Chcete-li využít inovace v oblasti obnovitelných zdrojů, udělejte síť flexibilnější

Poslední dubnový den tohoto roku byl v Kalifornii typickým jarním dnem. Slunce svítilo, vítr foukal a tekla jarní voda z tání. S podmínkami ideálními pro solární, větrnou a vodní energii dosáhl stát významného prvenství v energetice: Asi hodinu poskytovaly obnovitelné zdroje energie. 100 % elektřiny v Kalifornii a vzrušující pohled na čistou nulovou budoucnost.

Jakkoli byl tento milník významný, stát má před sebou ještě dlouhou cestu, než bude mít dostatečnou kapacitu pro nepřetržité napájení své sítě bez uhlíku. Stále se objevují nové zdroje obnovitelné energie, od solární šindele na solární farmya nakonec možná i solární silnice. Aby tyto fotovoltaické inovace měly co největší dopad – přeměnu světla na elektřinu bez emisí – musíme vybudovat síť, která dokáže zajistit spolehlivou a konzistentní energii, protože zahrnuje tyto technologie.

„Potřebujeme, aby se neustále objevovaly nové zdroje obnovitelné energie, ale zajištění spolehlivosti sítě je zásadní pro využití jejich slibu. Toto napětí mezi inovacemi a spolehlivostí je základní výzvou přechodu na uhlík.“ – Takajiro Ishikawa, prezident a generální ředitel Mitsubishi Heavy Industries America

Flexibilnější mřížka

Přidání většího množství větrné a solární energie do sítě je zásadní pro přechod od uhlíku. Ale protože tyto zdroje nejsou konstantní – slunce a vítr jsou od přírody přerušované – nevyhnutelně nastanou situace, kdy solární a větrná výroba nedosáhne poptávky. Tato variabilita komplikuje dodávku energie do sítě, která musí vyrovnat vyrobenou energii s energií spotřebovanou každou sekundu bez přerušení.

Takajiro Ishikawa, prezident a generální ředitel Mitsubishi Heavy Industries America, poznamenává: „Potřebujeme, aby se neustále objevovaly nové zdroje obnovitelné energie, ale zajištění spolehlivosti sítě je zásadní pro využití jejich slibu. Toto napětí mezi inovacemi a spolehlivostí je základní výzvou přechodu na uhlík.“

Když poptávka po elektřině roste, energetické společnosti potřebují schopnost bezodkladně zvýšit nabídku; alternativou jsou brownouts a blackouts. V praxi to znamená, že poskytovatelé elektřiny musí udržovat kapacitu na výrobu většího množství elektřiny, než je v daném okamžiku spotřebováno. Tuto kapacitu však potřebují strategicky a flexibilně nastartovat, protože když výroba překročí poptávku, energetické společnosti se musí zbavit nadměrné zátěže, aby udržely stabilní síť. Například v dubnový den, kdy Kalifornie poskytovala 100 % potřebné energie pomocí obnovitelných zdrojů, stát ukončil prodej přebytečných elektronů jiným dodavatelům elektřiny.

Čím více jsou obnovitelné zdroje zaváděny do sítě, tím větší je riziko přerušování a tím naléhavější je potřeba rychle a hladce vyrovnávat zátěže. Tento vývoj sítě představuje výzvu pro výrobce. Velká část stávající infrastruktury pro výrobu energie vyžaduje příliš mnoho času na spouštění, než aby mohla být expedována rychle.

„Vyvážení snížených emisí a spolehlivosti je klíčem k rozvoji prosperity a zároveň znovuobjevení sítě pro budoucnost čisté energie.“ – Raul Pereda, prezident a generální ředitel Mitsubishi Power Aero

Jedním z řešení jsou aeroderiváty plynových turbín. Mohou vyrábět elektřinu na požádání s krátkou dobou spouštění a flexibilitou pro rychlé zvyšování a snižování, což pomáhá neustále sladit nabídku s poptávkou. To umožňuje provozovatelům sítí přidávat do svých sítí více obnovitelných zdrojů bez obětování spolehlivosti. Tyto špičkové elektrárny jsou v případě potřeby připraveny k rychlému zapnutí a vyplnění mezer mezi poptávkou a výrobou z jiných zdrojů. A co víc, tyto turbíny mohou běžet na rozšiřující se řadu paliv, jako je zemní plyn, LNG, propan a brzy směs vodíku a zemního plynu, což jim umožňuje vyvinout se směrem k nízkouhlíkovým a bezuhlíkovým řešením.

„Vyvážení snížených emisí a spolehlivosti je klíčem k pokroku prosperity a zároveň znovuobjevení sítě pro budoucnost čisté energie,“ říká Raul Pereda, prezident a generální ředitel společnosti Mitsubishi Power Aero, předního poskytovatele globálních energetických řešení poháněných plynovými turbínami odvozenými od aerolinek.

Hledáte win-win

Stále flexibilnější síť otevře příležitosti k využití dnešního bohatství inovací v oblasti obnovitelných zdrojů energie. Například, Projekt Nexus, která se prolomí letos na podzim, poskytne důkaz o konceptu provozu solárních panelů nad kanály, které pohybují vodou po celé Kalifornii.

Je to první projekt svého druhu ve Spojených státech, ale tento koncept nabírá na síle v horkém a suchém klimatu indického venkova. Nedávný studovat zjistili, že instalace solárních panelů přes 4,000 mil kalifornských kanálů by mohla zabránit odpařování 63 miliard galonů vody ročně a zároveň dodat 13 gigawattů elektřiny – což je asi polovina toho, co stát potřebuje ke splnění svých cílů v oblasti obnovitelné energie.

Agrovoltaická řešení, které umísťují solární zařízení na zemědělskou půdu, nabízejí podobné scénáře oboustranně výhodné. Panely poskytují dobré mikroklima pro stínomilné plodiny i píci pro ovce, které zase udržují trávu a plevel zastřižené bez nutnosti spalovat fosilní paliva.

Energetický přechod vyžaduje mnoho takových řešení. V našem stále elektrizovanějším světě musí pracovat ve spojení, aby nepřetržitě dodávaly čistou a spolehlivou elektřinu. Aby byl 30. duben v Kalifornii^th milníkem každodenní reality, musíme jednat kreativně, naléhavě a prozíravě, abychom uspokojili dnešní energetické potřeby a zároveň budovali flexibilní a odolný energetický systém zítřka.

SOUVISEJÍCÍ OBSAH

Seznamte se s Generation Green, inženýry, kteří pomáhají dekarbonizovat energetiku a průmysl [Video]

Rada pro mladé inženýry: Uplatněte svou představivost

Výrazný rozdíl mezi globálním oteplováním 1.5 °C a 2.0 °C