kad se postigne sve od navedenog. koristi. "

Keith i Safaei nadaju se da će studija pomoći informiranju svjetskih vlada, kako o odlukama o ulaganju u istraživanje i razvoj, tako i o vladinim politikama.

"Pokušavamo izbaciti istaknuti meme politike koji kaže da ne možete uzgajati promjenjive obnovljive izvore energije bez proporcionalnog povećanja pohrane", rekao je Keith. „Mogli bismo smanjiti emisije ugljika u električnom sektoru na manje od trećine [njihove] trenutne razine koristeći promjenjive obnovljive izvore s prirodnim plinom za upravljanje intermitentnošću, ali to će zahtijevati da nastavimo rasti infrastrukturu za prijenos električne energije. Između prijenosa i skladištenja dolazi do piljenja; ako bitke za postavljanje zaustave novi prijenos, moramo povećati pohranu. "

Studija je objavljena u ponedjeljak 23.rd Rujna u časopisu Energy & Environmental Science, a financirao ga je Bill Gates preko Fonda za inovativna istraživanja klime i energije.


Gledaj video: Jacque Fresco on Larry King Live Full (Prosinac 2022).