Tuuli, aurinko voisi korvata hiilivoiman Texasissa

Texas voi olla kansakunnalle malli siitä, miten kivihiili voidaan korvata tehokkaasti tuulella ja auringolla valtion energiatarpeisiin samalla kun saavutetaan ympäristötavoitteet Rice Universityn insinöörien uuden tutkimuksen mukaan.

Ympäristöinsinööri Daniel Cohanin ja vanhemman tietojenkäsittelytieteen majurin Richard Morsen johtama uusi työ Ricen George R. Brown School of Engineeringistä käyttää optimointimallinnusta tunnistaakseen ehdotettujen tuuli- ja aurinkoprojektien edullisimmat yhdistelmät, joilla on mahdollisuus korvata hiilivoiman tuotanto Texasissa.

Kuten kirjoittajat toteavat lehdessä, joka näkyy päiväkirjassaUusiutuvat energialähteet: tuuli, vesi ja aurinko, "Yksinkertaisesti sanottuna, se ei ole aina tuulinen eikä aina aurinkoinen, mutta se on melkein aina tuulinen tai aurinkoinen jossain Texasissa."

Cohan sanoi, että tämä voisi mahdollistaa tuuli- ja aurinkovoiman korvaamisen lähes kaiken hiilituotannon, varsinkin jos tuuli- ja aurinkovoimahankkeet sijoitetaan paikkoihin, jotka tarjoavat täydentävää tuotantoa. Uusi artikkeli perustuu hänen laboratorionsa vuonna 2018 tekemään tutkimukseen.

"Tässä asiakirjassa on todella kyse siitä, miten voimme siirtyä pois hiilestä mahdollisimman nopeasti", sanoi Cohan, rakennus- ja ympäristötekniikan apulaisprofessori. "Teksas polttaa yhä enemmän hiiltä ja päästää enemmän rikkidioksidia ja muuta saastumista kuin mikään muu osavaltio. Vaikka siirtymä on väistämätön, on tärkeää, että siirrymme hiilestä mahdollisimman nopeasti ilmanlaadun ja terveyden parantamiseksi."

"Yhteiskunnan valtaan käyttämämme energian puhdistaminen on yksi tärkeimmistä asioista, jotka meidän on tehtävä", sanoi Morse, joka voitti Malcolm Verdict Memorial Poster -kilpailun Texasin energiahuippukokouksessa vuonna 2020 työstään projektissa. "Professori Cohan mainosti sitä matematiikkaan nojaavana projektina, ja se on taustani, joten mahdollisuus auttaa puhtaan energian integrointiprojektissa oli minulle erittäin mielenkiintoista."

Useat suuret Texasin hiilivoimalat suljettiin vuonna 2018, ja useimmat jäljellä olevat laitokset ovat toimineet paljon alle kapasiteetin, mukaan lukien helmikuun 2021 jäätymisen aikana. Tiimin tutkimuksessa havaittiin, että vain kolmasosa tuuli- ja aurinkohankkeista, joita on jo ehdotettu Texasin sähkövarmuusneuvostolle kesäkuuhun 2020 mennessä, voisi korvata lähes koko valtion hiilentuotannon. Kesäkuusta 2020 lähtien näitä hankkeita on rakennettu kymmeniä, ja ehdotettujen aurinkovoimahankkeiden jono on kaksinkertaistunut.

Tuuli- ja aurinkoenergian menestyksen avain on siirtolinjojen laajentaminen, jotka yhdistävät osavaltion tuulisimmat ja aurinkoisimmat osat kaupunkeihin.

"Texasissa se on suurin pullonkaula, joka hidastaa tuulen ja auringon kasvua", Cohan sanoi. "Viime vuonna hyväksytty kahden osapuolen infrastruktuurilaki on hyvä alku, mutta sillä ei ole läheskään tarpeeksi rahoitusta siirtoon. Koska Texas ei ole yhteydessä muihin verkkoihin, se on menettänyt myös mahdollisuuden myydä ylimääräistä tuuli- ja aurinkovoimaa muihin osavaltioihin."

Cohan totesi, että maakaasu on edelleen kriittinen Texasin sähköluotettavuudelle lähitulevaisuudessa, varsinkin kun ERCOT pyrkii toipumaan vuoden 2021 jäädyttämisestä. Hän sanoi, että tuuli- ja aurinkopuistojen täydentävä sijoittaminen voi kuitenkin vähentää maakaasun ja varastoinnin tarvetta ja poistaa hiilen tarpeen. Tutkimus osoittaa, että Länsi-Texasin tuulivoimalla on taipumus olla huipussaan yön yli, kun taas Etelä-Texasin tuuli on huipussaan merituulien kanssa kesäisin iltapäivisin ja iltaisin. Yhdessä päiväaurinkoenergian kanssa nämä täydentävät lähteet voivat kattaa suurimman osan, mutta eivät kaikkia vuoden tunteja.

"Jopa täydentävällä istumisella on vielä tunteja, jolloin aurinko ei paista ja tuuli ei puhalla", Cohan sanoi. "Historiallisesti suurin haaste on ollut kesäiltapäivät, jolloin ilmastointilaitteet ovat täydessä vauhdissa, ja satunnainen syväjäädytys. Aurinko- ja rannikkotuulet toimivat hyvin kesähuippujen aikana, mutta joinakin iltoina voi olla tuiskuja, kun tarvitsemme jotain muuta potkaistaksemme sisään."

Hän sanoi, että hiilen poistaminen Texasin verkosta on vain ajan kysymys. "Luulen, että yksikään energiayhtiöistä ei halua johtaa hiilivoimaloita pitkällä aikavälillä", Cohan sanoi. "Ne ovat likaisempia ja kalliimpia toimia kuin tuuli- ja aurinkoprojektien rakentaminen tyhjästä, ja useimmilla yleishyödyllisillä yrityksillä on nyt suunnitelmia saavuttaa nollanettohiilipäästöt vuoteen 2050 mennessä, ellei aikaisemmin.

"Ehkä sen vuoksi he eivät ole investoineet hiilivoimaloidensa päivityksiin, joista monet ovat yli 40 vuotta vanhoja eivätkä ole kovin tehokkaita", hän sanoi.

Lehden kirjoittajina ovat Ricen perustutkinto-insinööri Sarah Salvatore ja alumni Joanna Slusarewicz, joka on nyt jatko-opiskelija Carnegie Mellonin yliopistossa.

Energiasäätiö tuki tutkimusta.

malmi.

"Ehkä sen vuoksi he eivät ole investoineet hiilivoimaloidensa päivityksiin, joista monet ovat yli 40 vuotta vanhoja eivätkä ole kovin tehokkaita", hän sanoi.

Lehden kirjoittajina ovat Ricen perustutkinto-insinööri Sarah Salvatore ja alumni Joanna Slusarewicz, joka on nyt jatko-opiskelija Carnegie Mellonin yliopistossa.

Energiasäätiö tuki tutkimusta.