Dengan campuran yang betul, grid boleh dibaharui sepenuhnya untuk kos dan kebolehpercayaan yang sama seperti bahan api fosil. Pixabay / Wikimedia Commons

Dalam pakej ucapan kepada Kelab Akhbar Kebangsaan, Perdana Menteri Malcolm Turnbull mengumumkan bahawa keperluan utama untuk sistem elektrik Australia adalah bahawa ia harus mampu, dapat dipercayai, dan dapat membantu memenuhi sasaran pengurangan emisi kebangsaan. Beliau juga menegaskan bahawa usaha untuk meneruskan matlamat ini mestilah "teknologi agnostik" - iaitu, penyelesaian terbaik harus dipilih berdasarkan merit, tidak kira sama ada ia berdasarkan bahan api fosil, tenaga boleh diperbaharui atau teknologi lain.

Seperti yang berlaku, angin moden, fotovoltaik solar (PV) dan luar sungai yang dipanaskan penyimpanan tenaga hidro (PHES) boleh memenuhi keperluan ini tanpa andaian heroik, dengan kos yang kompetitif dengan stesen janakuasa bahan api fosil.

Turnbull dan kerajaannya juga telah mengenal pasti storan tenaga sebagai kunci untuk menyokong kebolehpercayaan sistem tinggi. Angin dan solar adalah sumber penjanaan berselang-seli, dan ketika kita semakin baik pada ramalan angin dan cahaya matahari pada skala waktu dari detik hingga minggu, simpanan tetap diperlukan untuk memberikan keseimbangan yang tepat antara penawaran dan permintaan untuk penembusan angin dan PV yang tinggi.

Penyimpanan menjadi penting sekali apabila komponen tenaga boleh diperbaharui yang berubah-ubah dalam pengeluaran elektrik naik melebihi 50%. Australia kini menjadi sumber 18% daripada tenaga elektriknya daripada tenaga boleh diperbaharui - hidroelektrik di Pergunungan Snowy dan Tasmania, tenaga angin dan bilangan pemasangan PV di atas bumbung yang semakin meningkat.

Sementara itu, di Australia Selatan tenaga boleh diperbaharui sudah sekitar 50% - kebanyakannya angin dan PV - dan sebagainya negara ini kini mempunyai peluang ekonomi yang berpotensi untuk menambah storan tenaga ke grid.

Menolak storan

Untuk membantu merealisasikan potensi ini, di Australia Selatan dan di tempat lain, Perbadanan Pembiayaan Tenaga Bersih (CEFC) dan Agen Tenaga Boleh Diperbaharui Australia (ARENA) akan membelanjakan dana awam A $ 20 juta untuk membantu kapasiti fleksibel dan projek penyimpanan tenaga berskala besar menjadi komersial, termasuk hidro dan bateri yang dipam.

PHES adalah 97% penyimpanan elektrik di seluruh dunia. Pasaran runcit untuk bateri simpanan rumah seperti Powerwall Tesla semakin berkembang, tetapi bateri storan berskala besar masih jauh lebih mahal daripada PHES. "Sungai luar" pam hidro mempunyai masa depan yang cerah di Australia dan banyak negara lain, kerana terdapatnya sangat banyak laman web yang sesuai.

Angin dan PV adalah pemenang luar biasa dari segi penjanaan elektrik rendah yang rendah kerana kosnya kurang daripada alternatif. Malah, PV dan angin merupakan separuh daripada kapasiti generasi baru dunia dipasang di 2015 dan hampir semua kapasiti generasi baru dipasang di Australia.

Baru-baru ini, kami memodelkan Pasaran Elektrik Negara (NEM) untuk senario tenaga terbarukan% 100. Dalam senario ini angin dan PV memberikan 90% elektrik tahunan, dengan hidro dan bioenergi sedia ada yang memberikan keseimbangan. Dalam pemodelan kami, kami mengelakkan andaian heroik mengenai pembangunan teknologi masa depan, dengan hanya termasuk teknologi yang telah digunakan dalam kuantiti lebih besar daripada gigawatt 100 - iaitu angin, PV dan PHES.

Harga yang boleh dipercayai dan terkini tersedia untuk teknologi ini, dan anggaran kos kami lebih teguh daripada model yang menggunakan unjuran teknologi dan pengurangan kos yang jauh berbeza daripada realiti hari ini.

Dalam pemodelan kami, kami menggunakan data sejarah untuk angin, matahari dan permintaan untuk setiap jam dalam tahun 2006-10. Pengedaran PV dan angin yang sangat luas di seluruh rangkaian mengurangkan kekurangan bekalan dengan mengambil kesempatan daripada sistem cuaca yang berbeza. Keseimbangan tenaga antara penawaran dan permintaan dikekalkan dengan menambah PHES yang mencukupi, kapasiti penghantaran voltan tinggi dan kapasiti angin dan kapasiti yang berlebihan.

Bukan kerja yang mahal

Hasil utama kerja kami ialah kos tambahan untuk mengimbangi bekalan tenaga boleh diperbaharui dengan permintaan pada satu jam, bukannya tahunan, adalah sederhana: A $ 25-30 per megawatt-jam (MWh). Yang penting, kos ini adalah terikat atas, kerana kami tidak mengambil kira penggunaannya pengurusan permintaan atau bateri untuk melicinkan bekalan dan permintaan lebih.

Lebih-lebih lagi, sebahagian besar daripada anggaran kos ini berkaitan dengan tempoh beberapa hari berturut-turut cuaca mendung dan tidak berkesudahan, yang berlaku hanya sekali setiap beberapa tahun. Kita boleh membuat pengurangan yang lebih banyak lagi melalui penyingkiran beban kontraksi, penggunaan sesekali dari arang batu dan penjana gas warisan untuk menampung takungan PHES, dan menguruskan masa pengecasan bateri dalam kereta elektrik.

Dengan menggunakan harga 2016 yang lazim di Australia, kami menganggarkan bahawa kos tenaga bertingkat dalam masa depan tenaga boleh diperbaharui 100, termasuk kos penyeimbangan setiap jam, adalah A $ 93 per MWh. Kos angin dan PV terus jatuh dengan cepat, jadi selepas 2020 harga ini berkemungkinan berada di sekitar AU $ 75 per MWh.

Yang penting, ini dapat dibandingkan dengan angka anggaran yang sama untuk sebuah stesen janakuasa arang batu hitam supercritical baru di Australia, yang telah diletakkan di A $ 80 per MWh.

Sementara itu, sistem yang dibangunkan di sekitar angin, PV dan PHES dan hidro sedia ada boleh memberikan kebolehpercayaan yang sama seperti rangkaian hari ini. PHES juga boleh menyampaikan banyak perkhidmatan yang membolehkan sistem tenaga yang boleh dipercayai hari ini: tenaga inersia yang sangat baik, rizab berputar, permulaan pantas, keupayaan mula hitam, peraturan voltan dan kawalan frekuensi.

Sistem penuaan

Armada bahan api fosil Australia adalah penuaan. Contoh yang baik ialah menunggu penutupan stesen janakuasa arang batu Hazelwood yang berusia 49 tahun ini di Lembah Latrobe Victoria. An ACIL Allen melaporkan kepada Kerajaan Australia menyenaraikan hayat teknikal setiap stesen janakuasa, dan menunjukkan bahawa dua pertiga daripada kapasiti penjanaan bahan api fosil Australia akan mencapai hayat teknikal sepanjang dua dekad yang akan datang.

Pilihan praktikal untuk menggantikan tumbuhan ini adalah bahan api fosil (arang batu dan gas) atau pembaharuan berskala besar (angin dan PV) yang sedia ada. Boleh diperbaharui sudah berdaya saing ekonomi, dan akan jelas lebih murah oleh 2030.

Pelepasan gas rumah hijau yang berkaitan dengan tenaga merangkumi kira-kira 84% daripada jumlah Australia. Penjanaan elektrik, pengangkutan darat, dan pemanasan di kawasan bandar terdiri daripada jumlah pelepasan 55. Penukaran ketiga fungsi tenaga kepada tenaga boleh diperbaharui adalah lebih mudah daripada komponen lain sistem tenaga.

Pengangkutan dan pemanasan bandar boleh diperkayakan dengan menggunakan kenderaan elektrik dan pam haba. Pam haba elektrik adalah sudah menyediakan persaingan yang kuat untuk gas asli di pasaran pemanasan ruang dan air. Yang penting, peranti ini mempunyai storan berskala besar dalam bentuk bateri di dalam kenderaan, dan inersia haba di dalam air dan bangunan. Penggunaan terintegrasi yang terintegrasi dengan perubahan teknologi ini akan membantu mengurangkan harga elektrik lebih jauh.

Jadi angin, PV dan PHES bersama menghasilkan kebolehpercayaan dan kemampuan untuk menyesuaikan sistem elektrik semasa. Di samping itu, ia memudahkan pemotongan yang mendalam kepada pengeluaran dengan kos rendah yang boleh melampau jauh dari Australia sasaran iklim yang sedia ada.

Mengenai Pengarang

Andrew Blakers, Profesor Kejuruteraan, Universiti Kebangsaan Australia; Bin Lu, Calon PhD, Universiti Kebangsaan Australia, dan Matthew Stocks, Fellow Penyelidik, Kolej Kejuruteraan ANU dan Sains Komputer ANU, Universiti Kebangsaan Australia

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

Pengeluaran: Rancangan Paling Komprehensif yang Pernah Dicadangkan untuk Membalik Pemanasan Global

oleh Paul Hawken dan Tom Steyer
Dalam menghadapi rasa takut dan tidak peduli yang luas, koalisi penyelidik, profesional dan ahli sains antarabangsa telah berkumpul untuk menawarkan satu set penyelesaian yang realistik dan berani terhadap perubahan iklim. Seratus teknik dan amalan dijelaskan di sini-ada yang terkenal; ada yang tidak pernah anda dengar. Mereka terdiri dari tenaga bersih untuk mendidik anak perempuan di negara berpendapatan rendah untuk amalan guna tanah yang menarik karbon dari udara. Penyelesaiannya wujud, bersifat ekonomi, dan masyarakat di seluruh dunia kini menguatkuasakan mereka dengan kemahiran dan keazaman. Tersedia di Amazon

Merancang Penyelesaian Iklim: Panduan Dasar untuk Tenaga Rendah Karbon

oleh Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Dengan kesan perubahan iklim yang menimpa kita, keperluan untuk mengurangkan pelepasan gas rumah kaca global tidak kurang hebatnya. Ini adalah cabaran yang menakutkan, tetapi teknologi dan strategi untuk menanganinya ada sekarang. Sebilangan kecil dasar tenaga, yang dirancang dan dilaksanakan dengan baik, dapat membawa kita ke arah masa depan yang rendah karbon. Sistem tenaga besar dan kompleks, jadi dasar tenaga mesti fokus dan menjimatkan kos. Pendekatan satu ukuran untuk semua tidak akan berjaya. Pembuat dasar memerlukan sumber yang jelas dan komprehensif yang menggariskan dasar tenaga yang akan memberi kesan terbesar pada masa depan iklim kita, dan menerangkan bagaimana merancang polisi ini dengan baik. Tersedia di Amazon

Ini Menukar Semua: Kapitalisme vs Iklim

oleh Naomi Klein
In Ini Menukar Semua Naomi Klein berhujah bahawa perubahan iklim bukanlah satu lagi isu yang perlu difailkan antara cukai dan penjagaan kesihatan. Ini penggera yang menyeru kami untuk memperbaiki sistem ekonomi yang telah gagal dalam banyak cara. Klein dengan teliti membina kes untuk mengurangkan secara besar-besaran pelepasan rumah hijau kami adalah peluang terbaik kami untuk secara serentak mengurangkan ketidaksamaan yang menggerunkan, membayangkan semula demokrasi kami yang patah, dan membina semula ekonomi tempatan kami yang terbuang. Dia mendedahkan keputusasaan ideologi tentang penyangkalan perubahan iklim, khayalan para ahli geoengineers, dan kekalahan tragis terlalu banyak inisiatif hijau arus perdana. Dan dia menunjukkan persis mengapa pasar tidak-dan tidak dapat menyelesaikan krisis iklim tetapi sebaliknya akan membuat keadaan lebih teruk, dengan kaedah ekstraksi yang lebih melampau dan ekologi merosakkan, disertai dengan kapitalisme bencana yang meluas. Tersedia di Amazon

Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon pergi untuk membiayai kos membawa anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, and ClimateImpactNews.com tanpa sebarang kos dan tanpa pengiklan yang mengesan tabiat melayari anda. Walaupun anda mengklik pada pautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa-apa lagi yang anda beli dalam lawatan yang sama di Amazon memberi kami komisen kecil. Tiada kos tambahan untuk anda, jadi sila sumbangkan kepada usaha. Anda juga boleh gunakan pautan ini untuk digunakan untuk Amazon pada bila-bila masa supaya anda boleh membantu menyokong usaha kami.