Pentru a valorifica inovația în energiile regenerabile, faceți rețeaua mai flexibilă

Ultima zi a lunii aprilie a acestui an a fost o zi tipică de primăvară în California. Soarele strălucea, bătea vântul și curgea apă de topire a primăverii. Cu condiții ideale pentru energie solară, eoliană și hidroenergetică, statul a realizat o premieră notabilă în materie de energie: timp de aproximativ o oră, sursele regenerabile au furnizat 100% din electricitatea din California și o privire tentantă asupra unui viitor net zero.

Oricât de important a fost această etapă, statul mai are un drum lung de parcurs până să aibă suficientă capacitate pentru a-și alimenta rețeaua în mod continuu fără carbon. Noi surse de energie regenerabilă apar tot timpul, de la zona zoster solara la ferme solare, și până la urmă poate chiar drumuri solare. Pentru ca aceste inovații fotovoltaice să aibă cel mai mare impact – transformarea luminii în energie electrică fără emisii – trebuie să construim o rețea care să poată asigura o energie fiabilă și consistentă, deoarece încorporează aceste tehnologii.

„Avem nevoie de surse noi de energie regenerabilă să apară în mod continuu, dar asigurarea fiabilității rețelei este esențială pentru valorificarea promisiunii lor. Această tensiune între inovație și fiabilitate este provocarea fundamentală a tranziției carbonului.” – Takajiro Ishikawa, Președinte și CEO al Mitsubishi Heavy Industries America

O grilă mai flexibilă

Adăugarea mai multor energie eoliană și solară la rețea este esențială pentru trecerea de la carbon. Dar, deoarece acele surse nu sunt constante – soarele și vântul, prin natura lor, sunt intermitente – vor exista, inevitabil, momente în care generarea solară și eoliană nu corespunde cererii. Această variabilitate complică livrarea energiei pe o rețea care trebuie să echilibreze energia produsă cu energia consumată secundă cu secundă fără întrerupere.

După cum notează Takajiro Ishikawa, Președinte și CEO al Mitsubishi Heavy Industries America, „Avem nevoie de surse noi de energie regenerabilă pentru a apărea în mod continuu, dar asigurarea fiabilității rețelei este esențială pentru a-și valorifica promisiunea. Această tensiune între inovație și fiabilitate este provocarea fundamentală a tranziției carbonului.”

Când cererea de energie electrică crește, companiile energetice au nevoie de capacitatea de a crește oferta fără întârziere; alternativa sunt întreruperile și întreruperile. În termeni practici, furnizorii de energie trebuie să mențină capacitatea de a produce mai multă energie electrică decât este utilizată la un moment dat. Cu toate acestea, trebuie să dezvolte această capacitate în mod strategic și flexibil, deoarece atunci când producția depășește cererea, companiile electrice trebuie să renunțe la surplusul de sarcină pentru a menține rețeaua stabilă. De exemplu, în ziua din aprilie când California a furnizat 100% din energia necesară utilizând surse regenerabile, statul a ajuns să vândă electroni în exces altor furnizori de energie electrică.

Cu cât sursele regenerabile sunt introduse mai mult în rețea, cu atât devine mai mare riscul de intermitență și cu atât mai urgentă este nevoia de a echilibra sarcinile rapid și fără probleme. Această evoluție a rețelei creează o provocare pentru producători. O mare parte din infrastructura existentă de generare a energiei necesită prea mult timp de pornire pentru a fi expediată rapid.

„Echilibrarea emisiilor reduse și a fiabilității este cheia pentru promovarea prosperității în timp ce reinventăm rețeaua pentru un viitor cu energie curată.” – Raul Pereda, Președinte și CEO al Mitsubishi Power Aero

O soluție sunt turbinele cu gaz aero-derivate. Ele pot produce energie la cerere, cu un timp de pornire redus și cu flexibilitatea de a crește și scade rapid, ceea ce ajută la potrivirea continuă a ofertei cu cererea. Acest lucru le permite operatorilor de rețea să adauge mai multe surse regenerabile la rețelele lor fără a sacrifica fiabilitatea. Aceste centrale de vârf sunt gata atunci când este nevoie să se pornească rapid și să umple golurile dintre cerere și producția din alte surse. În plus, aceste turbine pot funcționa cu o gamă în creștere de combustibili, cum ar fi gazul natural, GNL, propanul și, în curând, un amestec hidrogen-gaz natural, permițându-le să evolueze către soluții cu emisii scăzute și fără carbon.

„Echilibrarea emisiilor reduse și a fiabilității este cheia pentru promovarea prosperității în timp ce reinventăm rețeaua pentru un viitor cu energie curată”, spune Raul Pereda, președinte și CEO al Mitsubishi Power Aero, un furnizor lider de soluții globale de energie alimentate de turbine cu gaz derivate din aeronavă.

Caută câștig-câștig

O rețea din ce în ce mai flexibilă va deschide oportunități de a valorifica bogăția actuală de inovație în sursele regenerabile. De exemplu, Proiect Nexus, care deschide terenul în această toamnă, va oferi dovada conceptului pentru operarea panourilor solare peste canalele care mișcă apa în toată California.

Este primul proiect de acest gen din Statele Unite, dar conceptul a luat amploare în climatul cald și uscat al Indiei rurale. Recent studiu a constatat că instalarea de panouri solare peste 4,000 de mile de canale din California ar putea împiedica evaporarea a 63 de miliarde de galoane de apă în fiecare an, furnizând, de asemenea, 13 gigawați de electricitate - aproximativ jumătate din ceea ce are nevoie statul pentru a-și îndeplini obiectivele de energie regenerabilă.

Solutii agrovoltaice, care amplasează instalații solare pe terenuri agricole, oferă scenarii similare de câștig-câștig. Panourile oferă microclimate bune pentru culturile iubitoare de umbră, precum și furaje pentru oi, care la rândul lor țin iarba și buruienile tăiate fără a fi nevoie să ardă combustibili fosili.

Tranziția energetică necesită multe astfel de soluții. În lumea noastră din ce în ce mai electrificată, acestea trebuie să lucreze împreună pentru a furniza energie electrică curată și fiabilă non-stop. Pentru a face California din 30 aprilie^th piatra de hotar într-o realitate de zi cu zi, trebuie să acționăm cu creativitate, urgență și previziune pentru a satisface nevoile energetice de astăzi, în timp ce construim sistemul energetic flexibil și rezistent de mâine.

CONTINUT ASEMANATOR

Faceți cunoștință cu generația verde, inginerii care ajută la decarbonizarea energiei și a industriei [Video]

Sfaturi pentru tinerii ingineri: aplicați-vă imaginația

Diferența puternică dintre încălzirea globală de 1.5 °C și 2.0 °C