Una red 100% renovable está al alcance pero necesita financiación del gobierno

Una red 100% renovable está al alcance pero necesita financiación del gobierno Con la combinación correcta, la red puede ser completamente renovable por el mismo costo y confiabilidad que los combustibles fósiles. Pixabay / Wikimedia Commons

En una discurso ante el National Press Club, El primer ministro Malcolm Turnbull declaró que los requisitos clave para el sistema eléctrico de Australia son que debe ser asequible, confiable y capaz de ayudar a cumplir los objetivos nacionales de reducción de emisiones. También hizo hincapié en que los esfuerzos para alcanzar estos objetivos deben ser "independientes de la tecnología", es decir, las mejores soluciones deben elegirse por mérito, independientemente de si se basan en combustibles fósiles, energías renovables u otras tecnologías.

De hecho, el almacenamiento moderno de energía eólica, solar fotovoltaica (FV) y de energía hidroeléctrica bombeada fuera del río (PHES) puede cumplir estos requisitos sin supuestos heroicos, a un costo que es competitivo con las estaciones de energía de combustibles fósiles.

Turnbull y su gobierno también han identificado correctamente el almacenamiento de energía como clave para soportar una alta confiabilidad del sistema. La energía eólica y la energía solar son fuentes intermitentes de generación, y aunque estamos mejorando para pronosticar el viento y la luz del sol en escalas de tiempo de segundos a semanas, el almacenamiento es, sin embargo, necesario para ofrecer el equilibrio adecuado entre la oferta y la demanda de alta penetración de viento y energía fotovoltaica.

El almacenamiento se vuelve importante una vez que el componente variable de energía renovable de la producción de electricidad supera el 50%. Australia actualmente fuentes sobre 18% de su electricidad de fuentes renovables - hidroelectricidad en las montañas nevadas y Tasmania, energía eólica y el número cada vez mayor de instalaciones fotovoltaicas en la azotea.

Mientras tanto, en el sur de Australia la energía renovable ya está alrededor del 50%, principalmente eólica y fotovoltaica, por lo que este estado ahora tiene una oportunidad económica potencial para agregar almacenamiento de energía a la red.

Empujando almacenamiento

Para ayudar a realizar este potencial, en Australia del Sur y en otros lugares, la Corporación Financiera de Energía Limpia (CEFC) y la Agencia Australiana de Energía Renovable (ARENA) gastará A $ 20 millones de fondos públicos para ayudar a que la capacidad flexible y los proyectos de almacenamiento de energía a gran escala se vuelvan comercialmente viables, incluidas las hidroeléctricas y baterías.

PHES constituye 97% del almacenamiento mundial de electricidad. El mercado minorista de baterías de almacenamiento domésticas como el Powerwall de Tesla está creciendo, pero las baterías de almacenamiento a gran escala siguen siendo mucho más caras que PHES. La hidroeléctrica bombeada “fuera del río” tiene un futuro brillante en Australia y en muchos otros países, porque hay muchos sitios adecuados.

El viento y la energía fotovoltaica son los ganadores abrumadores en términos de nueva generación de electricidad con bajas emisiones porque cuestan menos que las alternativas. De hecho, la energía fotovoltaica y eólica constituyeron la mitad de la capacidad de nueva generación del mundo instalada en 2015 y Casi toda la capacidad de nueva generación instalada en Australia.

Recientemente, modelamos el Mercado Nacional de Electricidad (NEM) para un escenario de 100% de energía renovable. En este escenario, el viento y la energía fotovoltaica proporcionan 90% de la electricidad anual, con la energía hidroeléctrica y la bioenergía existentes que proporcionan el equilibrio. En nuestro modelado, evitamos suposiciones heroicas sobre el desarrollo tecnológico futuro, al incluir solo tecnología que ya se ha implementado en cantidades superiores a los gigavatios 100, a saber, viento, energía fotovoltaica y PHES.

Hay precios actualizados y confiables disponibles para estas tecnologías, y nuestras estimaciones de costos son más sólidas que para los modelos que utilizan proyecciones de implementación de tecnología y reducción de costos que son muy diferentes de la realidad actual.

En nuestro modelo, utilizamos datos históricos para viento, sol y demanda para cada hora de los años 2006-10. La distribución muy amplia de energía fotovoltaica y eólica a través de la red reduce el déficit de suministro al aprovechar los diferentes sistemas climáticos. El equilibrio energético entre la oferta y la demanda se mantiene agregando suficiente PHES, capacidad de transmisión de alto voltaje y exceso de capacidad de viento y energía fotovoltaica.

No es un trabajo costoso

El resultado clave de nuestro trabajo es que el costo adicional de equilibrar el suministro de energía renovable con la demanda por hora, en lugar de anualmente, es modesto: A $ 25-30 por megavatio-hora (MWh). Es importante destacar que este costo es un límite superior, porque no hemos tenido en cuenta el uso de gestión de la demanda o baterías para suavizar la oferta y la demanda aún más.

Además, una gran fracción de este costo estimado se relaciona con períodos de varios días consecutivos de clima nublado y sin viento, que ocurren solo una vez cada pocos años. Podríamos hacer reducciones sustanciales adicionales a través del desprendimiento de carga contractual, el uso ocasional de generadores de carbón y gas heredados para cargar depósitos de PHES y administrar los tiempos de carga de baterías en automóviles eléctricos.

Utilizando los precios 2016 que prevalecen en Australia, estimamos que el costo nivelado de energía en un futuro 100% de energía renovable, incluido el costo del balanceo por hora, es A $ 93 por MWh. El costo de la energía eólica y fotovoltaica continúa disminuyendo rápidamente, por lo que después de 2020 es probable que este precio sea de alrededor de AU $ 75 por MWh.

Crucialmente, esto es comparable con la cifra estimada correspondiente para una nueva central eléctrica de carbón negro supercrítico en Australia, que se ha puesto en A $ 80 por MWh.

Mientras tanto, un sistema desarrollado alrededor del viento, la energía fotovoltaica y el PHES y la energía hidroeléctrica existente pueden ofrecer la misma confiabilidad que la red actual. PHES también puede ofrecer muchos de los servicios que permiten un sistema de energía confiable en la actualidad: excelente energía inercial, reserva giratoria, arranque rápido, capacidad de arranque en negro, regulación de voltaje y control de frecuencia.

Sistema de envejecimiento

La flota de combustibles fósiles de Australia está envejeciendo. Un buen ejemplo es el pendiente cierre de la central eléctrica de carbón marrón Hazelwood de 49 en el valle de Latrobe de Victoria. Un ACIL Allen reporta al gobierno australiano enumera la vida técnica de cada central eléctrica y muestra que dos tercios de la capacidad de generación de combustibles fósiles de Australia alcanzará el final de su vida técnica en las próximas dos décadas.

Las opciones prácticas para reemplazar estas plantas son los combustibles fósiles (carbón y gas) o las energías renovables a gran escala existentes (eólica y fotovoltaica). Las energías renovables ya son económicamente competitivas y 2030 las verá claramente más baratas.

Las emisiones de gases de efecto invernadero relacionadas con la energía constituyen aproximadamente el 84% del total de Australia. La generación de electricidad, el transporte terrestre y la calefacción en áreas urbanas comprenden el 55% de las emisiones totales. La conversión de estas tres funciones energéticas a energía renovable es más fácil que para otros componentes del sistema energético.

El transporte y la calefacción urbana pueden electrificarse mediante el despliegue de vehículos eléctricos y bombas de calor, respectivamente. Las bombas de calor eléctricas son Ya está proporcionando una fuerte competencia por el gas natural en los mercados de calefacción de espacios y agua.. Es importante destacar que estos dispositivos tienen almacenamiento a gran escala en forma de baterías en vehículos, y Inercia térmica en agua y edificios. La adopción bien integrada de estos cambios tecnológicos ayudará a reducir aún más los precios de la electricidad.

Por lo tanto, el viento, la energía fotovoltaica y el PHES juntos brindan confiabilidad y asequibilidad para adaptarse al sistema eléctrico actual. Además, facilitan recortes profundos a las emisiones a bajo costo que pueden ir mucho más allá de Australia objetivo climático existente.La conversación

Sobre el Autor

Andrew Blakers, profesor de ingeniería, Universidad Nacional de Australia; Bin Lu, PhD Candidato, Universidad Nacional de Australia, y Matthew Stocks, investigador, ANU College of Engineering and Computer Science, Universidad Nacional de Australia

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.

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