اداره آب و نیروگاه بادی درخت کاج و نیروگاه خورشیدی لس آنجلس در Tehachapi ، کالیفرنیا ، 115 مایلی LA. عرفان خان / لس آنجلس تایمز از طریق گتی ایماژ
بسیاری از حوادث شدید می تواند خدمات برق را مختل کند ، از جمله طوفان ، زمین لرزه ، سیل ، آتش سوزی ، گرمای شدید ، سرمای شدید و خشکسالی های طولانی مدت. بلایای بزرگ می تواند هزاران نفر را در تاریکی قرار دهد. یخ زدگی عمیق تگزاس در ماه فوریه ناک اوت شد 40٪ ظرفیت تولید برق در ایالت.
در طول چنین رویدادهایی ، مناطق تحت تأثیر ممکن است قدرت پس انداز داشته باشند. به عنوان مثال ، در جریان خاموشی های فوریه در تگزاس ، شرکت های برق در حال تولید برق از نیروگاه های آبی در شمال غربی اقیانوس آرام ، گاز طبیعی در شمال شرقی ، باد در جلگه های شمالی و انرژی خورشیدی در جنوب غربی بودند.
امروزه امکان انتقال برق از یک سر آمریکا به سر دیگر وجود ندارد. اما طی دهه گذشته ، محققان آزمایشگاه ها و دانشگاه های ملی با مهندسان صنعت همکاری نزدیک داشته اند تا یک سیستم برق بین ایالتی را طراحی کنند. و برنامه زیرساختی رئیس جمهور بایدن با اختصاص میلیاردها دلار برای ساخت خطوط انتقال ولتاژ بالا در این مسیر حرکت می کند که می تواند "برق ارزان تر و تمیزتر را به جایی که بیشترین نیاز است منتقل کند."
My تحقیقات مهندسی روی سیستم های قدرت الکتریکی تمرکز دارد. در دانشگاه ایالتی آیووا ما برای تعیین کمیت مزایایی که شبکه های بزرگ می توانند به ایالات متحده بیاورند تلاش کرده ایم. این سیستم های انتقال قدرت با ظرفیت بالا منابع انرژی و مناطق با تقاضای زیاد برق را که به عنوان مراکز بارگیری شناخته می شوند ، در مناطق جغرافیایی بزرگ به هم متصل می کنند.
شبکه الکتریکی ، برق را از ژنراتورهایی که غالباً از مراکز جمعیتی دور هستند ، به سمت مصرف کنندگان انرژی می برد.
یک سیستم بزرگراه ملی برای برق
دویت آیزنهاور به فکر یک سیستم بزرگراه بین ایالتی بود برای چندین دهه آیزنهاور اظهار داشت که چنین نظامی "همانقدر که برای دفاع لازم است برای دفاع اقتصاد ملی و ایمنی شخصی"
کنگره موافقت کرد و تصویب کرد قانون بزرگراه با کمک فدرال از 1956، که دولت فدرال را مجاز به پرداخت 90٪ هزینه این سیستم 114 میلیارد دلاری ایالات متحده کرده است ، مابقی را ایالت ها پوشش می دهند.
آیزنهاور نگران بود تخلیه شهرها در صورت جنگ هسته ای. استدلال امنیتی برای یک شبکه ماکرو در حوادث شدید متمرکز است که شبکه برق را مختل می کند. و بحث اقتصادی بر انتقال انرژی باد ، خورشیدی و آبی از مناطقی است که آنها به مناطق با تقاضای برق زیاد فراوان هستند.
امروز شبکه برق آمریکای شمالی در واقع است پنج شبکه، همچنین به عنوان اتصالات شناخته می شود. دو شبکه بزرگ متصل به شرق و غرب ، بیشتر 48 ایالت پایین و مناطق بزرگ کانادا را پوشش می دهد ، در حالی که سه شبکه کوچکتر در خدمت تگزاس ، آلاسکا و شمال کبک هستند. هر یک از این شبکه ها استفاده می کنند جریان متناوب یا AC، برای انتقال برق از ژنراتورها به مشتریان.
اتصالات متصل به شرق ، غرب و تگزاس توسط جریان مستقیم ولتاژ بالا، یا HVDC ، خطوطی که انتقال قدرت بین آنها را ممکن می کند. این امکانات در حال پیر شدن و فقط می تواند مقادیر کمی برق را منتقل کند بین شبکه ها یکی از راه های فکر کردن در مورد ماکروگرید ، پوششی است که شبکه های موجود ایالات متحده را با هم جمع می کند و انتقال قدرت بین آنها را آسان تر می کند.
یک شبکه بزرگ احتمالی ایالات متحده که شبکه های شرقی ، غربی و تگزاس را متصل می کند و به مزارع بادی دریایی متصل می شود. جیمز مک کالى, CC BY-ND
تقسیم قدرت در مناطق مختلف
رئیس جمهور بایدن اقدام گسترده ای را برای دستیابی به انتقال انرژی پاک در ایالات متحده پیشنهاد داده است ، از جمله تولید برق بدون کربن تا سال 2035. این امر نیاز به افزودن بسیاری از ظرفیتهای جدید تجدید پذیر در 15 سال آینده دارد.
هزینه های باد و خورشید طی سالهای اخیر به طرز چشمگیری کاهش یافته است. امروزه نیروگاه های جدید نیروگاه های بادی و خورشیدی در مقیاس بزرگ ارزان تر از انرژی برق است کارخانه های موجود ذغال سنگ. با این حال ، انرژی های تجدید پذیر فقط تأمین می کنند حدود 21٪ از برق ایالات متحده است.
یک ماکروگرید از دو طریق باعث کاهش هزینه برق از نیروگاه های بادی و خورشیدی جدید می شود. اول ، این امر می تواند انرژی تجدید پذیر با کیفیت بالا - عمدتا باد غرب میانه و انرژی خورشیدی جنوبی و برق آبی بالقوه کانادایی - را برای تأمین مراکز بارگیری ساحلی فراهم کند. ساخت سیستم های انتقال که بتوانند این نیرو را در مسافت های طولانی جابجا کنند ، ارزان تر از تولید آن از منابع کم کیفیت خورشید و باد در نزدیکی شهرها است.
دوم ، یک شبکه بزرگ امکان تقسیم خدمات انرژی و شبکه را بین مناطق امکان پذیر می کند. این استراتژی از اختلاف زمانی ناشی از مناطق زمانی و اینکه تقاضای برق متمایل است ، بهره می برد در ساعات مشخصی از روز به اوج خود برسید، مانند وقتی که مردم غروب به خانه می رسند. و قیمت برق در طول روز با تقاضا افزایش و کاهش می یابد.
به عنوان مثال ، در ساعت 3 بعد از ظهر به وقت اقیانوس آرام ، تقاضای برق در ساحل غربی نسبتاً کم است ، به این معنی که هزینه آن نیز کم است. می توان از برق اضافی غربی برای تأمین تقاضا در ساحل شرقی استفاده کرد که همزمان با این "کم" 3 بعد از ظهر ساحل غربی که در ساعت 6 بعدازظهر به وقت شرقی اتفاق می افتد ، روزانه اوج می گیرد. چهار ساعت بعد ، وقتی ساحل غربی به اوج روزانه 7 بعد از ظهر به وقت اقیانوس آرام می رسد ، ساعت 10 شب در ساحل شرقی قرار دارد که نسل بیشتری برای اشتراک به سمت غرب خواهد داشت.
تقسیم ظرفیت نیز به این دلیل کار می کند که اوج تقاضای سالانه برق در مناطق مختلف سال برای مناطق مختلف رخ می دهد. هر منطقه موظف است به ظرفیت تولید کافی برای تأمین حداکثر بار سالانه خود ، با مقداری حاشیه برای پوشش خرابی های تولید دسترسی داشته باشد. یک ماکروگرید به مناطق امکان می دهد ظرفیت تولید اضافی را در صورت عدم نیاز به صورت محلی تقسیم کنند.
این استراتژی حتی در شرایطی که قله های سالانه در دو منطقه فقط چند روز با هم تفاوت دارند ، مزایایی را به همراه دارد. هنگامی که آنها با هفته یا ماه متفاوت باشند ، بازدهی زیادی می تواند داشته باشد. به عنوان مثال ، تقاضای برق در شمال غربی اقیانوس آرام به طور معمول در زمستان به اوج خود می رسد ، بنابراین این منطقه می تواند ظرفیت را از جنوب غربی و غرب میانه ، جایی که تقاضا در تابستان به اوج خود می رسد ، و برعکس قرض کند.
انتقال ساختمان موجب صرفه جویی در هزینه می شود
در تحقیقی که در سال 2020 با همکاران دانشگاهی و صنعتی منتشر کردم ، نشان دادیم که بدون ماکروگرید هزینه دارد بیش از $ 2.2 تریلیون از سال 2024 تا 2038 برای توسعه و بهره برداری از سیستم برق الکتریکی کشور و دستیابی به 50٪ تولید برق تجدیدپذیر در سال 2038. این شامل هزینه های افزودن 600 گیگاوات ظرفیت تولید جدید است که تقریباً تماماً باد و خورشیدی است هزینه های عملیاتی باقی مانده نیروگاه های فسیلی و هسته ای. و ساخت خطوط انتقال AC جدید برای اتصال نیروگاه های جدید به مشتریان.
با این حال ، ما محاسبه کردیم که اگر ایالات متحده 50 میلیارد دلار برای تولید یک شبکه ماکرو هزینه کند ، کل هزینه بلند مدت توسعه و بهره برداری از سیستم برق الکتریکی کشور و دستیابی به 50٪ برق تجدید پذیر در سال 2038 بیش از 50 میلیارد دلار کاهش می یابد. به عبارت دیگر ، با ایجاد امکان تقسیم نیرو در مناطق مختلف و انتقال انرژی تجدیدپذیر با کیفیت بالا از مناطق دورافتاده به مراکز بارگیری ، شبکه ماکرو بیش از هزینه های خود را پرداخت می کند.
برخی از ناظران ممکن است نگران باشند که یک شبکه متصل به کشور در برابر خاموشی های آبشار بیش از سیستم موجود ما آسیب پذیر باشد. در واقع ، یک شبکه ماکرو در واقع قابل اطمینان تر است زیرا HVDC از طریق ایستگاه های مبدل انعطاف پذیر خود ، قابلیت کنترل شبکه را افزایش می دهد.
رهبران صنعت و طرفداران انرژی پاک خواستار پیگیری توسعه ماکرو شبکه از ایالات متحده هستند. اما آمریکای شمالی است عقب مانده بیشتر جهان در حال توسعه خطوط برق بین منطقه ای برای بهره برداری از منابع انرژی پاک ارزان قیمت است. و اگر 50 میلیارد دلار سرمایه گذاری کلانی به نظر می رسد ، این را در نظر بگیرید: حداقل هزینه برآورد شده قطع و افزایش قیمت انرژی در یخ زدگی عمیق تگزاس
درباره نویسنده
جیمز دی. مک کالى، استاد مهندسی برق ، دانشگاه ایالتی آیووا
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.
این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.
