Energia wiatrowa i słoneczna mogą zastąpić energię węglową w Teksasie

Według nowych badań przeprowadzonych przez inżynierów z Rice University, Teksas może być wzorem dla narodu, jak skutecznie zastąpić węgiel energią wiatrową i słoneczną dla potrzeb energetycznych stanu, przy jednoczesnym spełnieniu celów środowiskowych.

Nowe prace prowadzone przez inżyniera środowiska Daniela Cohana i starszego specjalistę w dziedzinie informatyki Richarda Morse'a z George R. Brown School of Engineering w Rice wykorzystują modelowanie optymalizacyjne do identyfikacji najtańszych kombinacji proponowanych projektów wiatrowych i słonecznych z potencjałem zastąpienia energii węglowej pokolenie w Teksasie.

Jak podają autorzy w artykule, który ukazuje się w czasopiśmieŹródła odnawialne: wiatr, woda i słońce, „Mówiąc prosto, nie zawsze jest wietrznie i nie zawsze jest słonecznie, ale prawie zawsze jest wietrznie lub słonecznie gdzieś w Teksasie”.

Cohan powiedział, że może to umożliwić wiatrowi i słonecznemu zastąpienie prawie całej produkcji węgla, zwłaszcza jeśli projekty wiatrowe i słoneczne są zlokalizowane w lokalizacjach, które zapewniają komplementarną produkcję. Nowy artykuł opiera się na badaniu z 2018 roku z jego laboratorium.

„Ten artykuł naprawdę dotyczy tego, jak możemy jak najszybciej odejść od węgla” – powiedział Cohan, profesor nadzwyczajny inżynierii lądowej i środowiskowej. „Teksas nadal spala więcej węgla i emituje więcej dwutlenku siarki i innych zanieczyszczeń niż jakikolwiek inny stan. Nawet jeśli przejście jest nieuniknione, pilne jest, abyśmy jak najszybciej wycofali się z węgla, aby poprawić jakość powietrza i zdrowie”.

„Oczyszczanie energii, której używamy do zasilania społeczeństwa, jest jedną z najważniejszych rzeczy, które musimy zrobić” – powiedział Morse, który wygrał konkurs na plakat upamiętniający Malcolma Verdict Memorial podczas Texas Energy Summit w 2020 r. za swoją pracę nad projektem. „Profesor Cohan reklamował to jako projekt oparty na matematyce i to jest moje doświadczenie, więc możliwość pomocy przy projekcie integracji czystej energii była dla mnie bardzo interesująca”.

Kilka dużych teksańskich elektrowni węglowych zostało zamkniętych w 2018 r., a większość pozostałych pracowała znacznie poniżej mocy produkcyjnych, w tym z powodu przestojów podczas zamrożenia w lutym 2021 r. Badania zespołu wykazały, że zaledwie jedna trzecia projektów wiatrowych i słonecznych, które zostały już zaproponowane Radzie ds. Niezawodności Elektrycznej Teksasu do czerwca 2020 r., może zastąpić prawie całą stanową generację węgla. Od czerwca 2020 wybudowano dziesiątki tych projektów, a kolejka proponowanych projektów fotowoltaicznych podwoiła się.

Kluczem do sukcesu wiatru i słońca będzie rozbudowa linii przesyłowych łączących najbardziej wietrzne i słoneczne części kraju z miastami.

„W Teksasie jest to największe wąskie gardło spowalniające rozwój energii wiatrowej i słonecznej” – powiedział Cohan. „Ustawa o infrastrukturze międzypartyjnej, która uchwaliła się w zeszłym roku, jest dobrym początkiem, ale nie ma wystarczających środków na przesył. Ponadto, nie łącząc się z innymi sieciami, Teksas stracił możliwość sprzedaży nadwyżki energii wiatrowej i słonecznej innym stanom ”.

Cohan zauważył, że gaz ziemny będzie nadal miał kluczowe znaczenie dla niezawodności energii elektrycznej Teksasu w najbliższej perspektywie, zwłaszcza że ERCOT pracuje nad odbudową po mrozie w 2021 r. Jednak uzupełniająca lokalizacja farm wiatrowych i słonecznych może zmniejszyć zapotrzebowanie na gaz ziemny i magazynowanie oraz eliminują potrzebę węgla, powiedział. Badanie pokazuje, że moc wiatru z zachodniego Teksasu osiąga szczyt w nocy, podczas gdy wiatr w południowym Teksasie osiąga szczyty z bryzą morską w letnie popołudnia i wieczory. Wraz z dziennym promieniowaniem słonecznym, te uzupełniające źródła mogą obejmować większość, ale nie wszystkie godziny w roku.

„Nawet w przypadku lokalizacji uzupełniającej nadal będą godziny, w których słońce nie będzie świecić, a wiatr nie wije” – powiedział Cohan. „Historycznie głównym wyzwaniem były letnie popołudnia, kiedy klimatyzatory pracują na pełnych obrotach, i sporadyczne głębokie mrozy. Wiatry słoneczne i przybrzeżne dobrze sobie radzą podczas letnich szczytów, ale mogą mieć przerwy w niektóre wieczory, kiedy będziemy potrzebować czegoś innego, w."

Powiedział, że wyeliminowanie węgla z sieci w Teksasie to tylko kwestia czasu. „Myślę, że żadna z firm energetycznych nie chce długo prowadzić elektrowni węglowych” – powiedział Cohan. „Są brudniejsze i droższe w eksploatacji niż budowanie od podstaw projektów wiatrowych i słonecznych, a większość firm użyteczności publicznej ma teraz plany osiągnięcia zerowej emisji dwutlenku węgla netto do 2050 r., jeśli nie wcześniej.

„Być może z tego powodu nie inwestowali w modernizację swoich elektrowni węglowych, z których wiele ma ponad 40 lat i nie jest zbyt wydajnych” – powiedział.

Współautorami artykułu są studia licencjackie z inżynierii lądowej Rice Sarah Salvatore i absolwentka Joanna Slusarewicz, obecnie doktorantka na Carnegie Mellon University.

Badania wsparła Fundacja Energetyczna.

kruszec.

„Być może z tego powodu nie inwestowali w modernizację swoich elektrowni węglowych, z których wiele ma ponad 40 lat i nie jest zbyt wydajnych” – powiedział.

Współautorami artykułu są studia licencjackie z inżynierii lądowej Rice Sarah Salvatore i absolwentka Joanna Slusarewicz, obecnie doktorantka na Carnegie Mellon University.

Badania wsparła Fundacja Energetyczna.