Če želite izkoristiti inovacije v obnovljivih virih energije, naredite omrežje bolj prilagodljivo

Zadnji dan aprila letos je bil tipičen pomladni dan v Kaliforniji. Posijalo je sonce, pihal je veter in tekla je spomladanska talina. S pogoji, ki so idealni za sončno, vetrno in vodno energijo, je država dosegla opazno prvo na področju energije: približno eno uro so zagotavljali obnovljive vire energije 100 % električne energije v Kaliforniji in mamljiv pogled na prihodnost nič.

Ne glede na to, kako pomemben je bil ta mejnik, ima država še dolgo pot, preden bo imela dovolj zmogljivosti za neprekinjeno napajanje svojega omrežja brez ogljika. Novi viri obnovljive energije se pojavljajo ves čas, iz sončne skodle do sončne farme, in na koncu morda celo sončne ceste. Da bi te fotovoltaične inovacije imele največji učinek – pretvarjanje svetlobe v električno energijo brez emisij – moramo zgraditi omrežje, ki lahko zagotavlja zanesljivo in dosledno moč, saj vključuje te tehnologije.

"Potrebujemo nove vire obnovljive energije, da se nenehno pojavljajo, vendar je zagotavljanje zanesljivosti omrežja ključnega pomena za izkoriščanje njihove obljube. Ta napetost med inovativnostjo in zanesljivostjo je temeljni izziv ogljičnega prehoda." – Takajiro Ishikawa, predsednik in izvršni direktor Mitsubishi Heavy Industries America

Bolj prilagodljiva mreža

Dodajanje več vetrne in sončne energije v omrežje je bistvenega pomena za prehod stran od ogljika. Ker pa ti viri niso stalni – sonce in veter sta po naravi prekinjena – bodo neizogibno prišli časi, ko proizvodnja sonca in vetra ne bo zadostila povpraševanju. Ta variabilnost otežuje dobavo električne energije v omrežju, ki mora uravnotežiti proizvedeno energijo s porabljeno energijo iz sekunde za sekundo brez prekinitve.

Kot ugotavlja Takajiro Ishikawa, predsednik in izvršni direktor podjetja Mitsubishi Heavy Industries America: »Potrebujemo nove vire obnovljive energije, da se nenehno pojavljajo, vendar je zagotavljanje zanesljivosti omrežja ključnega pomena za izkoriščanje njihove obljube. Ta napetost med inovativnostjo in zanesljivostjo je temeljni izziv ogljičnega prehoda."

Ko se povpraševanje po električni energiji poveča, elektroenergetska podjetja potrebujejo možnost brez odlašanja povečati ponudbo; alternativa so izklopi in zatemnitve. V praksi morajo ponudniki električne energije ohraniti zmogljivost za proizvodnjo več električne energije, kot se porabi v danem trenutku. Vendar pa morajo to zmogljivost aktivirati strateško in prožno, saj morajo elektroenergetska podjetja, ko proizvodnja preseže povpraševanje, zmanjšati odvečno obremenitev, da ohranijo omrežje stabilno. Na primer, na dan aprila, ko je Kalifornija zagotovila 100 % potrebne energije z uporabo obnovljivih virov, je država končala prodajo presežnih elektronov drugim dobaviteljem električne energije.

Bolj ko se obnovljivi viri energije uvajajo v omrežje, večja je nevarnost prekinitev in bolj nujna je potreba po hitrem in brezhibnem uravnoteženju obremenitev. Ta razvoj omrežja ustvarja izziv za proizvajalce. Velik del obstoječe infrastrukture za proizvodnjo električne energije zahteva preveč časa za zagon, da bi jo lahko hitro odpremili.

"Uravnoteženje zmanjšanih emisij in zanesljivosti je ključnega pomena za napredek blaginje ob ponovnem izumljanju omrežja za prihodnost čiste energije." – Raul Pereda, predsednik in izvršni direktor Mitsubishi Power Aero

Ena od rešitev so plinske turbine z letalskimi derivati. Lahko proizvedejo moč na zahtevo z majhnim zagonskim časom in fleksibilnostjo, da se nato hitro poveča in zmanjša, kar pomaga nenehno usklajevati ponudbo s povpraševanjem. To operaterjem omrežij omogoča, da v svoja omrežja dodajo več obnovljivih virov energije, ne da bi pri tem žrtvovali zanesljivost. Te najvišje elektrarne so pripravljene, ko je potrebno, da se hitro vključijo in zapolnijo vrzeli med povpraševanjem in proizvodnjo iz drugih virov. Še več, te turbine lahko delujejo na vse širšem obsegu goriv, ​​kot so zemeljski plin, LNG, propan in kmalu mešanica vodika in zemeljskega plina, kar jim omogoča, da se razvijajo proti rešitvam z nizko vsebnostjo ogljika in brez ogljika.

»Uravnoteženje zmanjšanih emisij in zanesljivosti je ključnega pomena za napredek blaginje, hkrati pa ponovno odkrivamo omrežje za prihodnost čiste energije,« pravi Raul Pereda, predsednik in izvršni direktor Mitsubishi Power Aero, vodilnega ponudnika globalnih energetskih rešitev, ki jih poganjajo plinske turbine z letalskimi derivati.

Iščete win-wins

Vse bolj prilagodljivo omrežje bo odprlo priložnosti za izkoriščanje današnjega bogastva inovacij na področju obnovljivih virov energije. na primer Projekt Nexus, ki se bo začela to jesen, bo zagotovila dokaz koncepta za delovanje sončnih kolektorjev nad kanali, ki premikajo vodo po Kaliforniji.

To je prvi tovrstni projekt v Združenih državah, vendar je koncept pridobival zagon v vročem, suhem podnebju podeželske Indije. Nedavno študija ugotovili, da bi namestitev sončnih kolektorjev nad 4,000 milj kanalov v Kaliforniji lahko preprečila izhlapevanje 63 milijard litrov vode vsako leto, hkrati pa bi zagotovila 13 gigavatov električne energije – približno polovico tistega, kar država potrebuje za izpolnitev svojih ciljev glede obnovljive energije.

Agrivoltaične rešitve, ki postavlja solarne instalacije na kmetijskih zemljiščih, ponujajo podobne scenarije, ki so koristni za vse. Plošče zagotavljajo dobro mikroklimo za pridelke, ki ljubijo senco, pa tudi za krmo za ovce, kar posledično ohranja travo in plevel obrezano brez potrebe po kurjenju fosilnih goriv.

Energetski prehod zahteva veliko takšnih rešitev. V našem vedno bolj elektrificiranem svetu morajo delovati v povezavi, da zagotavljajo čisto in zanesljivo električno energijo 30 ur na dan. Za kalifornijski XNUMX. april^th mejnik vsakdanje realnosti, moramo delovati ustvarjalno, nujno in predvideno, da zadovoljimo današnje potrebe po energiji, hkrati pa gradimo fleksibilen in odporen energetski sistem jutrišnjega dne.

POVEZANA VSEBINA

Spoznajte generacijo Green, inženirje, ki pomagajo dekarbonizirati energijo in industrijo [Videoposnetek]

Nasvet za mlade inženirje: uporabite svojo domišljijo

Velika razlika med globalnim segrevanjem za 1.5°C in 2.0°C