Aurinko ja tuuli kilpailevat hiilivoimalaitosten kanssa energian varastointijärjestelmien suhteen. AP-valokuva / Mel Evans

Hiilivapaa energia: Puhaltaako vastaus tuulessa? Ehkä, mutta tuuli ei aina puhaltaa eikä aurinko aina paista. Tuuli- ja aurinkovoiman tuottama energia on jaksotonta, mikä tarkoittaa, että tuotettu sähkö menee ylös ja alas sää mukaan.

Sähköverkon tuotoksen on kuitenkin oltava hallittavissa vastaamaan kuluttajien toiseen muuttuvaa kysyntää. Joten tuuli- ja aurinkovoiman keskeytyminen on sähköjärjestelmän toiminnallinen haaste.

Energian varastointi on laajalti tunnustettu ratkaisu ajoittaisten uusiutuvien energialähteiden ongelmaan. Ajatuksena on, että varastointi latautuu, kun tuuli puhaltaa tai aurinko paistaa, sitten purkautuu myöhemmin, kun energiaa tarvitaan. Varastointi verkkoon voi olla a kemiallinen akku kuten elektronisissa laitteissa, mutta se voi myös olla muodossa pumppaa vettä mäkeä ylöspäin säiliöön ja tuottaa sähköä, kun annat sen virtata alaspäin tai varastoit ja purkaat paineilma maanalaisessa luolissa.

Yleisimmin käytetty sähkön varastointimuoto sähköverkolla on veden pumppaus ylämäkeen ja sen vapauttaminen ruuhka-aikoina sähköturbiinin käyttämiseksi. Vattenfall, CC BY-NC-ND

Näkemyksen mukaan varastointi on ”vihreää” tekniikkaa, joten hallitukset edistävät entistä enemmän hyödyllisyyttä ja hajautettua energian varastointia. Esimerkiksi marraskuussa 2017, New Yorkin pääjohtaja Andrew Cuomo allekirjoitti lakiesityksen 2030: n tallennuskohteet. Muita osavaltioita, joilla on samanlainen politiikka, ovat Oregon, Massachusetts, Kalifornia ja Maryland. Teslan kaltaiset yritykset ovat myös merkinneet varastointijärjestelmiä puhtaiksi tekniikoiksi.

Mutta vähentävätkö suuret varastointijärjestelmät päästöjä nykyisissä verkoissa? Jonkin sisällä Tuoreen tutkimuksen, havaitsimme, että tämä ei välttämättä ole tapaus - heijastus siitä, kuinka monimutkainen sähköjärjestelmä voi olla.

Hiilen rooli

Koska varastointi voi antaa uusiutuvien energialähteiden vastata muuttuvaan kysyntään, oletamme usein, että tekniikka on luonnostaan ​​vihreää - ts. Lisäämällä varastointia ja uusiutuvia energialähteitä verkkoon vähentämme kasvihuonekaasupäästöjä. Se muistuttaa sitä, että huomaa, että tietokoneet voivat tarjota koulutukseen ja tuottavuuteen liittyviä etuja, ja sitten olettaa, että kaikki, mitä ihminen tekee tietokoneella, on opetusta tai tuottavaa. Sekä energian varastointiin että tietokoneisiin, se riippuu siitä, kuinka käytät sitä.

Analyysissamme havaitsimme, että varastojen lisääminen voi joillakin verkoilla lisätä hiilidioksidipäästöjä. Vaikka tulos on ensi silmäyksellä kielteinen, tämä tulos on järkevä, kun pohditaan, kuinka sähköverkkoja käytetään. Yleisesti ottaen koko Yhdysvaltain verkkoa käytetään joukko alueellisia aliverkoja jotka peittävät USA: n kuin tilkkutäkki.

Teslan toimitusjohtaja Elon Musk esittelee yrityksen akun sähköverkkoon 2015: ssä. AP Photo / Ringo HW Chiu

Energian varastoinnissa ei ole savupiippujen päästöjä, kuten hiilen tai maakaasun voimalaitoksissa. Uusi varastointi vaikuttaa kuitenkin muiden verkossa olevien voimalaitosten toimintaan, mikä johtaa hiilidioksidipäästöjen lisääntymiseen tai vähentymiseen riippuen kyseisellä alueella sähköä toimittavien voimalaitosten tyypistä.

Useimmissa tapauksissa varastointijärjestelmät Yhdysvalloissa toimivat voiton maksimoimiseksi. Tätä varten varastointi "ostaa vähän ja myy paljon". Sähkö on tyypillisesti halpaa yöllä, kun kysyntä on vähäistä, ja kalliimpaa päivällä, etenkin kun ihmiset ovat kotona töissä ja kytkemässä päälle joukko laitteita. Joten varastointijärjestelmien operaattorit yleensä ostavat yöllä ja myyvät päivällä. Varastoinnin nettovaikutus päästöihin riippuu siis siitä, millaisia ​​generaattoreita käytetään vastaamaan uuteen kysyntään yöllä päivällä.

Verkkoissa, joissa on paljon hiilivoimaa - länsi-, länsi- ja etelävaltiot luottaa voimakkaasti hiileen - hiililaitoksia käytetään tyypillisesti vastaamaan pieniin kysynnän muutoksiin yöllä. Maakaasulaitoksilla on taipumus työskennellä päivän aikana tyydyttääkseen huippukysynnän. Näissä sähköverkoissa varastointi pyrkii varautumaan hiilen voimalla yöllä, syrjäyttäen maakaasuvirran päivän aikana.

Hiilivoima on likaisempaa sähkönlähde kuin maakaasu, ja hiilidioksidipäästöt ovat noin kaksinkertaiset jokaiselle tuotetulle sähköyksikölle. Siksi paikoissa, joissa uusi varastointi tarkoittaa enemmän hiiltä ja vähemmän maakaasun tuotantoa, varastointi lisää verkon hiilidioksidipäästöjä.

Keskilännessä havaitsimme, että 3 gigawattien tallennuskapasiteetin lisääminen, joka riittää voiman toimittamiseen karkeasti 500,000 Yhdysvaltain koteihin, lisää hiilidioksidipäästöjä, mikä vastaa 6,700 autojen lisäämistä vuodessa tien päälle. Ja kun varastoja lisätään, hiilidioksidipäästöt kasvavat.

Toisaalta havaitsimme, että New Yorkin osavaltiossa, jossa hiilivoima on hyvin vähän, varastojen lisääminen vähentää hiilidioksidipäästöjä. Keskilänsi on tällä hetkellä likaisin sähköverkko Yhdysvalloissa, ja New York on yksi puhtaimmista, joten muut alueet putoavat jonnekin väliin.

Ei ole aina helppoa olla vihreä

Joten miten ruudukon suunnittelijat voivat saavuttaa lupauksen onnellisesta avioliitosta varastoinnin ja uusiutuvien energialähteiden välillä olettaen, että heidän on asuttava samassa talossa rapean vanhan setähiilen kanssa?

Yksi mahdollisuus on, että jopa varaston ollessa toiminnassa voiton maksimoimiseksi tuulen ja aurinkojen lisääminen verkkoon voisi estää hiilen vaikutuksia. Jos uusiutuvaa energiaa on riittävästi, varastointi missä tahansa muodossa - esimerkiksi akkuissa tai vesisäiliöissä - käyttäisi mieluummin aurinkoa ja tuulta, koska ne ovat halvimmat lähteet, kun energiantuotanto ylittää kysynnän. Varastointi siirtäisi edelleen hiilivoimaa yöstä toiseen, mutta uusiutuvien energialähteiden lisääminen riittäisi korvaamaan ylimääräiset päästöt.

Määräykset voidaan suunnitella siten, että energian varastointijärjestelmät latautuvat tuulen ja aurinkojen ylimääräisellä sähköllä, mikä on askel kohti varastoinnin puhdistamista. petrmalinak / Shutterstock.com

Tutkimme tätä ja havaitsimme, että Midwest-verkossa on käännekohta, kun tuuli ja aurinko saavuttavat noin 18 prosenttia kokonaistuotantokapasiteetista: Tuolloin varastoinnin lisääminen alkaa vähentyä eikä lisätä päästöjä. Nykyinen hyväksymisaste on 10 prosenttia, joten kestää jonkin aikaa, ennen kuin keskilännessä varastointi vähentää päästöjä.

Toinen vaihtoehto on muuttaa tallennustilan käyttöä. Esimerkiksi hiilen hinnan ollessa vaatimaton, eri generaattoreiden kustannukset muuttuvat niin, että varastointimaksut harvemmin tulevat hiililaitoksista vähentäen päästöjä jopa hiilen raskas Midwest-verkossa.

Vaikka kansallinen hiilivero ei vaikuta todennäköiseltä lähitulevaisuudessa, on muitakin tapoja varmistaa vihreät tulokset varastoinnista. Valtiot voivat esimerkiksi ottaa käyttöön politiikkoja, joilla rohkaistaan ​​käyttämään enemmän hiilivapaita resursseja hiilen sijasta.

Siitä huolimatta varastointi auttaa meitä aina käyttämään enemmän edullisia sähkönlähteitämme. Kysymys on, onko kyse hiilestä, ydinvoimasta vai uusiutuvista energialähteistä.

Author

Naga Srujana Goteti, jatko-opiskelija energiasta ja kestävyydestä, Rochester Institute of Technology; Eric Hittinger, yleisen politiikan apulaisprofessori, Rochester Institute of Technologyja kestävän kehityksen apulaisprofessori Eric Williams, Rochester Institute of Technology

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

Laskutus: Kaikkein kattavin suunnitelma, jota koskaan ehdotettiin maailmanlaajuisen lämpenemisen kääntämiseksi

Paul Hawken ja Tom Steyer
Laajasti levinneen pelon ja apatian edessä kansainvälinen tutkijoiden, ammattilaisten ja tutkijoiden koalitio on koonnut tarjoamaan joukon realistisia ja rohkeita ratkaisuja ilmastonmuutokseen. Tässä on kuvattu sata tekniikkaa ja käytäntöä - jotkut ovat hyvin tunnettuja; jotkut, joita et ole koskaan kuullut. Ne vaihtelevat puhtaasta energiasta tyttärien kouluttamiseen pienituloisissa maissa maankäytön käytäntöihin, jotka vetävät hiiltä pois ilmassa. Ratkaisut ovat olemassa, ovat taloudellisesti kannattavia ja yhteisöt kaikkialla maailmassa toteuttavat niitä taitavasti ja päättäväisesti. Saatavana Amazon

Ilmastoratkaisujen suunnittelu: Poliittinen opas vähähiiliseen energiaan

Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Koska ilmastonmuutoksen vaikutukset ovat jo kohdanneet, tarve vähentää maailmanlaajuisia kasvihuonekaasupäästöjä on kiireellistä. Se on pelottava haaste, mutta tekniikat ja strategiat sen täyttämiseksi ovat olemassa tänään. Pieni joukko energiapolitiikkoja, jotka on suunniteltu ja toteutettu hyvin, voivat viedä meidät polulle vähähiiliseen tulevaisuuteen. Energiajärjestelmät ovat suuria ja monimutkaisia, joten energiapolitiikan on oltava kohdennettua ja kustannustehokasta. Yksi koko sopiva lähestymistapa ei yksinkertaisesti saa aikaan työtä. Päättäjät tarvitsevat selkeän, kattavan resurssin, jossa hahmotellaan energiapolitiikat, joilla on suurin vaikutus ilmastotulevaisuuteen, ja kuvataan, miten nämä politiikat suunnitellaan hyvin. Saatavana Amazon

Tämä muuttaa kaikkea: kapitalismi vs. ilmasto

kirjoittanut Naomi Klein
In Tämä muuttaa kaiken Naomi Klein väittää, että ilmastonmuutos ei ole pelkästään toinen asia, joka on jätettävä verojen ja terveydenhuollon välillä. Se on hälytys, joka kutsuu meitä vahvistamaan taloudellisen järjestelmän, joka on jo meitä monin tavoin epäonnistumassa. Klein rakentaa huolellisesti tapaa, jolla kasvihuonekaasupäästömme vähentäminen on meidän tilaisuutemme vähentää samanaikaisesti eriarvoisuutta, kuvitella rikkoutuneita demokratiojamme uudelleen ja rakentaa taloutemme. Hän paljastaa ilmastonmuutoksen denierien ideologisen epätoivon, mahdollisten geoengineerien messiaaniset harhaluulot ja liian monien vihreiden aloitteiden traagisen defeatismin. Ja hän osoittaa täsmälleen, miksi markkinat eivät ole - eivätkä voi - korjata ilmastokriisiä, vaan pahentavat sen sijaan entistä äärimmäisempiä ja ekologisesti haitallisia uuttomenetelmiä, joihin liittyy riehuva katastrofi kapitalismi. Saatavana Amazon

Julkaisijasta:
Ostot Amazon-palvelussa kulkevat sinut tuodakseen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ja ClimateImpactNews.com maksutta ja ilman mainostajia, jotka seuraavat seurantatapojasi. Vaikka napsautat linkkiä, mutta älä osta näitä valittuja tuotteita, kaikki muut, jotka ostat samassa Amazon-vierailussa, maksaa meille pienen palkkion. Sinulle ei aiheudu lisäkustannuksia, joten olkaa hyvä ja edistäkää työtä. Voit myös käytä tätä linkkiä käyttää Amazonia milloin tahansa, jotta voit auttaa tukemaan ponnisteluja.