Kalifornija lahko do leta 85 zanesljivo doseže 2030 % čiste energije brez tveganja izpadov – na poti do 100 % čistega omrežja

Energijske krize med vročinskimi valovi v Kaliforniji avgusta 2020 so sprožile vprašanja o tem, kako zanesljivo bo državno omrežje na poti do cilja 100 % čiste energije do leta 2045.

Toda nove raziskave ponujajo jasne odgovore: Kalifornija lahko do leta 85 zanesljivo doseže 2030-odstotno čisto električno omrežje z raznoliko mešanico obnovljivih virov energije in baterij, prilagodljivim povpraševanjem, trgovino s sosednjimi državami in nekaterimi obstoječimi elektrarnami – ob več predpostavkah o gradnji in možnih prihodnjih pogojih. Izkazalo se je, da je čistejša mreža bolj zanesljiva.

Državni regulatorji in izvoljeni uradniki lahko ta pomemben korak v smeri 100-odstotne čiste energije v prihodnosti države dosežejo s političnimi ukrepi, ki pospešujejo raznoliko uporabo čiste energije, zmanjšujejo odvisnost od proizvodnje plina, spodbujajo vire na strani povpraševanja in izboljšajo regionalno usklajevanje trgovanja z električno energijo s sosednjimi državami.

Politike za napredek

Kalifornija je mednarodno vodilna pri zmanjševanju onesnaževanja s toplogrednimi plini, hkrati pa zagotavlja vedno bolj čisto energijo za veliko in raznoliko populacijo uporabnikov električne energije – 40 milijonov ljudi in 5 ljudi na svetu.^th največje gospodarstvo. Ukrepi za energetsko učinkovitost že vrsto let ohranjajo skupno porabo električne energije na ravni države, medtem ko je niz vse bolj ambiciozen standardi portfelja obnovljivih virov energije so spodbudili hitro sprejetje čiste oskrbe z energijo iz obnovljivih virov, kot sta veter in sonce.

Ambicije državnega regulatorja so doživele nov zagon. Kalifornijska komisija za javne službe (CPUC) je pred kratkim izdala naročila za nove čiste vire in odobril nov prednostni sistemski načrt za svoje ponudnike električne energije, ki želijo zmanjšati emisije toplogrednih plinov na 38 milijonov metričnih ton (MMT) do leta 2030 in 35 MMT do leta 2032, kar bo do leta 86 ustvarilo 2032-odstotno proizvodnjo električne energije brez emisij.

Toda tudi s temi povečanimi ambicijami mora Kalifornija narediti več, da izpolni svoje cilje za zanesljivo prihodnost brez ogljika. Nov Tehnično poročilo iz Telos Energy in GridLab ter spremljajo poročilo o politiki by Energy Innovation opisuje, kako se država lahko spopade s tem izzivom.

Nov pristop

Tehnično poročilo ponuja novo metodologijo, ki pomaga oblikovalcem politike hitro oceniti številne prihodnje portfelje virov in predpostavke za zagotovitev prihodnjega čistega energetskega omrežja. Z vključitvijo scenarijev in občutljivosti, ki preučujejo zanesljivost z uporabo podrobnosti, kot so urni podatki o vetru in soncu, ki se ujemajo z urnimi podatki o povpraševanju za osem možnih let v zahodnih ZDA, lahko modelarji razmeroma hitro in po nizki ceni primerjajo prednosti različnih portfeljev virov.

Oblikovalci politik lahko nato vidijo, kako vsak portfelj najbolj učinkovito izrablja svoj 75-odstotni delež obnovljivih virov v različnih letih: zmanjševanje stvari, kot so povratne izgube baterije, koncentrirana uporaba virov plina v državi in ​​prevelika odvisnost od sosedov, ko je regionalna povpraševanje je veliko.

Tehnično poročilo modelira tudi ključne »stresne razmere«, ki bi lahko ogrozile zanesljivost, kot so nizka hidroelektrarna zaradi suše, omejitve uvoza, upokojitve plinskih elektrarn, upokojitve elektrarn na premog v sosednjih državah, in ugotavlja, da je vsak 85-odstotni portfelj čiste električne energije zanesljiv. Modelarji so zlasti simulirali vroče vremenske razmere, ki so avgusta 2020 povzročile izpade električne energije, in ugotovili, da bi 85-odstotno čist električni sistem v podobnem dogodku imel dovolj električne energije.

Optimizacija za ambiciozen urnik uvajanja

Ta novi pristop je še posebej opazen, če upoštevamo vrhunsko pospeševanje pridobivanja čiste energije, ki je potrebno, da država doseže ali preseže letni cilj 80 % čiste energije za leto 2030. Modeliranje različnih portfeljev omogoča oblikovalcem politike, da razmislijo o pomembnih kompromisih – kot je vloga zanesljivosti, ki jo hrani shranjevanje baterij. , plin in uvoz zagotavljajo večinoma sončni in vetrni sistem in kako se to spremeni, ko se portfelju dodajo bolj dosledni viri, kot sta geotermalna energija in veter na morju.

Preučevanje uspešnosti zanesljivosti različnih portfeljev virov pod ključnimi dejavniki stresa omogoča učinkovitejša javna naročila, potem ko so predlagani portfelji šli skozi vse regulativne obroče.

Primer: portfelj »Raznolikost virov« v tehničnem poročilu, prikazan zgoraj, zmanjšuje potrebo po gradnji čim več sončnih in vetrnih elektrarn na kopnem, zmanjšuje povratne izgube energije zaradi shranjevanja kolesarskih baterij in se za zanesljivost manj zanaša na elektrarne na fosilna goriva. To doseže z vključitvijo pomembnih novih virov vetrne in geotermalne proizvodnje na morju, ki proizvajajo moč bolj dosledno in dopolnjujejo druge obnovljive vire, vendar z višjo ceno. Dodajanje znatnega odziva na povpraševanje mešanici izravnava velike potrebe po skladiščenju baterije. Modeliranje GridLaba in Telos poudarja prednosti nestroškovne zanesljivosti diverzifikacije virov in je lahko dragoceno orodje za vse države, ki si prizadevajo za cilje čiste električne energije.

Kot kalifornijske energetske agencije in njen operater omrežja CAISO nadaljevati z izvajanjem državno politiko čiste energije, bi morali vključiti nov pristop tehničnega poročila za oceno širšega nabora portfeljev, hkrati pa nadaljevati tesno sodelovanje na področju zanesljivosti in javnih naročil, ki so jih razstavljali od vročih valov avgusta 2020.

Posebna prizadevanja za načrtovanje prihodnje uporabe vetrnih elektrarn na morju in neposredno obveščanje o nabavi bolj raznolikih proizvodnih virov, kot so čisti trdni obnovljivi viri (običajno geotermalni) in dolgotrajno skladiščenje, so lahko koristna, vendar poročila kažejo, kako bi to lahko storili bolj organsko in pregledno. Ta vrsta analize bi dopolnila nedavno CPUC povečane ambicije pri načrtovanju virov in novem daljnovidnem CAISO 20-letna napoved prenosa.

Bolj pravičnejša prihodnost iz čistejšega omrežja

Pravičen prehod na čisto električno energijo je odvisen od vlaganja in ustvarjanja trgov za ekonomsko uspešne portfeljev čiste energije ki pomagajo pri upokojitvi enot zemeljskega plina, ki škodijo najbolj onesnaženim skupnostim v Kaliforniji. Pravičen prehod za prizadete skupnosti vključuje tudi povečanje odpornosti skupnosti, gradnjo čistih virov z delovnimi in gospodarskimi koristmi ter uporabo lokalnega posvetovanja pri izbiri novih naložb.

Več scenarijev tehnične študije je pokazalo, da bi bilo državno omrežje zanesljivo tudi po umiku 11.5 gigavata (GW) ali približno ene tretjine obstoječih kalifornijskih zmogljivosti za plin. Čeprav je zunaj obsega tehnične študije, spremljevalno poročilo o politiki priporoča prednostno umikanje plinskih elektrarn, ki se nahajajo v bližini ali v prikrajšanih skupnostih, najpozneje do leta 2030, hkrati pa čim prej odpraviti odvisnost države od plina. Nekatere agencije, vključno s CPUC, so dosegle nekaj napredka pri vključenosti in okoljski pravičnosti, vendar zaustavila prizadevanja za umik plina pokazati, da je še več dela.

Državne agencije in oblikovalci politik se morajo osredotočiti na temeljne vzroke nadaljnje uporabe zemeljskega plina v Kaliforniji in razviti načrt za njegovo postopno opuščanje. To vključuje ponovno preučitev, kako bi lahko novi portfelji čiste energije in uporaba virov na strani povpraševanja nadomestili zemeljski plin pri zagotavljanju vrednosti zanesljivosti na sistemski in lokalni ravni.

Načrtovalci bi morali podvojiti raznolikost virov

Z uporabo vpogledov iz tehnične študije poročilo politike kaže, kako lahko bolj raznolik nabor čistih virov zagotovi še pomembnejše prednosti državnemu omrežju, ki se hitro spreminja. Te prednosti vključujejo zmanjšano rabo zemljišč in potrebe po prenosu, večjo izvedljivost doseganja ciljev čiste električne energije, manjši vpliv na prikrajšane skupnosti in večjo odpornost.

Raznolikost virov je lahko v več oblikah: viri oskrbe (npr. veter na morju, geotermalna ali porazdeljena sončna energija), lokacija virov (različne lokacije lahko zagotovijo komplementarne profile), prilagodljivost povpraševanja in tesnejše usklajevanje s sosednjimi državami. Tehnična študija kaže, da ima uvožena energija iz teh sosedov pogosto ključno vlogo pri uravnoteženju omrežja. Glede na ugotovitev študije, da so rezerve moči na voljo na Zahodu, ko jo Kalifornija potrebuje, bo tesnejše usklajevanje omogočilo Kaliforniji, da se bolj samozavestno zanese na svoje sosede.

Pospešen prehod na čisto energijo v Kaliforniji je priložnost

Napredovanje s preoblikovanjem čiste energije v Kaliforniji ponuja veliko izzivov za nadaljnje ohranjanje prižganih luči, na primer, kako še naprej graditi novo infrastrukturo, globlje sodelovati s porabniki električne energije za odklepanje porazdeljenih virov in razumeti posledice odvisnosti od novih virov, kot so baterije, ki zagotavljajo moč v ščepec, vendar ga je treba napolniti.

Vendar pa ta preobrazba ponuja tudi neverjetne priložnosti s pametnejšim načrtovanjem in politiko, kot je boj proti podnebnim spremembam, izboljšanje kakovosti zraka v prikrajšanih skupnostih, sprejemanje novih pristopov za ocenjevanje najučinkovitejše kombinacije virov čiste električne energije, ustvarjanje prostora za razcvet vseh vrst tehnoloških inovacij. , in izgradnjo bolj odpornega omrežja, ki bo vzor drugim državam in državam.