La manera más barata para ampliar la energía eólica y solar Energía?

La manera más barata para ampliar la energía eólica y solar Energía?

La energía eólica y solar son una forma de reducir las emisiones de carbono, pero estas fuentes de generación dependen de los caprichos del clima, lo que significa que ni el viento ni la energía solar pueden producir electricidad a demanda a cualquier hora del día. Esta variabilidad ha llevado a muchos a suponer que la expansión en gran medida de la energía eólica y solar para reducir las emisiones de carbono causará que los costos de la electricidad se disparen y requieran un almacenamiento de energía costoso.

Mis colegas y yo acabamos de publicar un nuevo estudio Para demostrar que esta suposición no es correcta. De hecho, si los Estados Unidos se mudaran a un sistema eléctrico nacional 48-state, en lugar del sistema regional actual, el país podría transportar más energía renovable a todo el país. Ese cambio podría reducir CO2 en 78% a costos más bajos que en la actualidad sin usar ninguna tecnología de almacenamiento.

El uso de un modelo de ordenador, se encontró que estos sistemas eléctricos más grande sería utilizar el poder de manera más eficiente, independientemente de los generadores dentro de ella. La reducción de costos entre el sistema nacional al estilo modelamos y la actual, que se divide en regiones sobre 130, 47 es $ mil millones por año. Esto se traduce en un coste de la electricidad de entre 8.5 10.2 y ¢ por kilovatio-hora (kWh), en comparación con el promedio nacional actual de 12.7 centavos por kWh.

autopista de electrones

Nuestro estudio se basó en un modelo llamado Simulador de Energía Nacional con Sistema Meteorológico (NEWS). El simulador NEWS es un modelo de optimización de costos que busca incansablemente la solución de menor costo.

Incluye características de la red eléctrica, como la transmisión, los generadores, la demanda eléctrica, las restricciones de uso del suelo, el comportamiento del generador, los datos meteorológicos y los datos de costos para los generadores. Para descubrir cómo minimizar los costos, el modelo NEWS calculará cómo suministrar energía cada hora durante un año entero en función de los generadores disponibles y las líneas de transmisión que transportan energía a grandes distancias.

Nuestro modelo tenía algo único, sin embargo: una superposición de transmisión de alta tensión de corriente continua (HVDC).

En concepto, esto es muy similar al sistema de autopistas interestatales superpuesto a la red de carreteras. La tecnología HVDC tiene una gran ventaja sobre las líneas eléctricas tradicionales: se pierde menos energía en el transporte de energía de un punto a otro. Lo hace utilizando corriente continua, en lugar de corriente alterna, y operando a voltajes más altos.

HVDC se está utilizando en los Estados Unidos hoy en día. Sin embargo, se está implementando como un sistema punto a punto para generadores únicos (o unos pocos) para mercados distantes. Uno de los más prominentes se llama el intertie Pacific DC, que envía energía desde el Pacífico noroeste con su abundante energía hidroeléctrica hasta Los Ángeles, suministrando 48% de potencia durante horas de máxima demanda.. La diferencia en el modelo NEWS es que HVDC se implementa en una red, en lugar de una simple configuración punto a punto, que permite una utilización mucho mayor de las líneas para que la energía fluya entre regiones en múltiples direcciones.

La energía eólica estimaciones potenciales para la Red de EE.UU. indica un alto potencial, el azul es baja. Chris Clack / CIRES, Autor proporcionado La energía eólica estimaciones potenciales para la Red de EE.UU. indica un alto potencial, el azul es baja. Chris Clack / CIRES, Autor proporcionado Críticamente, el modelo NEWS no asume que se deben agregar más líneas de transmisión a la cuadrícula actual. Pero sí introduce una nueva capacidad de transmisión si el modelo lo considera económico. Curiosamente, el modelo NOTICIAS siempre selecciona la transmisión HVDC cuando puede. ¿Por qué? La disponibilidad de líneas HVDC permite que se formen mercados más grandes, que luego se benefician de economías de escala.

En la práctica, esto significaría que los generadores eólicos en los estados de las Planicies, por ejemplo, podrían exportar más energía a lugares en el país donde existe una fuerte demanda, como las grandes ciudades. Tal como está ahora, los generadores eólicos solo soportan energía a nivel regional y, a veces, suministran más energía que la que se necesita algunas horas del día.

En un sistema regional, uno que es del tamaño de, por ejemplo, Kansas, la energía eólica y solar tiende a ser períodos de sobreproducción y de producción. Esto se traduce en un aumento de los costos porque los generadores eólicos y solares deben reducirse, o apagarse, durante la producción excesiva. Para cumplir con las fallas en la producción, los operadores de redes deben confiar en la generación de respaldo de las plantas de combustibles fósiles.

Con un sistema nacional, los generadores pueden ser colocados estratégicamente sobre los estados contiguos de Estados Unidos para reducir este efecto y reducir los costos generales. La HVDC facilita el movimiento de esta electricidad desde las partes distantes de las ciudades con menores pérdidas que los tradicionales AC.

Escenario de las renovables

Para realizar el estudio, se compilaron datos meteorológicos de alta resolución para cada hora de los tres años desde 2006 hasta 2008. Los datos meteorológicos se usaron luego como entradas en sofisticados algoritmos de potencia para estimar la potencia que podrían generar las turbinas eólicas y los paneles solares fotovoltaicos en los EE. UU.

Además, compilamos datos sobre la demanda de electricidad durante esos tiempos en los EE. UU. Los datos fueron necesarios porque el clima es un factor fundamental de la demanda eléctrica. Luego proyectamos datos de demanda a 2030.

Debido a que el despliegue de energía eólica y solar está sujeto a muchas restricciones, incorporamos consideraciones de uso del suelo en el modelo. El conjunto de datos de uso de la tierra se compiló para identificar los lugares donde se puede desplegar la energía eólica y solar sin interferir con las tierras protegidas.

El uso de estos diferentes conjuntos de datos, junto con el costo proyectado para la generación de energía en 2030, nos encontramos con diferentes simulaciones para investigar cómo estos factores afectarán a la mezcla de los generadores de energía a nivel regional y reducir al mínimo el coste total.

El escenario que más reduce las emisiones tiene un importante despliegue eólico y solar fotovoltaico; 523 gigawatts (GW) de viento y 371 gigawatts de energía solar fotovoltaica en comparación con 60 GW y 2.5 GW respectivamente en 2012. En este escenario, solo había 461 GW de gas natural (menos que en la actualidad).

Esto se traduce en 38% de la electricidad proveniente del viento, 17% del viento, 21% del gas natural y el resto de energía nuclear e hidroeléctrica. En 2012, el viento representó 3.5%, la energía solar para menos de 1% y el gas natural para 30%.

Una vez más, esta solución es la solución más barata posible.

Para llegar a este nivel de energía solar y eólica, un salto significativo respecto a los niveles actuales, se requieren nuevas líneas de transmisión en el modelo.

La cantidad de nueva transmisión HVDC que construye el modelo es de 139 millones de MW / millas, que es una gran empresa de infraestructura. Esto suena como una cantidad enorme, pero representaría solo para 4% del costo total del sistema anualmente.

¿Qué hay de almacenamiento de energía?

El modelo NEWS es único en el estudio de integración de niveles más altos de energía eólica y solar porque maneja grandes volúmenes de datos meteorológicos, mientras que computa los aspectos importantes de la red eléctrica, como las restricciones de rampas en los generadores, los tiempos de inactividad de los generadores, el flujo de energía en el líneas de transmisión, pérdidas eléctricas que barajan el poder del sistema, satisfaciendo la demanda a cada hora en cada mercado y otras restricciones operativas. Además, incluye todas las opciones de tecnología; Solo busca las opciones de menor costo.

La electricidad se puede almacenar de varias maneras, como bombear y descargar el agua de los embalses o instalar grandes bancos de baterías. En las corridas iniciales del modelo, el almacenamiento eléctrico no era competitivo utilizando los estimados de costo para 2030 en comparación con la adición de generadores de transmisión o de gas natural (basado únicamente en el costo).

El modelo NEWS es una herramienta para ayudar a entender cómo una red eléctrica podría transformarse y mantener los costos bajos. El bajo costo es absolutamente esencial, porque el aumento de los costos de energía para reducir las reducciones de carbono puede causar dificultades económicas.

Hay numerosos vientos en contra al desarrollo de una economía de-carbonizado y la sociedad. Sin embargo, el modelo NOTICIAS ha demostrado que el viento y la energía solar fotovoltaica, en combinación con la transmisión de corriente continua de alta tensión en realidad puede recorrer un largo camino en la reducción de emisiones en el sector eléctrico.

Esto es cierto incluso sin una nueva batería milagrosa o innovación dentro de la industria del almacenamiento eléctrico, aunque un almacenamiento eléctrico barato y efectivo sería útil para integrar las energías renovables.

Para eliminar el carbono de toda la economía, la electricidad debe ser descarbonizada primero. Si se puede hacer a bajo costo, otros sectores podrán seguir su ejemplo. La combinación de energía eólica, solar, gas natural y transmisión es un posible puente hacia un futuro de cero emisiones.

Sobre el AutorLa conversación

Christopher Clack, investigador científico, Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. Es el líder técnico en un equipo que estudia la optimización del sitio para la energía eólica y solar. El objetivo es determinar a qué nivel Estados Unidos puede apoyarse en fuentes de energía renovables y dónde ubicarlas, para proporcionar el sistema de generación más económico y menos costoso con el menor impacto ambiental posible.

Este artículo se publicó originalmente el La conversación. Leer el articulo original.

Libro relacionado:

InnerSelf Mercado

Amazon

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

seguir a InnerSelf en

icono de facebooktwitter iconicono de YouTubeicono de instagramicono de reposapiésicono de rss

 Obtenga lo último por correo electrónico

Revista semanal Daily Inspiration

ÚLTIMOS VÍDEOS

La gran migración climática ha comenzado
La gran migración climática ha comenzado
by super User
La crisis climática está obligando a miles de personas en todo el mundo a huir a medida que sus hogares se vuelven cada vez más inhabitables.
La última edad de hielo nos dice por qué debemos preocuparnos por un cambio de temperatura de 2 ℃
La última edad de hielo nos dice por qué debemos preocuparnos por un cambio de temperatura de 2 ℃
by Alan N Williams, et al.
El último informe del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) afirma que sin una disminución sustancial ...
La Tierra se ha mantenido habitable durante miles de millones de años. ¿Exactamente qué suerte tuvimos?
La Tierra se ha mantenido habitable durante miles de millones de años. ¿Exactamente qué suerte tuvimos?
by Toby Tyrrell
La evolución tardó 3 o 4 mil millones de años en producir Homo sapiens. Si el clima hubiera fallado por completo solo una vez en eso ...
Cómo el mapeo del clima hace 12,000 años puede ayudar a predecir el cambio climático futuro
Cómo el mapeo del clima hace 12,000 años puede ayudar a predecir el cambio climático futuro
by Brice Rea
El final de la última edad de hielo, hace unos 12,000 años, se caracterizó por una fase fría final llamada Younger Dryas.…
El mar Caspio está a punto de caer 9 metros o más este siglo
El mar Caspio está a punto de caer 9 metros o más este siglo
by Frank Wesselingh y Matteo Lattuada
Imagina que estás en la costa, mirando al mar. Frente a ti hay 100 metros de arena estéril que parece un…
Venus fue una vez más similar a la Tierra, pero el cambio climático la hizo inhabitable
Venus fue una vez más similar a la Tierra, pero el cambio climático la hizo inhabitable
by Richard Ernst
Podemos aprender mucho sobre el cambio climático de Venus, nuestro planeta hermano. Venus tiene actualmente una temperatura superficial de…
Cinco incredulidades climáticas: un curso acelerado de desinformación climática
Las cinco incredulidades climáticas: un curso acelerado de desinformación climática
by John Cook
Este video es un curso intensivo sobre desinformación climática, que resume los argumentos clave utilizados para poner en duda la realidad ...
El Ártico no ha sido tan cálido durante 3 millones de años y eso significa grandes cambios para el planeta
El Ártico no ha sido tan cálido durante 3 millones de años y eso significa grandes cambios para el planeta
by Julie Brigham-Grette y Steve Petsch
Cada año, la capa de hielo marino en el Océano Ártico se reduce a un punto bajo a mediados de septiembre. Este año mide solo 1.44 ...

ÚLTIMOS ARTÍCULOS

energía verde2 3
Cuatro oportunidades de hidrógeno verde para el Medio Oeste
by tae cristiano
Para evitar una crisis climática, el Medio Oeste, como el resto del país, deberá descarbonizar completamente su economía al...
ug83qrfw
La principal barrera para la respuesta a la demanda debe terminar
by John Moore, en la tierra
Si los reguladores federales hacen lo correcto, los clientes de electricidad en todo el Medio Oeste pronto podrán ganar dinero mientras...
árboles para plantar para el clima2
Plante estos árboles para mejorar la vida en la ciudad
by Mike Williams-Arroz
Un nuevo estudio establece a los robles vivos y los sicomoros estadounidenses como campeones entre los 17 "súper árboles" que ayudarán a hacer ciudades ...
lecho marino del mar del norte
Por qué debemos comprender la geología de los fondos marinos para aprovechar los vientos
by Natasha Barlow, profesora asociada de Cambio Ambiental Cuaternario, Universidad de Leeds
Para cualquier país bendecido con un fácil acceso al mar del Norte poco profundo y ventoso, la energía eólica marina será clave para alcanzar la red ...
3 lecciones de incendios forestales para pueblos forestales mientras Dixie Fire destruye el histórico Greenville, California
3 lecciones de incendios forestales para pueblos forestales mientras Dixie Fire destruye el histórico Greenville, California
by Bart Johnson, profesor de arquitectura paisajista, Universidad de Oregon
Un incendio forestal ardiendo en un bosque de montaña caliente y seco arrasó la ciudad de la fiebre del oro de Greenville, California, el 4 de agosto…
China puede alcanzar los objetivos energéticos y climáticos que limitan la energía del carbón
China puede alcanzar los objetivos energéticos y climáticos que limitan la energía del carbón
by alvin lin
En la Cumbre del Líder sobre el Clima en abril, Xi Jinping prometió que China "controlará estrictamente la energía a base de carbón ...
Agua azul rodeada de hierba blanca muerta
Mapa rastrea 30 años de deshielo extremo en EE. UU.
by Mikayla Mace-Arizona
Un nuevo mapa de eventos extremos de deshielo durante los últimos 30 años aclara los procesos que impulsan el derretimiento rápido.
Un avión arroja retardante de fuego rojo sobre un incendio forestal mientras los bomberos estacionados a lo largo de una carretera miran hacia el cielo naranja
El modelo predice una explosión de incendios forestales en 10 años y luego una disminución gradual
by Hannah Hickey-U. Washington
Una mirada al futuro a largo plazo de los incendios forestales predice un estallido inicial de actividad de incendios forestales de aproximadamente una década, ...

 Obtenga lo último por correo electrónico

Revista semanal Daily Inspiration

Nuevas Actitudes - Nuevas posibilidades

InnerSelf.comImpactoClimáticoNoticias.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Mercado
Copyright © 1985 - 2021 innerself Publicaciones. Todos los derechos reservados.