Καινοτομία

Η μελέτη του Χάρβαρντ αμφισβητεί την ευρεία υποστήριξη της αποθήκευσης ενέργειας

Η μελέτη του Χάρβαρντ αμφισβητεί την ευρεία υποστήριξη της αποθήκευσης ενέργειας


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Δεξαμενή Marchlyn Mawr [Πηγή εικόνας:Hefin Owen, Flickr]

Το υψηλό κόστος και η τεχνική ανωριμότητα των συστημάτων αποθήκευσης χύδην ηλεκτρικής ενέργειας (BES), όπως η αντλία υδροηλεκτρικής αποθήκευσης (PHS), οι μπαταρίες, ο υγρός αέρας, οι σφόνδυλοι και το υδρογόνο, έχουν συχνά αναφερθεί ως σημαντικές προκλήσεις για την αυξημένη διείσδυση τεχνολογιών ανανεώσιμης ενέργειας, όπως ως αιολική ενέργεια και ηλιακή ενέργεια. Ωστόσο, είναι πραγματικά απαραίτητη η χρήση αυτών των τεχνολογιών στο τρέχον στάδιο της παγκόσμιας ανάπτυξης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας; Μια νέα μελέτη που διεξήχθη από επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ διαπίστωσε ότι αυτή η υπόθεση είναι σοβαρά ελαττωματική και ότι μια μεγάλη ποσότητα χωρητικότητας αποθήκευσης ενέργειας δεν αποτελεί απαραίτητα προϋπόθεση για την ανάπτυξη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας προκειμένου να επιτευχθούν μειώσεις στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Πράγματι, η μελέτη βρίσκει πράγματι ότι μια δεκαπλάσια αύξηση σε τεχνολογίες όπως η αιολική και η ηλιακή ενέργεια είναι δυνατή χωρίς να χρειάζεται να βασιστείτε στην αποθήκευση.

Η BES δεν είναι επί του παρόντος οικονομική στις αγορές ηλεκτρικής ενέργειας με χαμηλή διείσδυση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και χαμηλές τιμές φυσικού αερίου. Η περιορισμένη ανάπτυξή του σημαίνει ότι οι τεχνικοί και οικονομικοί παράγοντες δεν είναι σαφώς κατανοητοί, ενώ η σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας στη στήριξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας είναι προφανώς περιορισμένη από τις διακυμάνσεις της μηχανικής BES και των οικονομικών παραμέτρων. Μέχρι στιγμής, καμία τεχνολογία BES, με εξαίρεση την αντλία υδροηλεκτρικής αποθήκευσης (PHS), δεν έχει αναπτυχθεί σε μεγάλη κλίμακα. Από τα υπάρχοντα 141 gigawatts παγκόσμιας χωρητικότητας ηλεκτρικής αποθήκευσης, το 99% είναι PHS.

Ο καθηγητής David Keith, ο Gordon McKay Καθηγητής Εφαρμοσμένης Φυσικής στο Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) και καθηγητής δημόσιας πολιτικής στο Harvard Kennedy School και ο μεταπτυχιακός φοιτητής της SEAS Hossein Safaei προσπάθησαν επομένως να ανακαλύψουν τι ποσό «χύμα» αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας », είναι οικονομικά αποδοτική χρησιμοποιώντας ένα απλό μοντέλο για την αξιολόγηση των οικονομικών της BES υπό περιορισμούς εκπομπών άνθρακα. Η αποθήκευση μπορεί να παρέχει μια ποικιλία υπηρεσιών εκτός από την πολυώροφη αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας, όπως η ρύθμιση συχνότητας για την υποστήριξη της ενσωμάτωσης στο δίκτυο. Οι Keith και Safaei επέλεξαν να περιορίσουν την ανάλυσή τους στο BES χρησιμοποιώντας το μοντέλο για την αξιολόγηση του ρόλου του κόστους κεφαλαίου, το οποίο είναι ο μοναδικός πιο σημαντικός καθοριστικός παράγοντας της οικονομικής βιωσιμότητάς του.

Σύστημα αποθήκευσης ενέργειας βάσει μπαταρίας [Πηγή εικόνας: Πόρτλαντ General Electric, Flickr]

Προηγούμενη εργασία σε αυτόν τον τομέα εξέτασε τα οικονομικά συγκεκριμένων τεχνολογιών BES σε σύγκριση με τους αεριοστρόβιλους σε δίκτυα χαμηλών εκπομπών άνθρακα. Το σκεπτικό για να γίνει αυτό είναι ότι το αέριο παράγει χαμηλές εκπομπές άνθρακα σε σύγκριση με τον άνθρακα, καθώς και υψηλή λειτουργική ευελιξία και χαμηλό κόστος κεφαλαίου. Αρκετές μελέτες έχουν επίσης εξετάσει την ανταγωνιστικότητα των τεχνολογιών αποθήκευσης σε επίπεδο πλέγματος, χρησιμοποιώντας πολύπλοκα μοντέλα βαθμού χρησιμότητας για να ληφθούν υπόψη οι ιδιαιτερότητες του δικτύου και οι διάφορες απαιτήσεις αξιοπιστίας του. Το πρόβλημα είναι ότι η υπάρχουσα βιβλιογραφία σχετικά με αυτό το θέμα δεν απαντά στην παραμετρική ερώτηση «τι εάν» σχετικά με τις τιμές και τις παραμέτρους απόδοσης που εμπλέκονται όπου η BES αναμένεται να υποστηρίξει τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας στην επίτευξη βαθιών μειώσεων εκπομπών στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι Keith και Safaei χρησιμοποίησαν δεδομένα πραγματικού ανέμου και φόρτωσης για την κατασκευή του μοντέλου. Βελτιστοποίησαν το μέγεθος και τη σειρά αποστολής του στόλου παραγωγής για να ελαχιστοποιήσουν το κόστος παροχής ηλεκτρικού ρεύματος κάτω από ένα εύρος κόστους BES και περιορισμούς εκπομπών αερίων θερμοκηπίου. Επέλεξαν επίσης μια ανάλυση πράσινου πεδίου αντί να εξετάσουν την υπάρχουσα χωρητικότητα προκειμένου να επικεντρωθούν καθαρά σε βαθιές μειώσεις εκπομπών στις οποίες όλοι οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας άνθρακα έχουν αποσυρθεί ή εναλλακτικά έχουν μετασκευές άνθρακα, δέσμευσης και αποθήκευσης (CCS). Ένας άλλος παράγοντας αυτής της απόφασης ήταν η πιθανότητα τέτοιου βαθμού μειώσεων πιθανότατα να μην συμβούν έως ότου ο υπάρχων στόλος πλησιάσει το τέλος της οικονομικής του ζωής. Το κόστος μεταφοράς και οι περιορισμοί αγνοήθηκαν επίσης.

Δοκιμάστηκαν διάφορες επιλογές ηλεκτρικής τροφοδοσίας, όπως αιολική, αεριοστρόβιλος και GES. Οι Keith και Safaei χρησιμοποίησαν επίσης μια γενική πηγή μηδενικού άνθρακα με δυνατότητα αποστολής (DZC) ως πληρεξούσιο για εγκαταστάσεις ορυκτών καυσίμων με δέσμευση άνθρακα ή πυρηνικές εγκαταστάσεις. Οι δύο επιστήμονες εξέτασαν το κόστος επιλεγμένων τεχνολογιών BES καθώς και την ευαισθησία του κόστους ηλεκτρικής ενέργειας στην απόδοση αποθήκευσης κάτω από μια σειρά περιορισμών εκπομπών.

Αιολικό πάρκο [Πηγή εικόνας: Chrishna, Flickr]

Η μελέτη διαπίστωσε ότι η εκτεταμένη ανάπτυξη του BES για αποθήκευση σε κλίμακα δικτύου δεν αποτελεί προϋπόθεση για δραματική αύξηση της ποσότητας των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και ότι επομένως δεν απαιτείται οικονομική δικαιολογία για την εποχική αποθήκευση. Η μελέτη επιβεβαίωσε επίσης ότι οι διαλείπουσες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποξήρανση του ενεργειακού εφοδιασμού με άνθρακα με αναλογικά μικρή μόνο απαίτηση για BES. Ουσιαστική BES απαιτείται μόνο όταν η ένταση των εκπομπών άνθρακα φτάσει λιγότερο από το 30% του τρέχοντος μέσου όρου των ΗΠΑ με εκτεταμένη απόσυρση εγκαταστάσεων ορυκτών καυσίμων.

«Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι θα ήταν καλύτερο να έχουμε περισσότερο και καλύτερο χώρο αποθήκευσης και ότι μια λογική μακροπρόθεσμη στρατηγική για το δίκτυο θα έχει πολύ περισσότερο χώρο αποθήκευσης από ό, τι σήμερα», δήλωσε ο καθηγητής Keith, μιλώντας στο The Harvard Gazette. "Αλλά δεν χρειάζεται να το περιμένετε αυτό πριν αναπτύξετε περισσότερες μεταβλητές ανανεώσιμες πηγές."

Η Safaei, που απασχολείται επί του παρόντος ως αναπληρωτής διευθυντής στην IHS Energy, πρόσθεσε ότι επί του παρόντος το χαμηλό κόστος κεφαλαίου, εκτός από την καλή απόδοση εκπομπών, καθιστά τους αεριοστρόβιλους σημαντικούς και οικονομικά αποδοτικούς υποψήφιους για τον περιορισμό του άνθρακα. Επιπλέον, μπορούν να αναπτυχθούν τεχνολογίες παραγωγής μηδενικού άνθρακα με δυνατότητα αποστολής - όπως υδροηλεκτρική ενέργεια, πυρηνική ενέργεια και βιομάζα - αντί για ή σε συνδυασμό με τις διαλείπουσες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. "

Η Sally M. Benson, καθηγήτρια μηχανικής ενεργειακών πόρων και εκτελεστική διευθύντρια του Παγκόσμιου Προγράμματος Κλίματος και Ενέργειας του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ, η οποία δεν συμμετείχε στη μελέτη, περιέγραψε το εύρημα ως «καλά νέα». Είπε ότι απαιτείται περισσότερος χρόνος και Ε & Α για τη μείωση του κόστους της μαζικής αποθήκευσης και για την αύξηση της παραγωγής.

Ο Jay Apt, καθηγητής τεχνολογίας και συν-διευθυντής του Κέντρου Βιομηχανίας Ηλεκτρικής Ενέργειας στο Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon, δήλωσε ότι η μελέτη του Χάρβαρντ επιβεβαιώνει σαφώς ότι «το κόστος απομάκρυνσης της ρύπανσης από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι το χαμηλότερο όταν μια στρατηγική για όλα τα παραπάνω είναι μεταχειρισμένος."

Οι Keith και Safaei ελπίζουν ότι η μελέτη θα βοηθήσει στην ενημέρωση των παγκόσμιων κυβερνήσεων, όσον αφορά τόσο τις επενδυτικές αποφάσεις Ε & Α όσο και τις κυβερνητικές πολιτικές.

«Προσπαθούμε να χτυπήσουμε ένα εμφανές μνημόνιο πολιτικής που λέει ότι δεν μπορείτε να αναπτύξετε μεταβλητές ανανεώσιμες πηγές χωρίς αναλογική αύξηση του αποθηκευτικού χώρου», δήλωσε ο Keith. «Θα μπορούσαμε να μειώσουμε τις εκπομπές άνθρακα του ηλεκτρικού τομέα σε λιγότερο από το ένα τρίτο των σημερινών επιπέδων τους χρησιμοποιώντας μεταβλητές ανανεώσιμες πηγές ενέργειας με φυσικό αέριο για τη διαχείριση του διαλείμματος, αλλά αυτό θα απαιτήσει να συνεχίσουμε να αναπτύσσουμε την υποδομή μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Υπάρχει ένα μειονέκτημα μεταξύ μετάδοσης και αποθήκευσης. εάν οι μάχες χωροθέτησης σταματήσουν τη νέα μετάδοση, τότε πρέπει να αυξήσουμε την αποθήκευση. "

Η μελέτη δημοσιεύθηκε τη Δευτέρα 23rd Το Σεπτέμβριο στο περιοδικό Energy & Environmental Science και χρηματοδοτήθηκε από τον Bill Gates μέσω του Ταμείου για την Καινοτόμο Έρευνα για το Κλίμα και την Ενέργεια


Δες το βίντεο: Γ. Γεωργίου Κορονοϊός και Θεία Κοινωνία (Δεκέμβριος 2022).