כדי לרתום חדשנות באנרגיה מתחדשת, הפוך את הרשת לגמישה יותר

היום האחרון של אפריל השנה היה יום אביב טיפוסי בקליפורניה. השמש זרחה, הרוח נשבה ומי נמס באביב זרמו. עם תנאים אידיאליים לאנרגיה סולארית, רוח והידרו, המדינה השיגה מקום ראשון בולט באנרגיה: במשך כשעה סיפקו אנרגיה מתחדשת 100% מהחשמל של קליפורניה והצצה מגרה לעתיד אפס נטו.

עד כמה שאבן דרך חשובה הייתה, למדינה יש עוד דרך ארוכה לעבור עד שתהיה לה מספיק יכולת להפעיל את הרשת שלה ללא פחמן. מקורות חדשים של חשמל מתחדש מופיעים כל הזמן, מ שלבקת חוגרת שמש ל חוות שמש, ובסופו של דבר אולי אפילו כבישים סולאריים. כדי שהחידושים הפוטו-וולטאיים האלה ישפיעו בצורה הטובה ביותר - המרת אור לחשמל ללא פליטות - עלינו לבנות רשת שתוכל להבטיח כוח אמין ועקבי כשהיא משלבת את הטכנולוגיות הללו.

"אנו זקוקים למקורות חדשים של אנרגיה מתחדשת כדי להופיע ללא הרף, אך הבטחת אמינות הרשת היא קריטית לניצול ההבטחה שלהם. המתח הזה בין חדשנות ואמינות הוא האתגר הבסיסי של מעבר הפחמן". – Takajiro Ishikawa, נשיא ומנכ"ל Mitsubishi Heavy Industries America

רשת גמישה יותר

הוספת ייצור כוח רוח וסולארי נוסף לרשת חיונית למעבר הרחק מפחמן. אבל מכיוון שמקורות אלה אינם קבועים - שמש ורוח, מטבעם, הם לסירוגין - יהיו בהכרח מקרים שבהם ייצור השמש והרוח לא יעמדו בביקוש. השונות הזו מסבכת את אספקת החשמל ברשת שחייבת לאזן את האנרגיה המופקת עם האנרגיה הנצרכת על בסיס שנייה אחר שנייה ללא הפרעה.

כפי שמציין Takajiro Ishikawa, נשיא ומנכ"ל מיצובישי Heavy Industries America, "אנו זקוקים למקורות חדשים של אנרגיה מתחדשת כדי להופיע ללא הרף, אך הבטחת אמינות הרשת היא קריטית לניצול ההבטחה שלהם. המתח הזה בין חדשנות ואמינות הוא האתגר הבסיסי של מעבר הפחמן".

כשהביקוש לחשמל עולה, חברות החשמל זקוקות ליכולת להגדיל את ההיצע ללא דיחוי; האלטרנטיבה היא חום והפסקות. מבחינה מעשית, ספקי החשמל חייבים לשמור על יכולת לייצר יותר חשמל ממה שמשתמשים בו ברגע נתון. עם זאת, הם צריכים להפעיל את הקיבולת הזו בצורה אסטרטגית וגמישה, מכיוון שכאשר הייצור עולה על הביקוש, חברות החשמל צריכות להשיל את העומס העודף כדי לשמור על יציבות הרשת. לדוגמה, ביום באפריל שבו קליפורניה סיפקה 100% מהחשמל הדרוש באמצעות מקורות מתחדשים, המדינה סיימה את מכירת האלקטרונים העודפים לספקי חשמל אחרים.

ככל שמכניסים יותר אנרגיה מתחדשת לרשת, כך גדל הסיכון לסירוגין והצורך דחוף יותר לאזן עומסים במהירות ובצורה חלקה. התפתחות זו של הרשת יוצרת אתגר עבור המפיקים. חלק גדול מתשתית ייצור החשמל הקיימת דורש יותר מדי זמן הפעלה כדי להישלח במהירות.

"איזון בין פליטות מופחתות ואמינות הוא המפתח לקידום השגשוג תוך המצאה מחדש של הרשת לעתיד אנרגיה נקייה." – ראול פרדה, נשיא ומנכ"ל Mitsubishi Power Aero

פתרון אחד הוא טורבינות גז נגזרות אוויריות. הם יכולים לייצר כוח על פי דרישה עם זמן הפעלה מועט וגמישות להגדיל ולהוריד במהירות, מה שעוזר להתאים באופן רציף בין היצע לביקוש. זה מאפשר למפעילי רשתות להוסיף עוד חומרים מתחדשים לרשתות שלהם מבלי לוותר על האמינות. מפעלי השיא הללו מוכנים בעת הצורך להפעיל במהירות ולמלא פערים בין הביקוש לייצור ממקורות אחרים. יתרה מכך, הטורבינות הללו יכולות לפעול על מגוון מתרחב של דלקים, כגון גז טבעי, LNG, פרופאן ובקרוב תערובת מימן-גז טבעי, מה שמאפשר להן להתפתח לעבר פתרונות דלי פחמן וללא פחמן.

"איזון בין פליטות מופחתות ואמינות הוא המפתח לקידום השגשוג תוך המצאה מחדש של הרשת לעתיד של אנרגיה נקייה", אומר ראול פרדה, נשיא ומנכ"ל מיצובישי פאוור אירו, ספקית מובילה של פתרונות כוח גלובליים המופעלים על ידי טורבינות גז נגזרות אוויריות.

מחפש win-wins

רשת גמישה יותר ויותר תפתח הזדמנויות לנצל את עושר החדשנות של היום באנרגיה מתחדשת. לדוגמה, פרויקט נקסוס, שפורץ דרך בסתיו הקרוב, יספק הוכחה לקונספט להפעלת פאנלים סולאריים מעל התעלות שמעבירות מים ברחבי קליפורניה.

זה הפרויקט הראשון מסוגו בארצות הברית, אבל הרעיון צובר תאוצה באקלים החם והיבש של הודו הכפרית. לאחרונה ללמוד מצא כי התקנת פאנלים סולאריים מעל 4,000 מיילים של תעלות של קליפורניה יכולה למנוע התאדות של 63 מיליארד גלונים של מים מדי שנה, תוך אספקת חשמל של 13 ג'יגה וואט - כמחצית ממה שהמדינה צריכה כדי לעמוד ביעדי האנרגיה המתחדשת שלה.

פתרונות אגריוולטאיים, אשר אתר מתקנים סולאריים על קרקע חקלאית, מציעים תרחישים דומים של win-win. הפנלים מספקים מיקרו אקלים טוב לגידולים חובבי צל, כמו גם מספוא לכבשים, שבתורם שומרים על גזירת הדשא והעשבים ללא צורך בשריפת דלק מאובנים.

מעבר האנרגיה דורש הרבה פתרונות כאלה. בעולם המחושמל שלנו, הם חייבים לעבוד יחד כדי לספק חשמל נקי ואמין מסביב לשעון. לעשות את ה-30 באפריל של קליפורניה^th אבן דרך למציאות יומיומית, עלינו לפעול ביצירתיות, בדחיפות ובראיית הנולד כדי לענות על צורכי האנרגיה של היום תוך בניית מערכת האנרגיה הגמישה והגמישה של המחר.

תוכן קשור

הכירו את דור גרין, מהנדסים שעוזרים להפחתת אנרגיה ותעשייה [וידאו]

עצה למהנדסים צעירים: יישם את הדמיון שלך

ההבדל הסטארק בין התחממות כדור הארץ של 1.5 מעלות צלזיוס ל-2.0 מעלות צלזיוס