Napor za dekarbonizaciju mreže potiče razne čiste tehnologije, od solarne šindre preko solarnih kanala do solarnih cesta, što može stvoriti izazove za mrežu.
Getty
Posljednji dan travnja ove godine bio je tipičan proljetni dan u Kaliforniji. Sunce je sjalo, vjetar je puhao i tekla je proljetna otopljena voda. S uvjetima idealnim za solarnu, vjetar i hidroenergiju, država je postigla značajan prvi 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 ima dug put prije nego što bude imala dovoljno kapaciteta da kontinuirano napaja svoju mrežu bez ugljika. Novi izvori obnovljive energije pojavljuju se cijelo vrijeme, od solarne šindre do solarne farme, a na kraju možda čak solarne ceste. Kako bi ove fotonaponske inovacije imale najveći utjecaj – pretvaranje svjetlosti 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 neprestano pojavljivali, ali osiguravanje pouzdanosti mreže ključno je za iskorištavanje njihovog obećanja. Ova napetost između inovacije i pouzdanosti temeljni je 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 s 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 komplicira isporuku energije u mreži koja mora uravnotežiti proizvedenu energiju s energijom koja se troši iz sekunde u sekundu bez prekida.
Kao što je Takajiro Ishikawa, predsjednik i izvršni direktor Mitsubishi Heavy Industries America, primjećuje: „Potrebni su nam novi izvori obnovljive energije da bi se neprestano pojavljivali, ali osiguravanje pouzdanosti mreže ključno je za iskorištavanje njihovih obećanja. Ova napetost između inovacije i pouzdanosti temeljni je izazov tranzicije ugljika.”
Kada potražnja za električnom energijom raste, elektroenergetske tvrtke trebaju mogućnost povećanja ponude bez odlaganja; alternativa je zatamnjenje i zamračenje. U praktičnom smislu, dobavljači električne energije moraju održavati kapacitet za proizvodnju više električne energije nego što se koristi u danom trenutku. Ipak, oni moraju pokrenuti taj kapacitet strateški i fleksibilno, jer kada proizvodnja premaši potražnju, elektroenergetske tvrtke moraju odbaciti višak opterećenja kako bi mreža održala stabilnu. Na primjer, na dan u travnju 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 neprimjenjivim balansiranjem opterećenja. Ova evolucija mreže stvara izazov za proizvođače. Velik dio postojeće infrastrukture za proizvodnju električne energije zahtijeva previše vremena za pokretanje da bi se brzo otpremio.
“Uravnotežavanje smanjenih emisija i pouzdanosti ključno je za napredak napretka uz ponovno izmišljanje mreže za budućnost čiste energije.” – Raul Pereda, predsjednik i izvršni direktor Mitsubishi Power Aero
Jedno rješenje su plinske turbine s zračnim derivatima. Mogu proizvesti snagu na zahtjev uz malo vremena pokretanja i fleksibilnost za brzo povećanje i smanjenje, što pomaže u stalnom usklađivanju ponude i potražnje. To omogućuje operaterima mreže da dodaju više obnovljivih izvora energije u svoje mreže bez žrtvovanja pouzdanosti. Ove elektrane na vrhuncu su spremne kada je potrebno za brzo pokretanje i popunjavanje praznina između potražnje i proizvodnje iz drugih izvora. Štoviše, ove turbine mogu raditi na sve širem rasponu goriva, kao što su prirodni plin, LNG, propan i uskoro mješavina vodika i prirodnog plina, što im omogućuje da se razvijaju prema rješenjima s niskim udjelom ugljika i bez ugljika.
“Uravnotežavanje smanjenih emisija i pouzdanosti ključno je za napredak prosperiteta uz ponovno izmišljanje mreže za budućnost čiste energije,” kaže Raul Pereda, predsjednik i izvršni direktor Mitsubishi Power Aero, vodećeg ponuđača globalnih energetskih rješenja napajanih plinskim turbinama iz zrakoplova.
U potrazi za win-wins
Sve fleksibilnija mreža otvorit će mogućnosti za kapitaliziranje današnjeg bogatstva inovacija u obnovljivim izvorima energije. Na primjer, Projekt Nexus, koji se probija ove jeseni, pružit će dokaz koncepta za rad solarnih panela preko kanala koji vode vodu diljem Kalifornije.
U novom pilot projektu, Kalifornija postavlja solarne panele iznad različitih dijelova kanala za navodnjavanje kako bi smanjila isparavanje, a istodobno opskrbila čistom energijom.
Getty
To je prvi projekt te vrste u Sjedinjenim Državama, ali koncept dobiva zamah u vrućoj, suhoj klimi ruralne Indije. Nedavno učiti otkrili su da bi postavljanje solarnih panela preko kalifornijskih kanala duljine 4,000 milja moglo spriječiti isparavanje 63 milijarde galona vode svake godine, a također bi isporučilo 13 gigavata električne energije – otprilike polovicu onoga što je državi potrebno da ispuni svoje ciljeve obnovljive energije.
Poljoprivredna rješenja, koji postavlja solarne instalacije na poljoprivrednom zemljištu, nudi slične scenarije koji su dobitni. Ploče pružaju dobru mikroklimu za usjeve koji vole sjenu, kao i za krmu 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. travnjath kao prekretnica svakodnevna stvarnost, moramo djelovati kreativno, hitno i dalekovidno kako bismo zadovoljili današnje energetske potrebe dok gradimo fleksibilan, otporan energetski sustav sutrašnjice.
POVEZAN SADRŽAJ
Upoznajte Generation Green, inženjere koji pomažu dekarbonizirati energiju i industriju [Video]
Izvor: https://www.forbes.com/sites/mitsubishiheavyindustries/2022/06/22/to-harness-innovation-in-renewables-make-the-grid-more-flexible/