Για να αξιοποιήσετε την καινοτομία στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, κάντε το δίκτυο πιο ευέλικτο

Η τελευταία μέρα του Απριλίου φέτος ήταν μια τυπική ανοιξιάτικη μέρα στην Καλιφόρνια. Ο ήλιος έλαμπε, ο άνεμος φυσούσε και το λιωμένο νερό της πηγής κυλούσε. Με συνθήκες ιδανικές για ηλιακή, αιολική και υδροηλεκτρική ενέργεια, το κράτος πέτυχε μια αξιοσημείωτη πρωτιά στην ενέργεια: Για περίπου μία ώρα, παρείχαν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Το 100% της ηλεκτρικής ενέργειας της Καλιφόρνια και μια δελεαστική ματιά σε ένα καθαρό μηδενικό μέλλον.

Όσο σημαντικό και αν ήταν αυτό το ορόσημο, το κράτος έχει ακόμη πολύ δρόμο να διανύσει για να έχει αρκετή χωρητικότητα για να τροφοδοτεί το δίκτυό του συνεχώς χωρίς άνθρακα. Νέες πηγές ανανεώσιμης ενέργειας εμφανίζονται συνεχώς, από ηλιακά βότσαλα προς την ηλιακά αγροκτήματα, και τελικά ίσως ακόμη και ηλιακούς δρόμους. Προκειμένου αυτές οι καινοτομίες των φωτοβολταϊκών να έχουν τον μεγαλύτερο αντίκτυπο –μετατροπή του φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια χωρίς εκπομπές– πρέπει να οικοδομήσουμε ένα δίκτυο που μπορεί να εξασφαλίσει αξιόπιστη, σταθερή ισχύ καθώς ενσωματώνει αυτές τις τεχνολογίες.

«Χρειαζόμαστε νέες πηγές ανανεώσιμης ενέργειας για να αναδύονται συνεχώς, αλλά η διασφάλιση της αξιοπιστίας του δικτύου είναι κρίσιμη για την αξιοποίηση της υπόσχεσής τους. Αυτή η ένταση μεταξύ καινοτομίας και αξιοπιστίας είναι η θεμελιώδης πρόκληση της μετάβασης στον άνθρακα». – Takajiro Ishikawa, Πρόεδρος και Διευθύνων Σύμβουλος της Mitsubishi Heavy Industries America

Ένα πιο ευέλικτο πλέγμα

Η προσθήκη περισσότερης παραγωγής αιολικής και ηλιακής ενέργειας στο δίκτυο είναι απαραίτητη για τη μετάβαση από τον άνθρακα. Επειδή όμως αυτές οι πηγές δεν είναι σταθερές – ο ήλιος και ο άνεμος, από τη φύση τους, είναι διακοπτόμενοι – αναπόφευκτα θα υπάρξουν στιγμές που η ηλιακή και η αιολική παραγωγή θα υπολείπονται της ζήτησης. Αυτή η μεταβλητότητα περιπλέκει την παροχή ισχύος σε ένα δίκτυο που πρέπει να εξισορροπεί την παραγόμενη ενέργεια με την ενέργεια που καταναλώνεται ανά δευτερόλεπτο χωρίς διακοπή.

Όπως σημειώνει ο Takajiro Ishikawa, Πρόεδρος και Διευθύνων Σύμβουλος της Mitsubishi Heavy Industries America, «Χρειαζόμαστε νέες πηγές ανανεώσιμης ενέργειας για να αναδύονται συνεχώς, αλλά η διασφάλιση της αξιοπιστίας του δικτύου είναι κρίσιμη για την αξιοποίηση της υπόσχεσής τους. Αυτή η ένταση μεταξύ καινοτομίας και αξιοπιστίας είναι η θεμελιώδης πρόκληση της μετάβασης στον άνθρακα».

Όταν η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια αυξάνεται, οι εταιρείες ενέργειας χρειάζονται τη δυνατότητα να αυξήσουν την προσφορά χωρίς καθυστέρηση. η εναλλακτική είναι τα brownouts και τα blackouts. Πρακτικά, οι πάροχοι ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να διατηρήσουν την ικανότητα να παράγουν περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια από αυτή που χρησιμοποιείται σε μια δεδομένη στιγμή. Ωστόσο, πρέπει να ενεργοποιήσουν αυτή τη χωρητικότητα στρατηγικά και ευέλικτα, επειδή όταν η παραγωγή υπερβαίνει τη ζήτηση, οι εταιρείες ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να αποβάλουν το υπερβολικό φορτίο για να διατηρήσουν το δίκτυο σταθερό. Για παράδειγμα, την ημέρα του Απριλίου, όταν η Καλιφόρνια παρείχε το 100% της ενέργειας που χρειαζόταν χρησιμοποιώντας ανανεώσιμες πηγές, η πολιτεία διέκοψε την πώληση περίσσειας ηλεκτρονίων σε άλλους προμηθευτές ηλεκτρικής ενέργειας.

Όσο περισσότερες ανανεώσιμες πηγές εισάγονται στο δίκτυο, τόσο μεγαλύτερος γίνεται ο κίνδυνος διαλείψεων και τόσο πιο επιτακτική είναι η ανάγκη να εξισορροπηθούν τα φορτία γρήγορα και απρόσκοπτα. Αυτή η εξέλιξη του πλέγματος δημιουργεί πρόκληση για τους παραγωγούς. Μεγάλο μέρος της υπάρχουσας υποδομής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας απαιτεί πάρα πολύ χρόνο εκκίνησης για να αποσταλεί γρήγορα.

«Η εξισορρόπηση των μειωμένων εκπομπών και της αξιοπιστίας είναι το κλειδί για την προώθηση της ευημερίας, ενώ ταυτόχρονα ανακαλύπτουμε το δίκτυο για ένα μέλλον καθαρής ενέργειας». – Raul Pereda, Πρόεδρος και Διευθύνων Σύμβουλος της Mitsubishi Power Aero

Μια λύση είναι οι αεριοστρόβιλοι παραγώγων αεροσκαφών. Μπορούν να παράγουν ισχύ κατά ζήτηση με μικρό χρόνο εκκίνησης και την ευελιξία να αυξάνουν και να μειώνουν γρήγορα, κάτι που βοηθά στη συνεχή αντιστοίχιση της προσφοράς με τη ζήτηση. Αυτό δίνει τη δυνατότητα στους φορείς εκμετάλλευσης του δικτύου να προσθέτουν περισσότερες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας στα δίκτυά τους χωρίς να θυσιάζουν την αξιοπιστία. Αυτές οι μονάδες αιχμής είναι έτοιμες όταν χρειάζεται για να ενεργοποιηθούν γρήγορα και να καλύψουν τα κενά μεταξύ της ζήτησης και της παραγωγής από άλλες πηγές. Επιπλέον, αυτοί οι στρόβιλοι μπορούν να λειτουργούν με μια διευρυνόμενη γκάμα καυσίμων, όπως φυσικό αέριο, LNG, προπάνιο και σύντομα ένα μείγμα υδρογόνου-φυσικού αερίου, επιτρέποντάς τους να εξελιχθούν προς λύσεις χαμηλών και χωρίς άνθρακα.

«Η εξισορρόπηση των μειωμένων εκπομπών και της αξιοπιστίας είναι το κλειδί για την προώθηση της ευημερίας, ενώ ανακαλύπτουμε εκ νέου το δίκτυο για ένα μέλλον καθαρής ενέργειας», λέει ο Raul Pereda, Πρόεδρος και Διευθύνων Σύμβουλος της Mitsubishi Power Aero, κορυφαίας εταιρείας παροχής παγκόσμιων λύσεων ενέργειας που ενεργοποιούνται από αεριοστρόβιλους παραγώγων αεροσκαφών.

Ψάχνετε για win-wins

Ένα ολοένα και πιο ευέλικτο δίκτυο θα ανοίξει ευκαιρίες για την αξιοποίηση του σημερινού πλούτου καινοτομίας στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Για παράδειγμα, Project Nexus, το οποίο ξεσπά αυτό το φθινόπωρο, θα παρέχει απόδειξη της ιδέας για τη λειτουργία ηλιακών συλλεκτών πάνω από τα κανάλια που μετακινούν το νερό σε όλη την Καλιφόρνια.

Είναι το πρώτο έργο του είδους του στις Ηνωμένες Πολιτείες, αλλά η ιδέα κερδίζει δυναμική στο ζεστό, ξηρό κλίμα της αγροτικής Ινδίας. Πρόσφατο μελέτη διαπίστωσε ότι η εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών πάνω από τα 4,000 μίλια των καναλιών της Καλιφόρνια θα μπορούσε να αποτρέψει την εξάτμιση 63 δισεκατομμυρίων γαλονιών νερού κάθε χρόνο, παρέχοντας επίσης 13 γιγαβάτ ηλεκτρικής ενέργειας - περίπου το μισό από αυτό που χρειάζεται η πολιτεία για να εκπληρώσει τους στόχους της για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Αγροβολταϊκές λύσεις, οι οποίες τοποθετούν ηλιακές εγκαταστάσεις σε γεωργικές εκτάσεις, προσφέρουν παρόμοια σενάρια κερδοφόρα. Τα πάνελ παρέχουν καλό μικροκλίμα για καλλιέργειες που αγαπούν τη σκιά καθώς και χορτονομή για πρόβατα, τα οποία με τη σειρά τους διατηρούν το γρασίδι και τα ζιζάνια κομμένα χωρίς την ανάγκη καύσης ορυκτών καυσίμων.

Η ενεργειακή μετάβαση απαιτεί πολλές τέτοιες λύσεις. Στον ολοένα και πιο ηλεκτρισμένο κόσμο μας, πρέπει να εργάζονται σε συνδυασμό για να παρέχουν καθαρή και αξιόπιστη ηλεκτρική ενέργεια όλο το εικοσιτετράωρο. Για να γίνει η Καλιφόρνια στις 30 Απριλίου^th ορόσημο μιας καθημερινής πραγματικότητας, πρέπει να ενεργούμε με δημιουργικότητα, επείγουσα και προνοητικότητα για να ανταποκριθούμε στις σημερινές ενεργειακές ανάγκες χτίζοντας παράλληλα το ευέλικτο, ανθεκτικό ενεργειακό σύστημα του αύριο.

ΣΧΕΤΙΚΟ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ

Γνωρίστε τη Generation Green, τους μηχανικούς που βοηθούν στην απεξάρτηση της ενέργειας και της βιομηχανίας [Βίντεο]

Συμβουλές για νέους μηχανικούς: Εφαρμόστε τη φαντασία σας

Η έντονη διαφορά μεταξύ της υπερθέρμανσης του πλανήτη 1.5°C και 2.0°C