لتسخير الابتكار في مصادر الطاقة المتجددة ، اجعل الشبكة أكثر مرونة

كان اليوم الأخير من شهر أبريل من هذا العام يومًا ربيعيًا نموذجيًا في كاليفورنيا. كانت الشمس مشرقة ، والرياح تهب ، ومياه الربيع الذائبة تتدفق. مع الظروف المثالية للطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية ، حققت الدولة المرتبة الأولى في مجال الطاقة: لمدة ساعة تقريبًا ، تم توفير مصادر الطاقة المتجددة 100٪ من كهرباء كاليفورنيا وإلقاء نظرة محيرة على مستقبل صافي صفر.

وبقدر ما كان هذا المعلم بالغ الأهمية ، لا يزال أمام الدولة طريق طويل لتقطعه قبل أن يكون لديها القدرة الكافية لتشغيل شبكتها بشكل مستمر بدون الكربون. تظهر مصادر جديدة للطاقة المتجددة في كل وقت ، من القوباء المنطقية الشمسية إلى المزارع الشمسية، وربما في النهاية طرق شمسية. لكي يكون لهذه الابتكارات الكهروضوئية التأثير الأكبر - تحويل الضوء إلى كهرباء خالية من الانبعاثات - نحتاج إلى بناء شبكة يمكنها ضمان طاقة متسقة يمكن الاعتماد عليها لأنها تتضمن هذه التقنيات.

"نحن بحاجة إلى مصادر جديدة للطاقة المتجددة لتظهر باستمرار ، ولكن ضمان موثوقية الشبكة أمر بالغ الأهمية للوفاء بوعودها. هذا التوتر بين الابتكار والموثوقية هو التحدي الأساسي لانتقال الكربون ". - تاكاجيرو إيشيكاوا ، الرئيس والمدير التنفيذي لشركة ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة الأمريكية

شبكة أكثر مرونة

تعد إضافة المزيد من توليد الطاقة من الرياح والطاقة الشمسية إلى الشبكة أمرًا ضروريًا للانتقال بعيدًا عن الكربون. ولكن نظرًا لأن هذه المصادر ليست ثابتة - فالشمس والرياح ، بطبيعتها ، متقطعان - سيكون هناك حتما مرات ضعف الطلب على توليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. يؤدي هذا التباين إلى تعقيد توصيل الطاقة على الشبكة التي يجب أن توازن الطاقة المنتجة مع الطاقة المستهلكة على أساس ثانية بثانية دون انقطاع.

كما يلاحظ تاكاجيرو إيشيكاوا ، الرئيس والمدير التنفيذي لشركة Mitsubishi Heavy Industries America ، "نحتاج إلى مصادر جديدة للطاقة المتجددة لتظهر باستمرار ، ولكن ضمان موثوقية الشبكة أمر بالغ الأهمية لتحقيق وعدهم. هذا التوتر بين الابتكار والموثوقية هو التحدي الأساسي لانتقال الكربون ".

عندما يرتفع الطلب على الكهرباء ، تحتاج شركات الطاقة إلى القدرة على زيادة العرض دون تأخير ؛ البديل هو انقطاع الكهرباء وانقطاع التيار الكهربائي. من الناحية العملية ، يجب على مزودي الطاقة الحفاظ على القدرة على إنتاج كهرباء أكثر مما يتم استخدامه في لحظة معينة. ومع ذلك ، فهم بحاجة إلى زيادة هذه السعة بشكل استراتيجي ومرنة ، لأنه عندما يتجاوز الإنتاج الطلب ، تحتاج شركات الطاقة إلى التخلص من الحمل الزائد للحفاظ على استقرار الشبكة. على سبيل المثال ، في اليوم في أبريل عندما وفرت كاليفورنيا 100٪ من الطاقة اللازمة باستخدام مصادر متجددة ، انتهى الأمر ببيع الإلكترونات الزائدة إلى موردي الكهرباء الآخرين.

وكلما زاد إدخال مصادر الطاقة المتجددة إلى الشبكة ، زاد خطر التقطع وزادت الحاجة إلى موازنة الأحمال بسرعة وسلاسة. يخلق هذا التطور للشبكة تحديا للمنتجين. يتطلب الكثير من البنية التحتية الحالية لتوليد الطاقة وقتًا طويلاً لبدء التشغيل ليتم إرسالها على وجه السرعة.

"إن الموازنة بين انخفاض الانبعاثات والموثوقية أمر أساسي لتعزيز الازدهار مع إعادة اختراع الشبكة لمستقبل طاقة نظيفة." - راؤول بيريدا ، الرئيس والمدير التنفيذي لشركة Mitsubishi Power Aero

أحد الحلول هو التوربينات الغازية المشتقة من الهواء. يمكن أن تنتج الطاقة عند الطلب مع وقت قليل لبدء التشغيل والمرونة لتوسيع نطاقها وتقليصها بسرعة ، مما يساعد على مواءمة العرض مع الطلب باستمرار. يتيح ذلك لمشغلي الشبكة إضافة المزيد من مصادر الطاقة المتجددة إلى شبكاتهم دون التضحية بالموثوقية. محطات الذروة هذه جاهزة عند الحاجة للتشغيل بسرعة وسد الفجوات بين الطلب والإنتاج من مصادر أخرى. علاوة على ذلك ، يمكن أن تعمل هذه التوربينات على نطاق موسع من الوقود ، مثل الغاز الطبيعي والغاز الطبيعي المسال والبروبان وقريبًا مزيج الهيدروجين والغاز الطبيعي ، مما يمكنها من التطور نحو حلول منخفضة الكربون وعديمة الكربون.

يقول راؤول بيريدا ، الرئيس والمدير التنفيذي لشركة Mitsubishi Power Aero ، المزود الرائد لحلول الطاقة العالمية التي يتم تنشيطها بواسطة توربينات الغاز المشتقة من الهواء: "تعتبر الموازنة بين انخفاض الانبعاثات والموثوقية أمرًا أساسيًا لتعزيز الازدهار مع إعادة اختراع الشبكة لمستقبل طاقة نظيفة".

البحث عن المكاسب

ستفتح الشبكة المرنة بشكل متزايد الفرص للاستفادة من ثروة الابتكار في مصادر الطاقة المتجددة اليوم. فمثلا، مشروع نيكزس، الذي يبدأ هذا الخريف ، سيوفر دليلاً على مفهوم تشغيل الألواح الشمسية فوق القنوات التي تنقل المياه في جميع أنحاء كاليفورنيا.

إنه أول مشروع من نوعه في الولايات المتحدة ، لكن المفهوم يكتسب زخمًا في المناخ الحار والجاف في المناطق الريفية في الهند. حديثا دراسة وجد أن تركيب الألواح الشمسية فوق قنوات كاليفورنيا البالغ طولها 4,000 ميل يمكن أن يمنع 63 مليار جالون من المياه من التبخر كل عام مع توفير 13 جيجاوات من الكهرباء - حوالي نصف ما تحتاجه الولاية لتحقيق أهداف الطاقة المتجددة.

الحلول الزراعية، التي تقع على منشآت الطاقة الشمسية في الأراضي الزراعية ، تقدم سيناريوهات مماثلة مربحة للجانبين. توفر الألواح مناخًا محليًا جيدًا للمحاصيل المحبة للظل وكذلك علفًا للأغنام ، والتي بدورها تحافظ على العشب والأعشاب الضارة دون الحاجة إلى حرق الوقود الأحفوري.

يتطلب انتقال الطاقة العديد من هذه الحلول. في عالمنا المكهرب بشكل متزايد ، يجب أن يعملوا جنبًا إلى جنب لتوفير كهرباء نظيفة وموثوقة على مدار الساعة. لجعل ولاية كاليفورنيا في 30 أبريل^th علامة فارقة في واقع الحياة اليومية ، يجب أن نتصرف بإبداع وإلحاح وبصيرة لتلبية احتياجات الطاقة اليوم مع بناء نظام طاقة مرن ومرن للغد.

محتويات ذات صلة

لقاء مع جيل البيئة ، المهندسين الذين يساعدون في إزالة الكربون عن الطاقة والصناعة [فيديو]

نصيحة للمهندسين الشباب: طبق خيالك

الفرق الصارخ بين الاحترار العالمي 1.5 درجة مئوية و 2.0 درجة مئوية