Калифорния може надеждно да достигне 85% чиста енергия до 2030 г., без да рискува прекъсвания - по пътя към 100% чиста мрежа

Енергийните кризи по време на горещите вълни в Калифорния през август 2020 г. повдигнаха въпроси за това колко надеждна ще бъде мрежата на държавата по пътя към целта си за 100% чиста енергия до 2045 г.

Но новите изследвания дават ясни отговори: Калифорния може надеждно да постигне 85% чиста електрическа мрежа до 2030 г с разнообразна комбинация от възобновяеми енергийни източници и батерии, гъвкаво търсене, търговия със съседни държави и някои съществуващи електроцентрали - при множество предположения за изграждане и възможни бъдещи условия. Оказва се, че по-чистата решетка е по-надеждна.

Държавните регулатори и избраните служители могат да постигнат тази важна стъпка към бъдещето на 100% чиста енергия на държавата чрез политически действия, които ускоряват разнообразното внедряване на чиста енергия, намаляват зависимостта от производството на газ, стимулират ресурсите от страна на търсенето и подобряват регионалната координация на търговията с електроенергия със съседните държави.

Политики за движение напред

Калифорния е международен лидер в намаляването на замърсяването с парникови газове, като същевременно осигурява все по-чиста енергия за голяма и разнообразна популация потребители на електроенергия – 40 милиона души и 5-те в света^th най-голямата икономика. Мерки за енергийна ефективност са поддържали общата консумация на електроенергия на държавата в продължение на много години, докато серия от все по-амбициозни стандарти за портфолио за възобновяеми източници доведоха до бързото възприемане на доставките на чиста енергия от възобновяеми източници като вятър и слънчева енергия.

Амбициите на държавния регулатор се появиха нов тласък. Комисията за обществени услуги в Калифорния (CPUC) наскоро издаде поръчки за нови чисти ресурси и одобри нов план за предпочитана система за своите доставчици на електроенергия, целящи да намалят емисиите на парникови газове до 38 милиона метрични тона (MMT) до 2030 г. и 35 MMT до 2032 г., създавайки 86% производство на електроенергия без емисии до 2032 г.

Но дори и с тези повишени амбиции, Калифорния трябва да направи повече, за да постигне целите си за надеждно бъдеще с нулеви въглеродни емисии. Нов технически доклад от Telos Energy и GridLab и придружаващи доклад за политиката от Energy Innovation очертава как държавата може да се справи с това предизвикателство.

Нов подход

Техническият доклад предоставя нова методология, която да помогне на политиците бързо да оценят много бъдещи портфейли от ресурси и допускания за осигуряване на бъдеща чиста енергийна мрежа. Чрез включването на сценарии и чувствителност, които изследват надеждността, като използват детайли като почасови данни за вятъра и слънцето, съпоставени с почасовите данни за търсенето за осем възможни години в Западните САЩ, моделистите могат да сравняват ползите от различни портфейли от ресурси сравнително бързо и на ниска цена.

След това политиците могат да видят как всяко портфолио използва най-ефективно своя дял от 75% от възобновяемите ресурси през различни години: Минимизиране на неща като загубата на батерии при двупосочно пътуване, концентрирано използване на газови ресурси в държавата и прекомерна зависимост от съседите, когато са регионални търсенето е голямо.

Техническият доклад също така моделира ключови „стресови условия“, които могат да застрашат надеждността, като ниска хидроенергия поради суша, ограничения за внос, оттегляне на газови централи, пенсиониране на въглищни централи в съседни държави и установява, че всяко портфолио от 85% чиста електроенергия е надеждно. По-специално, моделистите симулираха горещите метеорологични условия, които причиниха прекъсвания на електрозахранването през август 2020 г., и установиха, че 85% чиста електрическа система ще има достатъчно електричество при подобно събитие.

Оптимизиране за амбициозен график за внедряване

Този нов подход е особено забележим, когато се има предвид невероятното ускоряване на натрупването на чиста енергия, необходимо за държавата да постигне или надхвърли годишна цел от 80% чиста енергия за 2030 г. Моделирането на различни портфейли позволява на политиците да обмислят важни компромиси – като ролята на надеждността на съхранението на батерията , газ и внос осигуряват предимно слънчева и вятърна базирана система и как това се променя, когато към портфолиото се добавят по-последователни ресурси като геотермален и офшорен вятър.

Проучването на ефективността на надеждността на различни портфейли от ресурси при ключови стресови фактори дава възможност за по-ефективни поръчки, след като предложените портфейли са преминали през всички регулаторни обръчи.

Пример: Портфолиото „Разнообразие на ресурсите“ на техническия доклад, показано по-горе, намалява необходимостта от изграждане на възможно най-много слънчеви и вятърни паркове на брега, намалява загубите на енергия при двупосочно пътуване от съхранение на батерии с велосипед и разчита по-малко на електроцентрали с изкопаеми горива за надеждност. Постига това, като включва значителни нови офшорни вятърни и геотермални източници за производство, които произвеждат енергия по-последователно и допълват други възобновяеми източници, но с по-висока цена. Добавянето на значителен отговор на търсенето към микса компенсира големи нужди за съхранение на батерия. Моделирането на GridLab и Telos подчертава ползите от неразходната надеждност от диверсификацията на ресурсите и може да бъде ценен инструмент за всички държави, работещи за постигане на целите за чиста електроенергия.

Като енергийни агенции в Калифорния и нейният мрежов оператор CAISO продължете да прилагате дневния ред на държавната политика за чиста енергия, те трябва да включат новия подход на техническия доклад за оценка на по-широк набор от портфейли, като същевременно продължат тясното сътрудничество по отношение на надеждността и обществените поръчки, което са показали след горещите вълни през август 2020 г.

Конкретните усилия за планиране на бъдещо внедряване на вятърна енергия в морето и директно налагане на закупуване на по-разнообразни ресурси за производство като чисти твърди възобновяеми източници (обикновено геотермални) и дългосрочно съхранение могат да бъдат полезни, но докладите сочат как това може да се направи по-органично и прозрачно. Този тип анализ би допълнил последните на CPUC повишени амбиции в планирането на ресурсите и новия далновиден CAISO 20-годишна перспектива за предаване.

По-справедливо бъдеще от по-чиста мрежа

Справедливият преход към чиста електроенергия зависи от инвестирането и създаването на пазари за икономически жизнеспособни портфейли за чиста енергия които помагат за пенсионирането на блокове за природен газ, увреждайки най-замърсените общности в Калифорния. Справедливият преход за засегнатите общности включва също повишаване на устойчивостта на общността, изграждане на чисти ресурси с работни и икономически ползи и използване на местни консултации при избора на нови инвестиции.

Многобройните сценарии на техническото проучване установиха, че мрежата на щата ще бъде надеждна дори след оттеглянето на 11.5 гигавата (GW), или около една трета от съществуващия газов капацитет на Калифорния. Макар и извън обхвата на техническото проучване, придружаващият политически доклад препоръчва да се даде приоритет на оттеглянето на газови централи, разположени в близост до или в общности в неравностойно положение, не по-късно от 2030 г., като същевременно се нулира зависимостта на държавата от газ възможно най-скоро. Някои агенции, включително CPUC, са постигнали известен напредък по отношение на приобщаването и екологичната справедливост, но спря усилията за оттегляне на газа покажи, че има още работа за вършене.

Държавните агенции и политиците трябва да се съсредоточат върху основните причини за продължаващата употреба на природния газ в Калифорния и да разработят план за постепенното му премахване. Това налага преразглеждане как новите портфейли за чиста енергия и използването на ресурси от страна на търсенето могат да заменят природния газ при осигуряване на стойност за надеждност на системно и местно ниво.

Планиращите трябва да удвоят разнообразието на ресурсите

Използвайки прозрения от техническото проучване, политическият доклад показва как по-разнообразният набор от чисти ресурси може да осигури още по-значими предимства на бързо трансформиращата се мрежа на държавата. Тези предимства включват намалени нужди от използване на земята и пренос, повишена осъществимост за постигане на целите за чиста електроенергия, по-ниско въздействие върху общностите в неравностойно положение и повишена устойчивост.

Разнообразието на ресурсите може да бъде под много форми: ресурси за доставка (напр. офшорни вятърни, геотермални или разпределени слънчеви), местоположение на ресурсите (различните местоположения могат да осигурят допълнителни профили), гъвкавост на търсенето и по-тясна координация със съседните държави. Техническото проучване показва, че вносната енергия от тези съседи често играе ключова роля в балансирането на мрежата. Като се има предвид констатацията на проучването, че запасите от мощност са налични в целия Запад, когато Калифорния има нужда от нея, по-тясната координация ще позволи на Калифорния да разчита на съседите си по-уверено.

Ускореният преход към чиста енергия в Калифорния е възможност

Продължаването с трансформацията на чиста енергия в Калифорния предоставя много предизвикателства, за да продължите да поддържате светлините, като например как да продължите да изграждате нова инфраструктура, да се ангажирате по-задълбочено с потребителите на електроенергия за отключване на разпределени ресурси и да разберете последиците от зависимостта от нови ресурси като батерии, които осигуряват мощност в крачка, но трябва да се презареди.

Въпреки това, тази трансформация предлага и невероятни възможности чрез по-интелигентно планиране и политика като борба с изменението на климата, подобряване на качеството на въздуха в общности в неравностойно положение, приемане на нови подходи за оценка на най-ефективната комбинация от чисти електрически ресурси, създаване на арена за процъфтяване на всички видове технологични иновации и изграждане на по-устойчива мрежа, която ще бъде модел за други държави и държави.