Спречавање нестанка струје у Тексасу помоћу обновљиве енергије

Дванаест месеци касније, државна електрична мрежа, док се побољшала, Још увек рањив Нестанак струје због временских прилика.

„Ако нас ове године погоди још једна олуја, попут Уреја 2021., мрежа ће поново пасти“, рекао је Ендрју Деслер, професор атмосферских наука на Тексашком универзитету А&М. „Ово је и даље превише ризично за нас.

Сада, Недавна студија То показује да се нестанак струје широм земље – можда чак и током екстремних временских прилика – може избећи преласком на 100 посто чисту, обновљиву енергију, попут сунца, ветра и воде.

„„Технички и економски, имамо 95 одсто технологија које су нам потребне да све трансформишемо данас“, рекао је Марк Џејкобсон, водећи аутор рада и професор грађевинског и еколошког инжењерства на Универзитету Станфорд. Ветар, вода и соларна енергија већ представљају око једну петину електричне енергије у земљи, иако је пуна трансформација у многим областима спора.

Студија је показала да би прелазак на обновљиве изворе енергије такође смањио потребе за енергијом, смањио трошкове потрошача, отворио милионе нових радних места и побољшао здравље људи.

Годинама су неки изражавали сумњу у изводљивост усвајања обновљивих извора енергије у великим размерама, због њихових трошкова. Али Десслер је рекао да иако је соларна енергија била скуп извор енергије пре 10 година, јесте Једна од најјефтинијих цена данас.

„Схватање многих људи о обновљивој енергији постало је веома застарело“, рекао је Десслер, који није био укључен у истраживање.

Енергија ветра такође може бити веома ефикасна и уштедети половину енергије Тексаса у неким данима – чињеница коју је подкастер изненадио Јое Роган Када се појавио као гост у четвртак у епизоди „Тхе Јое Роган Екпериенце“.

„Сунце и ветар су најјефтинији доступни извори енергије“, рекао је Десслер. „Изгледа да људи то не разумеју, а такође не разумеју да ми знамо како да направимо поуздану мрежу која се првенствено ослања на обновљиве изворе енергије.

У најновијој студији, Џејкобсон и колеге показују како да задовоље потребе за енергијом сваких 30 секунди широм Сједињених Држава без нестанка струје у зеленијој, насељенијој земљи 2050. и 2051. године.

У симулацијама, замислите да су сва возила електрична или погоњена водоничним горивним ћелијама. Електричне топлотне пумпе, бојлери, ветротурбине и соларни панели заменили су алтернативе фосилним горивима. Тим је такође укључио нове изворе топлотне енергије, али не и нове хидроелектране.

Они су моделирали стабилност мреже широм суседних Сједињених Држава, укључујући податке из модела загађења ваздуха, климе и времена, који укључује климатске факторе и статистички типичне временске обрасце који се јављају у датој области. Користећи податке о потрошњи енергије из Управе за енергетске информације, тим је симулирао енергетске потребе за 2050-2051. Напајање је морало да буде једнако потражњи за струјом сваких 30 секунди, иначе би модел био затворен.

Тим је открио да је стварна потражња за енергијом значајно смањена једноставним преласком на обновљиве изворе, који су ефикаснији. За читаве Сједињене Државе, укупна потражња за енергијом за крајњу употребу опала је за око 57 процената. Годишњи трошкови енергије по глави становника за домаћинства били су око 63 процента нижи од сценарија „уобичајено пословање“.

„Све што тренутно радимо са фосилним горивима биће урађено помоћу технологије коју покреће електрична енергија“, рекла је Ана Катарина фон Креланд, коаутор и докторант у Џејкобсоновој лабораторији. „Количина енергије потребна за обављање активности, првенствено за напајање светлости или за погон индустријских процеса, која би се заправо смањила ако бисте користили ефикаснији извор енергије.

Током екстремних временских прилика, нижа потражња за енергијом је важна како би се мрежа одржавала на мрежи. У Тексасу, потпуна зелена транзиција смањила би просечну годишњу потражњу за енергијом у крајњој употреби за 56 процената. Такође смањује вршна оптерећења, или највећу количину енергије која се повлачи из мреже. Џејкобсон је рекао да ће многи домови такође имати своје складиште и да се неће морати толико ослањати на мрежу.

Тим је такође открио да повезивање електричних мрежа из различитих географских подручја може учинити енергетски систем поузданијим и смањити трошкове. Већа је вероватноћа да ће ветрови дувати у већим областима, или ће сијати сунце или користити хидроелектрану негде другде, што би могло да помогне да се попуне празнине у снабдевању.

„Прекид у обновљивој енергији се смањује како посматрате све већа и већа подручја“, рекао је Десслер. „Ако није ветровито у Тексасу, могло би да буде ветровито у Ајови. У том случају, они би могли превише да производе енергију и могли би да нам наплате део своје додатне енергије.“

Студија је објавила да су трошкови по јединици енергије у Тексасу 27 посто нижи када су повезани на мрежу средњег запада него када су изоловани, као што су тренутно.

„Све у свему, открили смо да би било јефтиније, поузданије и боље искоришћење енергије ако бисмо проширили интерконекцију“, рекао је фон Креланд. додај ипак „Чак и када би свака држава била острва за себе, и даље би било могуће имплементирати 100 посто воде од ветра и сунца у свакој појединачној држави.

Током тексашке зиме, Џејкобсон је рекао да ће правилно одржаване ветротурбине такође помоћи у одржавању напајања. Током захлађења у фебруару 2021. године, неке замрзнуте ветротурбине су затворене због недостатка опреме за одлеђивање. (Угаљ, гас и нуклеарни ресурси такође близу од директног замрзавања опреме и допринео још већем смањењу снаге.)

„Оних дана када је хладно, имате јаке ветрове, што је заиста добра вест, јер када је хладно, имате потребу за грејањем“, рекао је Џејкобсон. „У хладним данима заправо добијате више енергије.“

Током зиме, слаба сунчева светлост може учинити соларне панеле бескорисним. У овом случају, ветротурбине и соларни панели су комплементарни извори енергије. Ако оба не успију у неком тренутку, може почети други извор енергије, као што је геотермална енергија или хидроенергија.

Батерије се такође користе за снабдевање електричном енергијом када је енергија сунца или ветра мала, али тим је показао да дуготрајне батерије нису неопходне нити корисне за стабилност мреже. Многе од 4-часовних батерија које су тренутно на тржишту могу се повезати како би се обезбедило дуготрајно складиштење, као што је током нестанка струје. Ово откриће је посебно корисно јер технологија дуготрајних батерија може још увек бити релативно далеко од достизања тржишта.

„Погрешно је мислити о обновљивим изворима енергије као о непоузданим јер не размишљате о обновљивим изворима енергије сами по себи“, рекао је Десслер. „О њима размишљате као о делу система. Стабилна мрежа која садржи много обновљивих извора такође ће имати константан капацитет који се може применити и који ће се опоравити када обновљиви извори нестану.“

Симулација тима је такође сугерисала нестанак струје у Калифорнији, као нпр Они у августу 2020, по ниској цени. Инсталирање више морских ветротурбина током лета може уштедети енергију, укључујући хлађење зграда. Прелазак на све врсте чисте, обновљиве енергије могао би смањити потражњу за енергијом у Калифорнији за 60 процената.

Поред побољшања стабилности мреже, студија је открила да управљање чистом, обновљивом мрежом може створити скоро 5 милиона дугорочних послова са пуним радним временом, од грађевинарства до производње до индиректног запошљавања у компанијама. Системи би такође произвели чистији ваздух, што би могло да смањи смртне случајеве узроковане загађењем за 53.000 људи годишње и смањи болести изазване загађењем за милионе људи 2050. године.

„Ово је веома важна студија“, рекао је Роберт Хауарт, професор на Универзитету Корнел који није био укључен у истраживање. „Индустрија фосилних горива наставља да тврди да су обновљиви извори опасан експеримент и да ће стабилност и поузданост мреже и даље зависити делимично од фосилних горива. Овде, Џејкобсон и колеге јасно показују да то уопште није случај.“

Деслер се слаже да не мисли да су резултати ове студије „уопште контроверзни“.

„Очигледно ће то функционисати само зато што је на планети доступно много обновљиве енергије. Само са тачке гледишта физике, овде нема основних ограничења“, рекао је он. „Ограничење је политичко. Морате натерати људе да се окупе и одлуче да то ураде, а то је заиста тешко.“

Током захлађења у фебруару 2021. године, бивши гувернер Тексаса Рик Пери рекао је да ће Тексашани проводити више времена на хладноћи и без струје како би „држали савезну владу ван свог посла“ и демократе осујећене који желе да предложе нове прописе.

Око 15 држава, територија и више од 180 градова успоставило је политике које повећавају количину обновљиве електричне енергије, али Џејкобсон се нада да ће овакви налази дати креаторима политике самопоуздање да донесу законе и политике за бржу транзицију. Јацобсонове претходне студије и рад преко његове непрофитне организације пројектна решења Помозите да направите информисане планове попут Греен Нев Деал и државно законодавство.

„Потребна нам је заиста брза транзиција од 80 одсто [of clean energy] до 2030. и 100 одсто што је пре могуће након тога, рекао је Џејкобсон. „Заиста је потребан велики напор многих људи да би се решио овај проблем. То није једна научна студија која ће решити проблем.“