پتانسیل انرژی خورشیدی را بیش از آنچه که مورد نیاز است، می تواند جایگزین ذخیره انرژی گران تر باشد. جیمی استیلینگز, CC BY-SA

مخترع معروف ادوین لند گفت:"این به این معنا نیست که ما نیاز به ایده های جدید داریم، اما ما باید از داشتن ایده های قدیمی جلوگیری کنیم." به نظر می رسید که ما به ما می گفتیم که راه حل فقط فراتر از عادات تفکر قدیمی است.

شهرهای، ایالت ها و کشورها در سرتاسر جهان متعهد به تمیز کردن اقتصادهای انرژی هستند که در سطح بسیار بالایی - حتی 100٪ - از انرژی های تجدید پذیر اجرا می شوند. در ایالت نیویورک تنها چهار صورت حساب رقابتی هدف قرار دارند 50٪ به 100٪ انرژی های تجدید پذیر توسط یا قبل از 2040.

در حقیقت، فقط دو منبع انرژی تجدیدپذیر به اندازه کافی بزرگ هستند برای دیدار با این اهداف بسیار نفوذ در طرف عرضه در ایالات متحده - خورشید (تا کنون) و باد.

هرچند هر دو، منابع متغیر هستند که به دلیل آب و هوا و نیز چرخه های روزانه و فصلی هدایت می شود. بنابراين، آنها بايد به گونه اي «تقويت شده» - يعني قادر به تحويل قدرت بر تقاضا - به منظور تعويض منابع فسيلي که بتوانند به صورت مورد نياز تحويل شوند. بر اساس تحقیقات ما، ادعا می کنیم که این تحول قدرت شرکت نه تنها امکان پذیر است، بلکه مقرون به صرفه است - اگر ما از داشتن ایده های قدیمی جلوگیری کنیم.

یکی از ایده های تثبیت شده و بسیار شایع، احتمالا به دلیل قیمت های بالای انرژی تجدیدپذیر در طول تاریخ، این است که تمام قدرت تولید شده توسط منابع تجدیدپذیر باید به عنوان تولید شده به فروش برسد. ایده استفاده از باد و خورشید در حال حاضر، صرف نظر از اینکه تولید از این منابع بیش از آنچه شبکه می تواند پذیرفته شود، به تولیدکنندگان برق تحمیل می شود.

این ایده قدیمی، یک قاعده اساسی را نادیده می گیرد: بیش از حد و فعالانه کاهش می دهد باد و خورشید. با این حال، غیرقابل انعطاف، مطالعه همکاران ما و ما انجام شده نشان می دهد که این مراحل، کلید مسیر ارزان ترین شبکه برق است که عمدتا توسط خورشید و باد ساخته می شود.

وزن در برابر ذخیره انرژی

استدلال بیش از حد پیش بینی خورشید و باد ساده است:

• ذخیره انرژی یکی از اجزای ضروری برای پر کردن تغییرات انرژی تجدیدپذیر است، زمانی که خورشید درخشش نداشته باشد یا باد نزند. این شکاف ها شامل دوره های روزانه، مانند ساعات تقاضای پیک در طول روز و شب، و مهمتر از آن، شکاف های چند روزه و فصلی از شرایط پایدار کم آفتاب یا باد کم است. برای ذخیره سازی، اپراتورهای شبکه - سازمان هایی که اطمینان می دهند که منبع تغذیه مطابق با افزایش و کاهش روزافزون نیروگاه تامین می شود، معمولا به مخازن آب متصل می شود پمپ آب یا، برای دوره های کوتاهتر، باتری ها.

• ذخیره سازی ارزان تر می شود، اما حتی فرض می کنیم که پیش بینی های هزینه یابی درازمدت، خوشبینی ماست مطالعه منجر به نتیجه گیری شد که استفاده از ذخیره سازی به تنهایی به شرکت باد یا خورشید با توجه به اندازه شکاف های چند روزه و فصلی، به طور قابل توجهی گران خواهد بود. باد و خورشید هم خیلی ارزان تر می شوند به خصوص خورشید، به نقطه ای که overbuilding به طور فزاینده ای مقرون به صرفه است. این درست است حتی زمانی که خروجی از ژنراتورهای باد و خورشید اساسا تخلیه شده یا "کاهش یافته" است و به شبکه منتقل نمی شود.

• بیش از حد، شکاف های تولید را کاهش می دهد، زیرا تولید انرژی بیشتر در طول دوره های کم انرژی و خورشید در دسترس است. Overbuilding همچنین نیازهای ذخیره سازی را کاهش می دهد.

این نمودار نشان می دهد که چگونه تأمین انرژی روزمره از باد و خورشید با ذخیره سازی بسیار گران تر از مقادیر شبکه می باشد، هزینه انرژی برق تولید شده توسط گاز طبیعی (B). اما ذخیره سازی همراه با بیش از حد باد و خورشید که در حدود 30 محدود است، می تواند ارزان تر از شباهت شبکه و قدرت تقاضا (C) باشد. ریچارد پرز، کارل رابابا, CC BY-ND

"محکم کردن" با ظرفیت بیش از حد

امروزه قانون تنظیم فعلی برای برق خورشیدی و بادی موجب افزایش تولید در همه زمان ها می شود. شرکت هایی که این تاسیسات را اداره می کنند، به دنبال فروش تمام محصولات خود در بالاترین قیمت ها هستند، بنابراین خروجی کاهش یافته به عنوان کاهش درآمد است.

این ایده عملیاتی قدیمی مانع انتقال به تکیه بر انرژی خورشیدی و باد به عنوان یکپارچه و بر اساس منابع تقاضا می شود، زیرا تمام خروجی های آن فقط زمانی که در دسترس است استفاده می شود. این رویکرد همچنین انرژی تجدیدپذیر را در حاشیه نگه می دارد.

چگونه یک شبکه با منابع انرژی خورشیدی و باد که از قبل ساخته شده است، چگونه کار می کند؟ بگذارید بگوییم اپراتور یک شبکه برق منطقه ای نیاز به X مگاوات ساعت در روز برای پاسخگویی به تقاضا دارد. امروزه مزارع خورشیدی در آن منطقه می توانند از این تقاضا فقط در روزهای بالاترین تولید، مانند روزهای روشن در تابستان، برآورده شوند یا از آن عبور کنند. در روزهای دیگر، شکاف تولید با ذخیره سازی به دست می آید.

در مقابل، هنگامی که منابع خورشیدی زیاد است، ژنراتور خورشیدی میتواند تقاضای X MWh / day را بیشتر از روز به دست بیاورد و شکافهای کمتری وجود دارد - بنابراین زمان لازم برای ذخیره سازی انرژی برای پر کردن شکاف وجود دارد.

هنگامی که از طریق ترکیبی از overprovisioning و ذخیره سازی تقویت شد، منابع انرژی تجدید پذیر متغیر به طور موثری به نمایش گذاشته می شود - قادر به تامین قدرت در صورت نیاز - و به طور کارا برابر با نیروگاه های سنتی است. به این ترتیب انرژی های تجدید پذیر می توانند این ژنراتورها را بدون مجدد شبکه مجدد جایگزین کنند.

تیم ما مدل کرده است راه حل بالا خورشیدی و بیش از حد برای دولت خاص آینومر مینه سوتا نیست. هدف این بود که ترکیب کمترین هزینه از انرژی خورشیدی، باد و ذخیره سازی شبکه ای که لازم است برای ارائه خدمات انرژی تمام وقت در طول سال، تعیین کند.

مطالعه نشان می دهد که غلبه بر تغییرات طبیعی خورشید و باد می تواند در هزینه های پایین تر از هزینه های شبکه های شبکه (به اصطلاح "شبح شبکه") توسط بیش از حد ساخت منابع خورشیدی و باد و اتخاذ یک استراتژی عملیاتی شبکه اجازه می دهد در مورد 20٪ به 40٪ کاهش تولید انرژی بیش از حد. ذخیره سازی انرژی نیز در مدل ما استفاده شده است، اما اقتصاد برتر از طریق جایگزینی نسل انقباضی بیش از حد برای ذخیره گرایی گرانقیمت به طور مستقیم حاصل می شود.

یک سوال مشروع برای پرسیدن این است که آیا منطقه لازم برای استقرار کامل PV خورشیدی بزرگ است. برای مینه سوتا، در شدید ترین سناریوی 100٪ PV تولید، با فرض دو برابر شدن انرژی خورشیدی مورد نیاز برای پاسخگویی به تقاضای فعلی، این مساحت به مایل مربع 435 می رسد، با فرض پنل های خورشیدی با پیشرفته ترین حالت کارایی 20٪. این منطقه نشان دهنده است کمتر از 1٪ از دولت است محصولات کشت شده و نیمی از فضای شهری با وسعت بالا و متوسط.

اپراتور شبکه می تواند با استفاده از مدیریت باد و خورشید بر مبنای منطقهای سود ببرد، چرا که دوره های خروجی آنها می توانند یکدیگر را تکمیل کنند. برای مثال، باد های زمستانی اغلب در شب بسیار قوی هستند، در حالی که تولیدات خورشیدی در ماه های تابستان بالاتر است. بایگانی عکس IIP, CC BY-NC

بهینه سازی نحوه کار شبکه برق بزرگ

علاوه بر بزرگ کردن، محدود کردن و بهینه سازی ذخیره سازی، چندین عملیات عملی و برنامه ریزی، برخی از آنها در حال حاضر در حال حاضر انجام می شود، ارزش و عملکرد یک شبکه خورشیدی خورشیدی را افزایش می دهد و تحقق آن با حداقل اختلالات. آنها عبارتند از:

• بهره برداری از عملکرد مکمل و پروفایل عملیاتی خورشیدی و باد. در بسیاری از مناطق باد و خورشید دارای پروفیل تولید روزانه و فصلی مکمل هستند - باد در شب و در فصل زمستان افزایش می یابد، PV در روز در تابستان بالاتر است.

• استفاده از مدیریت تقاضا - تمرین کاهش مصرف برق در مکان های مشتری برق - به عنوان راهی برای به حداقل رساندن شکاف عرضه و تقاضا.

• اپراتورهای شبکه را قادر می سازد که در زمینه های خود در مورد مکان های تجدید پذیر انرژی و مدیریت تولید در مناطق خود به گونه ای عمل کنند که تصمیم گیری در مورد کاهش محدودیت ها یا ذخیره سازی صورت گرفته بر اساس منطقهای انجام شود تا شکاف موجود در عرضه و تقاضا را به حداقل برساند.

یک نگرش به حداکثر رساندن تولید انرژی تجدید پذیر و جلوگیری از محدودیت زمانی که انرژی خورشیدی متغیر بود بسیار گران بود و راه حل های سخت افزاری حتی گران تر بود. با این حال، کاهش اخیر و پیش بینی شده در خورشیدی کلید گردان، مدیریت شبکه و هزینه های ذخیره سازی، راه حل بهینه را تنظیم می کنند، با شروع از ساختن بیش از حد خورشید.

مارک پرز، محقق ارشد پژوهشگر خالص انرژی، که در پایان نامه خود در دانشگاه کلمبیا در مورد این موضوع نوشت، به این مقاله کمک کرد. مورگان پاتنم، VP تجزیه و تحلیل خورشیدی در REsurety نیز کمک کرد.

درباره نویسنده

ریچارد پرز، عضو ارشد پژوهشی مرکز تحقیقات علوم انسانی، دانشگاه آلبانی، دانشگاه ایالتی نیویورک و کارل راباباگو، استاد حقوق؛ مدیر اجرایی Pace Energy & Climate Center دانشگاه پیس

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

کتاب های مرتبط

رها کردن: برنامه جامع تر که تا کنون پیشنهاد معکوس گرم شدن جهانی شده است

توسط پل هاوک و تام استایر
در برابر ترس و بی تفاوتی گسترده، یک ائتلاف بین المللی محققان، متخصصان و دانشمندان برای جمع آوری راهکارهای واقع بینانه و جسورانه برای تغییرات آب و هوایی آماده شده است. صد روش و شیوه در اینجا توضیح داده شده است. برخی از آنها به خوبی شناخته شده اند. برخی از شما ممکن است هرگز از آن شنیده نشده است. آنها از انرژی پاک به آموزش دادن دختران در کشورهای با درآمد پایین به شیوه های استفاده از زمین است که کربن را خارج از هوا می کند. راه حل های موجود، از لحاظ اقتصادی قابل اجرا هستند، و جوامع در سراسر جهان در حال حاضر آنها را با مهارت و عزم را در اختیار دارد. موجود در آمازون

طراحی راه حل های آب و هوایی: راهنمای سیاستی برای انرژی کم کربن

توسط هال هاروی، رابی اورویس، جفری ریسمن
با توجه به تأثیرات تغییرات اقلیمی بر ما ، نیاز به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای جهانی چیزی فوری نیست. این یک چالش دلهره آور است ، اما فناوری ها و استراتژی های پاسخگویی به آن امروز وجود دارد. مجموعه کوچکی از سیاست های انرژی ، به خوبی طراحی و اجرا شده ، می تواند ما را در مسیر آینده با کربن کم قرار دهد. سیستم های انرژی بزرگ و پیچیده هستند ، بنابراین سیاست انرژی باید متمرکز و مقرون به صرفه باشد. رویکردهای متناسب با همه کارها به سادگی کار را به پایان نمی رسانند. سیاست گذاران به یک منبع جامع و واضح نیاز دارند که سیاست های انرژی را که بیشترین تأثیر را در آینده آب و هوایی ما دارند ، به طور خلاصه بیان کند و نحوه طراحی مناسب این سیاست ها را شرح دهد. موجود در آمازون

این همه چیز تغییر: سرمایه داری در مقابل آب و هوا

توسط Naomi Klein
In این همه چیز تغییر نائومی کلین استدلال می کند که تغییر آب و هوا تنها مسئله دیگری نیست که به طور منظم بین مالیات و مراقبت های بهداشتی ثبت شود. این یک زنگ خطر است که ما را به رفع یک سیستم اقتصادی است که در حال حاضر ما را از بسیاری جهات شکست. کلاین دقیقا برای اینکه چگونه میزان انتشار گازهای گلخانه ای خود را به طور عظیم کاهش می دهد، ما بهترین فرصت را برای کاهش همزمان نابرابری های خفیف، دوباره تصور دموکراسی های شکسته ما و بازسازی اقتصادهای محلی خود داریم. او در معرض نومیدی ایدئولوژیک از انکار کنندگان تغییرات اقلیمی، خطاهای مسیحیت مهندسان ژئواستراتژیک آینده و ناکامی غم انگیز بسیاری از طرح های اصلی جریان سبز قرار می گیرد. و او به طور دقیق نشان می دهد که چرا بازار بازار بحران آب و هوایی را نداشته و نمی تواند آن را حل کند، بلکه بدتر از همه با بدتر شدن روش های استخراج سنگین و اکولوژیکی، همراه با سرمایه داری فاجعه بار است. موجود در آمازون

از ناشر:
خرید در آمازون برای هزینۀ آوردن شما هزینه می کند InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, و ClimateImpactNews.com بدون هزینه و بدون تبلیغاتی که عادت مرور شما را دنبال می کنند. حتی اگر روی یک لینک کلیک کنید اما این محصولات انتخابی را خریداری نکنید، هر چیزی که شما در همان بازدید از آمازون خریداری می کنید، یک کمیسیون را به ما می دهد. هیچ هزینه اضافی برای شما وجود ندارد، پس لطفا در تلاش باشید. شما همچنین می توانید از این لینک استفاده کنید برای استفاده از آمازون در هر زمان، بنابراین می توانید به حمایت از تلاش های ما کمک کنید.