Da biste iskoristili inovacije u obnovljivim izvorima energije, učinite mrežu fleksibilnijom

Poslednji dan aprila ove godine bio je tipičan prolećni dan u Kaliforniji. Sunce je sijalo, vjetar je duvao i tekla je proljetna otopljena voda. Sa idealnim uvjetima za solarnu, vjetar i hidroenergiju, država je postigla zapaženo prvo mjesto u energetici: oko sat vremena obnovljivi izvori 100% električne energije u Kaliforniji i primamljiv pogled na neto nultu budućnost.

Koliko god ta prekretnica bila značajna, država još mora preći dug put prije nego što bude imala dovoljno kapaciteta da kontinuirano napaja svoju mrežu bez ugljika. Novi izvori obnovljive energije se stalno pojavljuju, iz solarne šindre to solarne farme, a na kraju možda čak solarni putevi. Da bi ove fotonaponske inovacije imale najveći uticaj – pretvarajući svjetlost u električnu energiju bez emisija – moramo izgraditi mrežu koja može osigurati pouzdanu, dosljednu snagu jer uključuje ove tehnologije.

„Potrebni su nam novi izvori obnovljive energije da bi se stalno pojavljivali, ali osiguranje pouzdanosti mreže je ključno za iskorištavanje njihovog obećanja. Ova napetost između inovacije i pouzdanosti je temeljni izazov tranzicije ugljika.” – Takajiro Ishikawa, predsjednik i izvršni direktor Mitsubishi Heavy Industries America

Fleksibilnija mreža

Dodavanje veće proizvodnje energije vjetra i sunca u mrežu je bitno za prelazak sa ugljika. Ali budući da ti izvori nisu konstantni – sunce i vjetar su po prirodi isprekidani – neizbježno će biti trenutaka kada proizvodnja sunca i vjetra neće zadovoljiti potražnju. Ova varijabilnost komplikuje isporuku energije u mreži koja mora uravnotežiti proizvedenu energiju sa energijom koja se troši iz sekunde u sekundu bez prekida.

Kako kaže Takajiro Ishikawa, predsjednik i izvršni direktor Mitsubishi Heavy Industries America, „Potrebni su nam novi izvori obnovljive energije da bi se neprestano pojavljivali, ali je osiguranje pouzdanosti mreže ključno za iskorištavanje njihovog obećanja. Ova napetost između inovacije i pouzdanosti je temeljni izazov tranzicije ugljika.”

Kada potražnja za električnom energijom raste, elektroenergetskim kompanijama je potrebna mogućnost da bez odlaganja povećaju ponudu; alternativa je zatamnjenje i zamračenje. U praksi, dobavljači električne energije moraju održavati kapacitet za proizvodnju više električne energije nego što se koristi u datom trenutku. Ipak, oni moraju strateški i fleksibilno pokrenuti taj kapacitet, jer kada proizvodnja premaši potražnju, elektroenergetske kompanije moraju odbaciti višak opterećenja kako bi održale mrežu stabilnom. Na primjer, na dan u aprilu kada je Kalifornija osigurala 100% potrebne energije korištenjem obnovljivih izvora, država je završila prodajom viška elektrona drugim dobavljačima električne energije.

Što se obnovljivi izvori više uvode u mrežu, to je veći rizik od prekida i hitnija je potreba za brzim i neprimetnim balansiranjem opterećenja. Ova evolucija mreže stvara izazov za proizvođače. Veći dio postojeće infrastrukture za proizvodnju energije zahtijeva previše vremena za pokretanje da bi se ekspeditivno otpremio.

„Uravnotežavanje smanjenih emisija i pouzdanosti ključno je za unapređenje prosperiteta uz ponovno izmišljanje mreže za budućnost čiste energije.” – Raul Pereda, predsjednik i izvršni direktor Mitsubishi Power Aero

Jedno rješenje su plinske turbine sa aero-derivacijom. Oni mogu proizvesti snagu na zahtjev uz malo vremena pokretanja i fleksibilnost da se zatim brzo povećavaju i smanjuju, što pomaže u stalnom usklađivanju ponude sa potražnjom. Ovo omogućava mrežnim operaterima da dodaju više obnovljivih izvora energije u svoje mreže bez žrtvovanja pouzdanosti. Ove elektrane na vrhuncu su spremne kada je potrebno da se brzo uključe i popune praznine između potražnje i proizvodnje iz drugih izvora. Štaviše, ove turbine mogu raditi na sve širem rasponu goriva, kao što su prirodni plin, LNG, propan i uskoro mješavina vodonika i prirodnog plina, što im omogućava da evoluiraju prema rješenjima sa niskim sadržajem ugljika i bez ugljika.

„Uravnotežavanje smanjenih emisija i pouzdanosti ključno je za unapređenje prosperiteta uz ponovno izmišljanje mreže za budućnost čiste energije“, kaže Raul Pereda, predsjednik i izvršni direktor Mitsubishi Power Aero, vodećeg dobavljača globalnih energetskih rješenja napajanih plinskim turbinama na bazi aero-derivata.

U potrazi za win-wins

Sve fleksibilnija mreža će otvoriti mogućnosti za kapitalizaciju današnjeg bogatstva inovacija u obnovljivim izvorima energije. Na primjer, Projekt Nexus, koji se otvara ove jeseni, pružiće dokaz koncepta za rad solarnih panela preko kanala koji vode vodu širom Kalifornije.

To je prvi projekat te vrste u Sjedinjenim Državama, ali koncept dobija na zamahu u vrućoj, suvoj klimi ruralne Indije. Nedavno studija otkrili su da bi postavljanje solarnih panela preko kalifornijskih kanala dužine 4,000 milja moglo spriječiti 63 milijarde galona vode da ispari svake godine, a istovremeno bi isporučilo 13 gigavata električne energije – otprilike polovinu onoga što je državi potrebno da ispuni svoje ciljeve u pogledu obnovljive energije.

Agrivoltaična rješenja, koji postavlja solarne instalacije na poljoprivrednom zemljištu, nudi slične scenarije za dobitke. Paneli pružaju dobru mikroklimu za usjeve koji vole sjenu, kao i za stočnu hranu za ovce, što zauzvrat održava travu i korov podrezane bez potrebe za sagorijevanjem fosilnih goriva.

Energetska tranzicija zahtijeva mnogo takvih rješenja. U našem sve elektrificiranijem svijetu, oni moraju raditi zajedno kako bi isporučili čistu i pouzdanu električnu energiju 30 sata dnevno. Za kalifornijski XNUMX. april^th kao prekretnica u svakodnevnoj realnosti, moramo djelovati kreativno, hitno i dalekovidno kako bismo zadovoljili današnje energetske potrebe dok gradimo fleksibilan, otporan energetski sistem sutrašnjice.

POVEZAN SADRŽAJ

Upoznajte Green Generation, inženjere koji pomažu dekarbonizaciju energije i industrije [Video]

Savjet za mlade inženjere: Primijenite svoju maštu

Oštra razlika između globalnog zagrijavanja od 1.5°C i 2.0°C