Cara Termurah Untuk Meningkat Angin Dan Tenaga Suria?

Cara Termurah Untuk Meningkat Angin Dan Tenaga Suria?

Angin dan tenaga suria adalah cara untuk mengurangkan pengeluaran karbon tetapi sumber-sumber generasi ini bergantung kepada keadaan cuaca yang tidak bermakna angin atau solar boleh menghasilkan permintaan elektrik pada setiap jam sepanjang hari. Keabadian ini telah menyebabkan banyak pihak menganggap bahawa angin dan suria yang banyak berkembang untuk mengurangkan pelepasan karbon akan menyebabkan kos elektrik meningkat dan memerlukan penyimpanan tenaga yang mahal.

Rakan saya dan saya baru sahaja menerbitkan sebuah kajian baru untuk menunjukkan bahawa andaian ini tidak betul. Sebenarnya, jika Amerika Syarikat akan berpindah ke sistem elektrik negara 48 kebangsaan, dan bukannya wilayah serantau sekarang, negara akan dapat mengangkut lebih banyak tenaga boleh diperbaharui di seluruh negara. Perubahan itu dapat mengurangkan CO2 sebanyak 78% pada kos yang lebih rendah daripada hari ini tanpa menggunakan teknologi penyimpanan apa pun.

Dengan menggunakan model komputer, kami mendapati bahawa sistem elektrik yang lebih besar ini akan menggunakan kuasa dengan lebih cekap tanpa mengira penjana di dalamnya. Pengurangan kos antara sistem gaya kebangsaan yang dimodelkan dan yang terkini, yang dibahagikan kepada kawasan 130, adalah $ 47 bilion setahun. Itu diterjemahkan ke dalam kos elektrik di antara 8.5 dan 10.2 ¢ per kilowatt-jam (kWh), berbanding purata kebangsaan semasa 12.7 sen setiap kWh.

Superhighway elektron

Kajian kami adalah berdasarkan kepada model yang dikenali sebagai Tenaga Kebangsaan dengan simulator Sistem Cuaca (BERITA). Simulator NEWS adalah model pengoptimuman kos yang secara tidak sengaja mencari penyelesaian kos terendah.

Ia termasuk ciri-ciri grid elektrik, seperti penghantaran, penjana, permintaan elektrik, kekangan penggunaan tanah, tingkah laku penjana, data cuaca, dan data kos untuk penjana. Untuk mengetahui cara meminimumkan kos, model NEWS akan mengira bagaimana untuk membekalkan kuasa setiap satu jam untuk satu tahun berdasarkan penjana dan talian penghantaran yang ada yang mengangkut jarak jauh kuasa.

Model kami mempunyai sesuatu yang unik, walaupun: overhead transmisi arus langsung voltan tinggi (HVDC).

Dalam konsep, ini sangat mirip dengan sistem lebuh raya antara negeri yang dilimpahi di atas rangkaian jalan raya. Teknologi HVDC mempunyai satu kelebihan besar berbanding talian kuasa tradisional: kurang tenaga yang hilang dalam mengangkut kuasa dari satu titik ke titik lain. Ia melakukan ini dengan menggunakan arus terus, bukannya arus bergantian, dan beroperasi pada voltan yang lebih tinggi.

HVDC sedang digunakan di AS hari ini. Walau bagaimanapun, ia digunakan sebagai sistem titik ke titik untuk penjana tunggal (atau beberapa) ke pasaran jauh. Salah satu yang paling menonjol dipanggil intertie Pasifik DC, yang mengangkut kuasa dari barat laut pacific dengan kuasa hidro yang melimpah ke Los Angeles, membekalkan 48% kuasa semasa jam puncak permintaan. Perbezaan dalam model NEWS adalah bahawa HVDC digunakan dalam rangkaian, bukannya konfigurasi titik-ke-titik yang mudah, yang membolehkan penggunaan lebih banyak garisan untuk kuasa mengalir di antara rantau di pelbagai arah.

Anggaran potensi angin angin untuk Red US menunjukkan potensi tinggi, biru rendah. Chris Clack / CIRES, Pengarang disediakan Anggaran potensi angin angin untuk Red US menunjukkan potensi tinggi, biru rendah. Chris Clack / CIRES, Pengarang disediakan Secara kritis, model NEWS tidak menganggap bahawa lebih banyak talian penghantaran harus ditambah ke grid semasa. Tetapi ia memperkenalkan kapasiti transmisi baharu jika model itu dianggap ekonomik. Menariknya, model NEWS sentiasa memilih penghantaran HVDC apabila boleh. Mengapa? Ketersediaan talian HVDC membolehkan pasaran lebih besar untuk membentuk, yang kemudian mendapat manfaat daripada skala ekonomi.

Dalam praktiknya, ini bermakna bahawa penjana angin di negeri Plains, sebagai contoh, boleh mengeksport lebih banyak kuasa ke tempat-tempat di negara ini di mana terdapat permintaan yang kuat, seperti bandar-bandar besar. Seperti sekarang, penjana angin hanya menyokong kuasa serantau dan kadang-kadang membekalkan lebih banyak kuasa daripada yang diperlukan pada beberapa jam sehari.

Dalam sistem serantau, yang dikatakan seperti Kansas, angin dan solar cenderung menjadi tempoh lebih daripada tempoh pengeluaran dan di bawah pengeluaran. Ini menyebabkan kenaikan kos kerana penjana angin dan solar perlu dikurangkan, atau dimatikan, semasa pengeluaran. Untuk memenuhi masalah dalam pengeluaran, pengendali grid perlu bergantung kepada generasi penanda dari loji bahan api fosil.

Dengan sistem nasional, penjana boleh ditempatkan secara strategik ke atas AS yang berdekatan untuk mengurangkan kesan ini dan mengurangkan kos keseluruhan. HVDC memfasilitasi pergerakan elektrik ini dari jauh ke bandar-bandar dengan kerugian yang lebih rendah daripada AC tradisional.

Senario boleh diperbaharui

Untuk melaksanakan kajian, data cuaca resolusi tinggi disusun untuk setiap jam tiga tahun dari 2006 melalui 2008. Data cuaca kemudiannya digunakan sebagai input ke dalam algoritma kuasa canggih untuk menganggarkan kuasa yang boleh dihasilkan oleh turbin angin dan panel PV suria di seluruh AS.

Di samping itu, kami menyusun data mengenai permintaan elektrik semasa waktu di seluruh AS Data diperlukan kerana cuaca adalah pemacu asas permintaan elektrik. Kemudian kami memproyeksikan data permintaan kepada 2030.

Oleh kerana penggunaan angin dan solar adalah tertakluk kepada banyak kekangan, kami membina pertimbangan guna tanah ke dalam model. Set data penggunaan tanah telah disusun untuk mengenal pasti lokasi di mana angin dan solar boleh digunakan tanpa mengganggu tanah yang dilindungi.

Menggunakan set data yang berlainan bersama-sama dengan kos yang dijangkakan untuk penjanaan kuasa di 2030, kami menjalankan simulasi yang berlainan untuk menyiasat bagaimana faktor-faktor ini akan menjejaskan campuran penjana kuasa serantau sementara meminimumkan jumlah kos.

Senario yang mengurangkan pelepasan paling banyak mempunyai angin besar dan solar PV yang digunakan; 523 gigawatt (GW) angin dan gigawatt 371 solar PV berbanding dengan 60 GW dan 2.5 GW secara semula jadi di 2012. Dalam senario ini, hanya terdapat gas asli 461 GW (kurang daripada hari ini).

Ini diterjemahkan kepada 38% elektrik yang berasal dari angin, 17% dari angin, 21% dari gas asli baki dari nuklear dan hidroelektrik. Dalam angin 2012 menyumbang 3.5%, solar kurang daripada 1% dan gas asli untuk 30%.

Sekali lagi, penyelesaian ini adalah penyelesaian yang paling murah.

Untuk mencapai paras solar dan angin ini - lonjakan ketara dari tahap hari ini - memerlukan garis penghantaran baru dalam model.

Jumlah transmisi HVDC baru yang dibina oleh model adalah 139 juta MW-mil, yang merupakan infrastruktur besar. Ini terdengar seperti jumlah yang besar, tetapi ia hanya akan mewakili 4% daripada jumlah kos sistem setiap tahun.

Bagaimana dengan penyimpanan tenaga?

Model NEWS adalah unik dalam kajian mengintegrasikan tahap angin dan suria yang lebih tinggi kerana ia mengendalikan jumlah data cuaca yang besar, sambil mengira aspek penting grid elektrik seperti kekangan ramping pada penjana, masa untuk penjana, aliran kuasa dalam talian penghantaran, kerugian elektrik yang mengalir di sekitar sistem, memenuhi permintaan pada setiap jam dalam setiap pasaran dan kekangan operasi lain. Selanjutnya, ia merangkumi semua pilihan teknologi; ia hanya mencari pilihan kos terendah.

Elektrik boleh disimpan dalam beberapa cara, seperti mengepam dan membebaskan air dari takungan atau memasang bank bateri yang besar. Dalam model awal, storan elektrik tidak kompetitif menggunakan anggaran kos untuk 2030 berbanding menambah penukar atau penjana gas asli (semata-mata berdasarkan kos).

Model NEWS adalah alat untuk membantu memahami bagaimana grid elektrik dapat berubah sementara mengekalkan kos rendah. Kos rendah adalah sangat penting kerana meningkatkan kos tenaga untuk mengurangkan pengurangan karbon boleh menyebabkan kesulitan ekonomi.

Terdapat banyak gangguan kepada pembangunan ekonomi dan masyarakat yang berkondokan. Tetapi, model NEWS menunjukkan bahawa angin dan solar PV, digabungkan dengan transmisi arus langsung voltan tinggi sebenarnya boleh pergi jauh dalam mengurangkan pelepasan dalam sektor elektrik.

Ini benar walaupun tanpa bateri ajaib atau inovasi baru dalam industri penyimpanan elektrik walaupun penyimpanan elektrik yang murah dan efektif akan membantu mengintegrasikan pembaharuan.

Untuk mengeluarkan karbon dari seluruh ekonomi, elektrik mesti terlebih dahulu disahkarbonas. Jika ia boleh dilakukan dengan kos yang rendah, maka sektor lain akan dapat mengikutinya. Menggabungkan angin, solar, gas asli dan penghantaran adalah jambatan yang mungkin kepada masa depan pelepasan sifar.

Tentang PengarangPerbualan

Christopher Clack, Scientist Penyelidikan, Pentadbiran Lautan Atlantik dan Atmosfera Negara. Beliau adalah peneraju teknikal dalam pengoptimuman tapak kajian pasukan untuk angin dan tenaga solar. Matlamatnya ialah untuk menentukan sejauh mana tahap Amerika Syarikat boleh menyokong sendiri sumber tenaga boleh diperbaharui, dan di mana untuk meletakkan sumber-sumber ini, untuk menyediakan sistem generasi paling murah, yang paling efisien dengan kemungkinan kesan alam sekitar yang paling kecil.

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Tempah berkaitan:

InnerSelf Market

Amazon

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

ikuti InnerSelf pada

ikon facebookikon twitterikon youtubeikon instagramikon pintrestrss icon

 Dapatkan Yang Terbaru Dengan E-mel

Majalah Mingguan Inspirasi harian

VIDEOS TERKINI

Migrasi Iklim Hebat Telah Bermula
Migrasi Iklim Hebat Telah Bermula
by Super User
Krisis iklim memaksa ribuan orang di seluruh dunia untuk melarikan diri ketika kediaman mereka menjadi semakin tidak berpenghuni.
Zaman Ais Terakhir Beritahu Kami Kenapa Kita Perlukan Berhati-Hati Mengenai A Perubahan 2 ℃ Pada Suhu
Zaman Ais Terakhir Beritahu Kami Kenapa Kita Perlukan Berhati-Hati Mengenai A Perubahan 2 ℃ Pada Suhu
by Alan N Williams, et al
Laporan terbaharu dari Panel Antara Kerajaan Mengenai Perubahan Iklim (IPCC) menyatakan bahawa tanpa pengurangan ...
Bumi Telah Dihuni Selama Berbilion Tahun - Betapa Beruntungnya Kita?
Bumi Telah Dihuni Selama Berbilion Tahun - Betapa Beruntungnya Kita?
by Toby Tyrrell
Perlu evolusi 3 atau 4 bilion tahun untuk menghasilkan Homo sapiens. Sekiranya iklim benar-benar gagal hanya sekali ...
Bagaimana Memetakan Cuaca 12,000 Tahun Lalu Dapat Membantu Meramalkan Perubahan Iklim Masa Depan
Bagaimana Memetakan Cuaca 12,000 Tahun Lalu Dapat Membantu Meramalkan Perubahan Iklim Masa Depan
by Brice Rea
Akhir zaman ais terakhir, sekitar 12,000 tahun yang lalu, dicirikan oleh fasa sejuk terakhir yang disebut Dryer Muda.
Laut Caspian Akan Jatuh 9 Meter Atau Lebih Banyak Abad Ini
Laut Caspian Akan Jatuh 9 Meter Atau Lebih Banyak Abad Ini
by Frank Wesselingh dan Matteo Lattuada
Bayangkan anda berada di pantai, melihat ke laut. Di hadapan anda terletak 100 meter pasir gersang yang kelihatan seperti…
Venus Dahulu Seperti Bumi, Tetapi Perubahan Iklim menjadikannya Tidak Dapat Dihuni
Venus Dahulu Seperti Bumi, Tetapi Perubahan Iklim menjadikannya Tidak Dapat Dihuni
by Richard Ernst
Kita dapat belajar banyak mengenai perubahan iklim dari Venus, planet saudara kita. Venus kini mempunyai suhu permukaan…
Lima Kepercayaan Iklim: Kursus Kerosakan Dalam Kesalahan Maklumat Iklim
Lima Kepercayaan Iklim: Kursus Kerosakan Dalam Kesalahan Maklumat Iklim
by John Cook
Video ini adalah kursus kemalangan dalam salah maklumat iklim, merangkum hujah-hujah utama yang digunakan untuk menimbulkan keraguan terhadap kenyataan ...
Artik Tidak Panas Ini Selama 3 Juta Tahun dan Itu Berarti Perubahan Besar Untuk Planet
Artik Tidak Panas Ini Selama 3 Juta Tahun dan Itu Berarti Perubahan Besar Untuk Planet
by Julie Brigham-Grette dan Steve Petsch
Setiap tahun, penutup ais laut di Laut Artik menyusut ke titik rendah pada pertengahan September. Tahun ini mengukur hanya 1.44…

ARTIKEL TERKINI

tenaga hijau2 3
Empat Peluang Hidrogen Hijau untuk Midwest
by Christian Tae
Untuk mengelakkan krisis iklim, Midwest, seperti seluruh negara, perlu menyahkarbon sepenuhnya ekonominya dengan…
ug83qrfw
Halangan Utama kepada Tindak Balas Permintaan Perlu Diakhiri
by John Moore, Di Bumi
Jika pengawal selia persekutuan melakukan perkara yang betul, pelanggan elektrik di seluruh Midwest mungkin akan dapat memperoleh wang sementara…
pokok untuk ditanam untuk iklim2
Tanam Pokok Ini Untuk Memperbaiki Kehidupan Bandar
by Mike Williams-Rice
Satu kajian baharu menetapkan pokok oak hidup dan sycamore Amerika sebagai juara di antara 17 “pokok super” yang akan membantu menjadikan bandar…
dasar laut laut utara
Mengapa Kita Mesti Memahami Geologi Dasar Laut Untuk Memanfaatkan Angin
by Natasha Barlow, Profesor Madya Perubahan Persekitaran Kuaternari, Universiti Leeds
Bagi mana-mana negara yang diberkati dengan akses mudah ke Laut Utara yang cetek dan berangin, angin luar pesisir akan menjadi kunci untuk memenuhi…
3 pelajaran kebakaran hutan untuk bandar-bandar hutan ketika Dixie Fire memusnahkan Greenville, California yang bersejarah
3 pelajaran kebakaran hutan untuk bandar-bandar hutan ketika Dixie Fire memusnahkan Greenville, California yang bersejarah
by Bart Johnson, Profesor Senibina Landskap, Universiti Oregon
Kebakaran liar yang membakar di hutan gunung yang kering dan kering melanda bandar Gold Rush Greenville, California, pada 4 Ogos,…
China Dapat Memenuhi Matlamat Tenaga dan Iklim yang Mengatasi Kuasa Arang Batu
China Dapat Memenuhi Matlamat Tenaga dan Iklim yang Mengatasi Kuasa Arang Batu
by Alvin Lin
Pada Sidang Kemuncak Iklim Pemimpin pada bulan April, Xi Jinping berjanji bahawa China akan "secara ketat mengendalikan tenaga arang batu ...
Air biru dikelilingi oleh rumput putih yang mati
Peta mengesan 30 tahun salji salji melampau di seluruh AS
by Mikayla Mace-Arizona
Peta baru kejadian salji salji yang melampau selama 30 tahun terakhir menjelaskan proses yang mendorong pencairan cepat.
Sebuah pesawat menjatuhkan kalis api merah ke api hutan ketika anggota bomba yang diparkir di sepanjang jalan memandang ke langit jingga
Model meramalkan ledakan api liar selama 10 tahun, kemudian penurunan secara beransur-ansur
by Hannah Hickey-U. Washington
Melihat masa depan kebakaran hutan jangka panjang meramalkan ledakan awal aktiviti kebakaran hutan selama hampir satu dekad,…

 Dapatkan Yang Terbaru Dengan E-mel

Majalah Mingguan Inspirasi harian

Sikap baru - Kemungkinan Baru

InnerSelf.comIklimImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 lahirnya Penerbitan. Hak cipta terpelihara.