За да използвате иновациите във възобновяемите енергийни източници, направете мрежата по-гъвкава

Последният ден на април тази година беше типичен пролетен ден в Калифорния. Слънцето грееше, духаше вятър и се стичаше пролетна топена вода. С условия, идеални за слънчева, вятърна и водна енергия, държавата постигна забележително първо място в енергетиката: за около час се осигуряваха възобновяеми източници 100% от електроенергията в Калифорния и примамлив поглед към нулево бъдеще.

Колкото и важен да беше този етап, държавата все още трябва да извърви дълъг път, преди да има достатъчно капацитет да захранва мрежата си непрекъснато без въглерод. Нови източници на възобновяема енергия се появяват през цялото време, от слънчеви керемиди да се слънчеви фермии в крайна сметка може би дори слънчеви пътища. За да имат тези фотоволтаични иновации най-голямо въздействие – превръщайки светлината в електричество без емисии – трябва да изградим мрежа, която може да осигури надеждна, постоянна мощност, тъй като включва тези технологии.

„Нуждаем се от нови източници на възобновяема енергия, за да се появяват непрекъснато, но осигуряването на надеждност на мрежата е от решаващо значение за използване на обещанията им. Това напрежение между иновациите и надеждността е основното предизвикателство на въглеродния преход." – Такаджиро Ишикава, президент и главен изпълнителен директор на Mitsubishi Heavy Industries America

По-гъвкава решетка

Добавянето на повече вятърна и слънчева енергия към мрежата е от съществено значение за прехода от въглерод. Но тъй като тези източници не са постоянни – слънцето и вятърът по природа са периодични – неизбежно ще има моменти, когато производството на слънце и вятър не отговаря на търсенето. Тази променливост усложнява доставката на енергия в мрежата, която трябва да балансира произведената енергия с консумираната енергия на база секунда по секунда без прекъсване.

Както Такаджиро Ишикава, президент и главен изпълнителен директор на Mitsubishi Heavy Industries America, отбелязва: „Нуждаем се от нови източници на възобновяема енергия, за да се появяват непрекъснато, но осигуряването на надеждност на мрежата е от решаващо значение за изпълнение на обещанията им. Това напрежение между иновациите и надеждността е основното предизвикателство на въглеродния преход."

Когато търсенето на електроенергия се повиши, енергийните компании се нуждаят от възможността да увеличат доставките без забавяне; алтернативата е прекъсвания и затъмнения. На практика доставчиците на електроенергия трябва да поддържат капацитет за производство на повече електроенергия, отколкото се използва в даден момент. И все пак те трябва да задействат този капацитет стратегически и гъвкаво, защото когато производството надвишава търсенето, енергийните компании трябва да махнат излишния товар, за да поддържат мрежата стабилна. Например, в деня през април, когато Калифорния осигури 100% от необходимата енергия чрез използване на възобновяеми източници, държавата приключи продажбата на излишните електрони на други доставчици на електроенергия.

Колкото повече възобновяеми източници се въвеждат в мрежата, толкова по-голям става рискът от прекъсвания и толкова по-спешна е необходимостта от бързо и безпроблемно балансиране на натоварването. Тази еволюция на мрежата създава предизвикателство за производителите. Голяма част от съществуващата инфраструктура за производство на електроенергия изисква твърде много време за стартиране, за да бъде изпратена бързо.

„Балансирането на намалените емисии и надеждността е ключът към напредването на просперитета, като същевременно се преоткрива мрежата за бъдеще на чиста енергия.“ – Раул Переда, президент и главен изпълнителен директор на Mitsubishi Power Aero

Едно от решенията са аеропроизводните газови турбини. Те могат да произвеждат мощност при поискване с малко време за стартиране и гъвкавост за бързо увеличаване и намаляване, което помага непрекъснато да се съпоставят предлагането с търсенето. Това позволява на операторите на мрежи да добавят повече възобновяеми енергийни източници към своите мрежи, без да жертват надеждността. Тези пикови инсталации са готови, когато е необходимо, за бързо захранване и запълване на празнините между търсенето и производството от други източници. Нещо повече, тези турбини могат да работят с разширяваща се гама от горива, като природен газ, LNG, пропан и скоро смес от водород и природен газ, което им позволява да се развиват към решения с ниско съдържание на въглерод и без въглерод.

„Балансирането на намалените емисии и надеждността е от ключово значение за напредъка на просперитета, като същевременно се преоткрива мрежата за бъдеще на чиста енергия“, казва Раул Переда, президент и главен изпълнителен директор на Mitsubishi Power Aero, водещ доставчик на глобални енергийни решения, захранвани от аеропроизводни газови турбини.

Търсене на печелившите

Все по-гъвкавата мрежа ще отвори възможности за капитализиране на днешното богатство от иновации във възобновяемите енергийни източници. Например, Проект Nexus, който се разбива тази есен, ще предостави доказателство за концепцията за работа на слънчеви панели над каналите, които движат водата в цяла Калифорния.

Това е първият проект от този вид в Съединените щати, но концепцията набира скорост в горещия и сух климат на селските райони на Индия. Скорошно проучване установи, че инсталирането на слънчеви панели над 4,000 мили канали на Калифорния може да предотврати изпаряването на 63 милиарда галона вода всяка година, като същевременно доставя 13 гигавата електричество – около половината от необходимото на държавата, за да постигне целите си за възобновяема енергия.

Агроволтаични решения, които поставят слънчеви инсталации върху земеделска земя, предлагат подобни печеливши сценарии. Панелите осигуряват добър микроклимат за любящи сянка култури, както и за фураж за овце, които от своя страна поддържат подрязани тревата и плевелите, без да е необходимо да се изгарят изкопаеми горива.

Енергийният преход изисква много такива решения. В нашия все по-електрифициран свят те трябва да работят съвместно, за да доставят чисто и надеждно електричество денонощно. За да направите 30 април в Калифорния^th важен етап в ежедневната реалност, ние трябва да действаме с креативност, спешност и предвидливост, за да отговорим на днешните енергийни нужди, като същевременно изграждаме гъвкавата, устойчива енергийна система на утрешния ден.

СВЪРЗАНО СЪДЪРЖАНИЕ

Запознайте се с поколението Green, инженери, които помагат за декарбонизиране на енергията и индустрията [Видео]

Съвет за младите инженери: Приложете въображението си

Явната разлика между глобалното затопляне от 1.5°C и 2.0°C