برای مهار نوآوری در انرژی های تجدیدپذیر، شبکه را انعطاف پذیرتر کنید

آخرین روز آوریل امسال یک روز معمولی بهاری در کالیفرنیا بود. خورشید می درخشید، باد می وزید و آب ذوب چشمه جاری بود. با شرایط ایده‌آل برای انرژی خورشیدی، بادی و آبی، این ایالت اولین بار در انرژی به دست آورد: برای حدود یک ساعت، انرژی‌های تجدیدپذیر فراهم شد. 100 درصد برق کالیفرنیا و یک نگاه اجمالی وسوسه انگیز به آینده صفر خالص.

به همان اندازه که آن نقطه عطف مهم بود، این ایالت هنوز راه درازی در پیش دارد تا ظرفیت کافی برای برق رسانی به شبکه خود را به طور مداوم بدون کربن داشته باشد. منابع جدید انرژی تجدیدپذیر همیشه ظاهر می شوند، از زونا خورشیدی به مزارع خورشیدیو در نهایت شاید حتی جاده های خورشیدی. برای اینکه این نوآوری‌های فتوولتائیک بیشترین تأثیر را داشته باشند - تبدیل نور به برق بدون انتشار - ما باید شبکه‌ای بسازیم که بتواند با استفاده از این فناوری‌ها، از قدرت قابل اعتماد و ثابت اطمینان حاصل کند.

ما برای ظهور مستمر به منابع جدید انرژی تجدیدپذیر نیاز داریم، اما اطمینان از قابلیت اطمینان شبکه برای استفاده از وعده آنها بسیار مهم است. این تنش بین نوآوری و قابلیت اطمینان چالش اساسی انتقال کربن است. - تاکاجیرو ایشیکاوا، رئیس و مدیرعامل میتسوبیشی صنایع سنگین آمریکا

یک شبکه انعطاف پذیرتر

افزودن بیشتر تولید برق بادی و خورشیدی به شبکه برای انتقال از کربن ضروری است. اما از آنجایی که این منابع ثابت نیستند – طبیعتاً خورشید و باد متناوب هستند – به ناچار مواقعی پیش می‌آید که تولیدات خورشیدی و باد با تقاضای کمتری مواجه می‌شوند. این تغییرپذیری، تحویل نیرو را در شبکه ای پیچیده می کند که باید انرژی تولید شده را با انرژی مصرف شده بر اساس ثانیه به ثانیه بدون وقفه متعادل کند.

همانطور که تاکاجیرو ایشیکاوا، رئیس و مدیر عامل صنایع سنگین میتسوبیشی آمریکا، خاطرنشان می کند، "ما برای ظهور مستمر به منابع جدید انرژی تجدیدپذیر نیاز داریم، اما اطمینان از قابلیت اطمینان شبکه برای استفاده از وعده آنها بسیار مهم است. این تنش بین نوآوری و قابلیت اطمینان چالش اساسی انتقال کربن است.

هنگامی که تقاضا برای برق افزایش می یابد، شرکت های برق نیاز به توانایی افزایش عرضه بدون تاخیر دارند. جایگزین خاموشی و خاموشی است. از نظر عملی، تامین‌کنندگان برق باید ظرفیت تولید برق بیشتری نسبت به آنچه در یک لحظه معین استفاده می‌شود، حفظ کنند. با این حال، آنها باید این ظرفیت را به صورت استراتژیک و انعطاف پذیر افزایش دهند، زیرا زمانی که تولید بیش از تقاضا باشد، شرکت های برق باید بار اضافی را برای پایدار نگه داشتن شبکه رها کنند. به عنوان مثال، در روز آوریل که کالیفرنیا 100 درصد انرژی مورد نیاز خود را با استفاده از منابع تجدیدپذیر تامین کرد، ایالت فروش الکترون های اضافی را به سایر تامین کنندگان برق متوقف کرد.

هرچه انرژی‌های تجدیدپذیر بیشتر به شبکه معرفی شوند، خطر وقفه بیشتر می‌شود و نیاز فوری‌تر به تعادل سریع و یکپارچه بارها است. این تکامل شبکه چالشی را برای تولیدکنندگان ایجاد می کند. بسیاری از زیرساخت‌های تولید برق موجود به زمان راه‌اندازی زیادی نیاز دارند تا سریعاً ارسال شوند.

"تعادل کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و قابلیت اطمینان کلیدی برای پیشبرد رفاه و در عین حال اختراع مجدد شبکه برای آینده انرژی پاک است." - رائول پردا، رئیس و مدیرعامل میتسوبیشی پاور آئرو

یک راه حل توربین های گازی مشتق از هوا است. آن‌ها می‌توانند با زمان راه‌اندازی کم و انعطاف‌پذیری برای افزایش سریع و کاهش سریع، نیرو بر حسب تقاضا تولید کنند، که به تطابق مداوم عرضه با تقاضا کمک می‌کند. این امر اپراتورهای شبکه را قادر می‌سازد تا انرژی‌های تجدیدپذیر بیشتری را بدون به خطر انداختن قابلیت اطمینان به شبکه‌های خود اضافه کنند. این نیروگاه‌ها در صورت نیاز آماده می‌شوند تا به سرعت نیرو بگیرند و شکاف‌های بین تقاضا و تولید از منابع دیگر را پر کنند. علاوه بر این، این توربین‌ها می‌توانند با طیف گسترده‌ای از سوخت‌ها، مانند گاز طبیعی، LNG، پروپان و به زودی یک ترکیب گاز طبیعی هیدروژن کار کنند و آنها را قادر می‌سازد تا به سمت محلول‌های کم کربن و بدون کربن تکامل یابند.

رائول پردا، رئیس و مدیرعامل میتسوبیشی پاور آئرو، ارائه‌دهنده پیشرو راه‌حل‌های انرژی جهانی که توسط توربین‌های گازی مشتق از هوا انرژی می‌گیرد، می‌گوید: «تعادل کاهش انتشار و قابلیت اطمینان، کلید پیشرفت رفاه و در عین حال اختراع مجدد شبکه برای آینده انرژی پاک است.

به دنبال برد-برد

یک شبکه انعطاف پذیر فزاینده فرصت هایی را برای سرمایه گذاری از ثروت نوآوری امروزی در انرژی های تجدیدپذیر باز می کند. مثلا، پروژه نکسوسکه پاییز امسال شروع به کار کرد، اثبات مفهومی برای کارکرد پنل های خورشیدی بر فراز کانال هایی است که آب را در سراسر کالیفرنیا حرکت می دهد.

این اولین پروژه در نوع خود در ایالات متحده است، اما این مفهوم در آب و هوای گرم و خشک روستاهای هند در حال افزایش است. اخیرا مطالعه دریافتند که نصب پنل‌های خورشیدی بر فراز کانال‌های 4,000 مایلی کالیفرنیا می‌تواند از تبخیر 63 میلیارد گالن آب در هر سال جلوگیری کند و همچنین 13 گیگاوات برق را تامین کند - تقریباً نیمی از نیاز ایالت برای دستیابی به اهداف انرژی‌های تجدیدپذیر.

راه حل های Agrivoltaic، که تأسیسات خورشیدی در زمین های کشاورزی را در سایت خود قرار می دهد، سناریوهای برد-برد مشابهی را ارائه می دهد. این پانل ها ریزاقلیم خوبی را برای محصولات سایه دوست و همچنین علوفه برای گوسفند فراهم می کند که به نوبه خود علف ها و علف های هرز را بدون نیاز به سوزاندن سوخت های فسیلی کوتاه می کند.

انتقال انرژی نیازمند راه حل های بسیاری از این دست است. در دنیای ما که به طور فزاینده‌ای برق‌دار می‌شود، آن‌ها باید با هم کار کنند تا برق پاک و قابل اطمینان را در تمام ساعات شبانه روز ارائه کنند. برای ساختن 30 آوریل کالیفرنیا^th نقطه عطف یک واقعیت روزمره است، ما باید با خلاقیت، فوریت و آینده نگری برای رفع نیازهای انرژی امروز و در عین حال ساختن سیستم انرژی انعطاف پذیر و انعطاف پذیر فردا اقدام کنیم.

محتوای مرتبط

با نسل سبز، مهندسانی که به کربن زدایی انرژی و صنعت کمک می کنند ملاقات کنید [ویدئو]

توصیه برای مهندسان جوان: تخیل خود را به کار بگیرید

تفاوت فاحش بین گرمایش جهانی 1.5 درجه سانتیگراد و 2.0 درجه سانتیگراد