Korkeajännitejohdot seisovat lähellä sähköasemaa Sydneyn laitamilla. Reuters
Australian energiamarkkinat ovat merkittävä asema päivittäisessä uutissyklissä. Alalla pyörivän loputtoman ideologian ja politiikan keskellä teknisiä termejä, kuten ”perusvoiman voima” ja “siirrettävä sukupolvi”, heitetään ympäri niin usein, että on vaara, että näiden termien merkitys voi eksyä julkisessa keskustelussa.
Termi ”energiakriisi” on huulilla noin melko löysästi ja epäselvyyttä siitä, onko kriisi kyse hinnoista vai toimitusvarmuudesta. Tämän politiikka on infernaalia ja suurelta osin vältettävissä, jos kaikki politiikan osapuolet olisivat kiinnittäneet johdonmukaista ja periaatteellista huomiota energiapolitiikkaan 20-vuosien aikana Kansalliset energiamarkkinat.
On syytä asettaa ennätys suoraan joidenkin näiden termien merkityksestä ja siitä, kuinka ne liittyvät ilmastopolitiikkaan, uuteen tekniikkaan ja markkinoiden uudistamisen ja sääntelyn etenemiseen Australiassa.
Tämä sanasto, joka ei ole mitenkään tyhjentävä, on ensimmäinen askel.
Peruslatauksen teho
Baseload-voimalla tarkoitetaan tuotantoresursseja, jotka toimivat yleensä jatkuvasti ympäri vuoden ja toimivat vakaalla tuotantotasolla. Peruslatausresurssien jatkuva toiminta on taloudellisesti järkevää, koska niiden käyttökustannukset ovat alhaiset verrattuna muihin energialähteisiin. Peruskuormituslaitosten arvo on pääosin taloudellinen, eikä se liity niiden kykyyn seurata jatkuvasti muuttuvaa järjestelmän kysyntää.
Baseload-voimalaitokset sisältävät kivihiilellä ja kaasulla toimivia yhdistetyn kierron voimalaitoksia. Kuitenkin Australian kansainvälinen sitoutuminen hiilidioksidipäästöjen vähentäminen heikentää perinteisten peruslähteiden taloudellista kannattavuutta.
Tämän Loy Yangin kaltaiset hiilivoimalat ovat vähitellen eläkkeellä.
Tukkumarkkinat (”kansalliset energiamarkkinat”)
Termi Kansalliset energiamarkkinat on hämmentävä, koska se viittaa kilpailluihin energian tukkumarkkinoihin enimmäkseen Australian itäkustannuksilla. Siihen ei kuulu Länsi-Australia tai Pohjoinen alue ja myös kaasujärjestelmä. Kansalliset energiamarkkinat sallivat kaikenlaisten yleishyödyllisten energialähteiden liittymisen siirtoverkkoon suurten energiavaatimusten täyttämiseksi.
Teollisuuden puhe "energiamarkkinoista" tai jopa "NEM" voi kuitenkin viitata myös koko toimitusketjuun, joka sisältää jännitteen siirto-, keskijännite- ja matalajännitejakeluverkot sekä vähittäiskaupan loppukäyttäjälle. Kuluttajien näkemät hinnat sisältävät kaikki nämä toimitusketjun näkökohdat. Tämä voi lisätä sekaannusta huomattavasti.
Tukkumarkkinoita kutsutaan markkinoiksi, koska tuottajien välillä on kilpailua. Jokainen generaattori asettaa päivittäiset hintatarjoukset energian myymiseksi ja säätää määrät jopa 10-hintakaistaan viiden minuutin välein. Tällä tavalla sähkön myynti sovitetaan generaattoriyksikön käytettävissä olevaan energiaan ja suorituskykyyn.
Markkinat toimivat tehokkaasti kaikkien muuttuvien ja ”siirrettävien” resurssien lähettämiseksi tehokkaasti sähkön kustannusten minimoimiseksi. Australian energiamarkkinaoperaattori (AEMO) koordinoi kansallisia energiamarkkinoita.
Tukkuhinta
Tukkumyyntihinta, jolla sähköä vaihdetaan NEM-markkinoilla, perustuu korkeimpaan hyväksyttyyn generaattorin tarjoukseen tarjonnan ja kysynnän tasapainottamiseksi kullakin alueella. Tämän tarkoituksena on edistää tuottajien tehokasta käyttäytymistä sekä koordinoida resurssien tehokasta ohjaamista.
varastointi
Varastoinnilla tarkoitetaan energiaa, joka on kerätty myöhempää käyttöä varten, tyypillisesti akussa. Sähkön varastointi on ollut kallista aiemmin, mutta varastointikustannusten odotetaan laskevan edelleen akkutekniikan parantuessa. Esimerkiksi, litium-ioni-akut kehitettiin matkaviestintää ja kannettavia tietokoneita varten, mutta nyt niitä muokataan sähköautoihin ja hyödyllisyyden energian varastointiin.
Litium-ioni-akut kehitettiin matkapuhelimille, mutta niitä käytetään nyt osana sähköajoneuvoja, kuten Tesla Inc: n Model S ja Model X. Reuters
Järjestelmässä perinteisesti alhaisen varastointitason takia sähkö on tuotettava enimmäkseen muutamassa sekunnissa sen jälkeen kun sitä tarvitaan, muuten järjestelmän vakaus voidaan vaarantaa. Varastointiteknologiasta tulee arvokkaampaa, kun tuuli- ja aurinkoenergian levinneisyys markkinoille kasvaa. Eri akkutekniikoiden kustannusten laskiessa tämän toimittaminen on helpompaa.
Kysyntä (ja huippukysyntä)
Kysynnällä tarkoitetaan tarvittavaa sähkön määrää kulutustason täyttämiseksi kullakin hetkellä. Teholla tarkoitetaan energiankulutuksen määrää megawatteina (miljoonia wattia tai MW), kun taas energia megawattitunteina (MWh) tarkoittaa kokonaiskulutusta jaksolla, kuten päivä, kuukausi tai vuosi.
Huippukysyntä on korkein energiankulutus, jota tietynä vuodenaikana vaaditaan, kuten lämmitys talvella tai jäähdytys kesällä. Se on tärkeä toimenpide, koska se määrittelee, kuinka paljon tuotantolaitteita tarvitaan odottamattomien katkoksien kattamiseksi ja luotettavan toimitusvarmuuden ylläpitämiseksi.
Lähetettävä sukupolvi
Käytettävissä oleva tuotanto tarkoittaa fossiilisiin polttoaineisiin tai vesivoimaan perustuvaa tuotantotyyppiä, jota voidaan hallita sähkön tarjonnan ja kysynnän tasapainottamiseksi. Maakaasun polttamiseen perustuvat joustavammat voimalaitokset (kuten avoimen kierron kaasuturbiinit tai vesivoimalat) voivat toimia osittaisella kuormituksella ja vastata lyhytaikaisiin tarjonnan ja kysynnän muutoksiin.
Joustavuus on avain tässä. Varastointi voi myös tarjota joustavuutta joko paristoista tai pumppuvesisäiliöistä. Tällaisten resurssien tarve on yhä kiireellisempi johtuen eläke vanhemmista perusvoimalaitoksista ja kasvava määrä vähemmän päästöintensiivisiä energialähteitä.
Taajuuden hallinta
Voimalaitosten synkroniset generaattorit pyörittävät noin 50-jaksossa sekunnissa. Tätä nopeutta kutsutaan ”taajuudeksi” (merkitty Hertz, symboli Hz). Tämän vakiotaajuuden hallinta on välttämätöntä luotettavuuden ylläpitämiseksi.
Jos jossain tapahtuu tuotannon menetys, ylimääräistä energiaa kulutetaan muiden verkkojen sähköverkon kautta. Tämä aiheuttaa näiden generaattoreiden roottorien hidastumisen ja järjestelmän taajuuden laskun. Avainparametri on ns. "Taajuuden maksimimuutosnopeus". Mitä nopeammin taajuus muuttuu, sitä vähemmän aikaa on käytettävissä korjaaviin toimenpiteisiin.
Inertia
Inertia viittaa järjestelmän kykyyn ylläpitää tasaista taajuutta merkittävän epätasapainon syntymisen ja kuormituksen välillä. Mitä suurempi hitaus, sitä hitaampaa taajuuden muutosnopeus häiriön jälkeen.
Yksi kriittinen huolenaihe on, että hitauden on melkein aina oltava riittävä vakaan virran saamiseksi. Koska monet hiilivoimalaitokset jäävät eläkkeelle, hitausmäärä laskee selvästi.
Lopulta voimajärjestelmien on tarjottava hitaus nimenomaisesti lisäämällä synkroniset roottorit (toimivat energiantuotannosta riippumattomasti) tai tarjoamalla muut energiajärjestelmän säätimet, jotka kykenevät reagoimaan erittäin nopeasti sähköjärjestelmän taajuuden poikkeamiin. Ne voivat perustua varastointi- ja edistyneeseen tehoelektroniikan yhdistelmään, joka on jo tänään saatavana.
Alueelliset markkinat kansallisilla energiamarkkinoilla
Kansalliset energiamarkkinat toimivat viidellä toisiinsa kytketyllä alueellisella markkinalla itäosissa: Queensland, Uusi Etelä-Wales, Victoria, Etelä-Australia ja Tasmania. Tämä kuvastaa tapaa, jolla sähköjärjestelmät perustettiin alun perin valtion viranomaisten alaisuudessa.
Kansalliset energiamarkkinat eivät voi toimia yhtenäismarkkinoina yhdellä hinnalla kahden tärkeän tekijän vuoksi. Valtion alueiden välisten sähkönsiirtorajoitusten poistaminen kokonaan ei ole kustannustehokasta, ja sähkönsiirron sähköhäviöt tarkoittavat, että kukin sijainti vaatii erilaisen hinnan, jotta näiden häviöiden vaikutus heijastuu tehokkaasti.
Kun alueiden välillä on suuria virtavirtoja, hinnat voivat vaihdella jopa 30% alueiden välillä häviöiden vuoksi. Korkeat hinnat tapahtuvat, kun kysynnästä puuttuu sähköpula. Negatiiviset hinnat esiintyvät, kun kuorma on pienempi kuin vakiintunut vähimmäissuuntainen tuotanto. Korkeiden hintojen jaksojen aikana (yleensä johtuen korkeasta kysynnästä tai harvemmin pienemmästä kapasiteetista) suurempia hintaeroja voi ilmetä, kun yhdysjohdot saavuttavat rajansa, aiheuttaen erittäin kalliin tuotannon tuontialueella.
Kansalliset energiamarkkinat toimivat Australian itärannikon yli.
liitosyksiköiden
Kun otetaan huomioon kansallisten energiamarkkinoiden pitkät etäisyydet (4000km päästä päähän, maailman pisin synkroninen voimajärjestelmä), valtiollisten alueiden välillä on merkittäviä siirtokapasiteetin rajoituksia. Näille rajoituksille annetaan erityiskohtelu, jota kutsutaan yhdysjohdoiksi.
Näiden rajayhdysjohtojen väliset rajahintahäviöt lasketaan viiden minuutin välein resurssien tehokkaan siirron tukemiseksi ja sen varmistamiseksi, että spot-hinnat ovat tehokkaita ja johdonmukaisia vallitsevan tarjonnan ja kysynnän kanssa. Näiden yhdysjohtojen kapasiteetti on kuitenkin rajallinen (ylikuumenemisen ja muiden tekijöiden vuoksi), ja AEMO hallitsee huolellisesti niiden käyttöä varmistaakseen, että tasapainotus ja hitaus voidaan tarjota alueiden välillä.
Lisäpalvelut ja kehruuvaranto
Apupalveluilla tarkoitetaan erilaisia menetelmiä, joita markkinat vaativat jatkuvalle taajuuden ja jännitteen ohjaamiselle. Ne ylläpitävät toimitusvarmuutta ja tukevat sähköjärjestelmän vakautta häiriöiltä. Tätä taajuuden ohjausta tarvitaan normaalin toiminnan aikana energian tarjonnan ja kysynnän jatkuvan tasapainon ylläpitämiseksi. Tätä tarkoitusta varten jotakin tuotantokapasiteettia pidetään varauksessa, jotta sen tuottoa voidaan muuttaa ylös ja alas järjestelmän koko tuotantotason säätämiseksi.
Tätä maksimaalisen tehon ja alemman toimintatason välistä eroa kutsutaan ”kehruuvarantoksi”. Kehitysvarantoa tarvitaan myös tuotannon pienentämiseen kuorman äkillisen katkeamisen tai aurinko- tai tuulivoiman äkillisen kasvun kattamiseksi.
Vaihteiston päivitykset
Siirtojärjestelmän, mukaan lukien yhdysjohdot, päivitys on monimutkainen sääntelyprosessi. Siirtolla on merkittävä arvo koko sähkön toimitusketjussa tuottajista kuluttajiin.
Tätä arvoa on helppo mitata tietyillä sähkömarkkinaolosuhteilla milloin tahansa. Mutta on vaikea ennustaa, milloin nämä yhdysjohdot on rakennettava tai vaihdettava, koska jotkut siirto-omaisuudet voivat toimia jopa 80 vuotta. Uusien investointien suunnittelussa tarvitaan merkittävää koordinointia, koska uuden uusiutuvan tuotantokapasiteetin sijainti ja käyttöönoton ajoitus ovat epävarmat ja vaihtelevat.
30-minuutin hintaratkaisuikkunat (ja viiden minuutin)
Generaattoreille maksetaan spot-hinta kaikesta tuotannostaan, ja kuluttajilta (jälleenmyyjien kautta) peritään spot-hinta AEMO: n kulutuksesta. Tämä ”kauppahinta” lasketaan 30 minuutin välein kassavirtojen siirtämistä varten (viiden minuutin lähetyshinnan keskiarvona). Tätä prosessia kutsutaan ”ratkaisuksi”.
Suunnitelma on siirtyä viiden minuutin ratkaisuun seuraavien kolmen vuoden aikana. Tämä auttaisi palkitsemaan joustavammat resurssit (mukaan lukien akut), koska ne reagoivat tehokkaammin tuotannon äkillisten muutosten vaikutuksiin.
Tietoja Tekijät
Ariel Liebman, varajohtaja, Monash Energy Materials and Systems Instituutti, ja vanhempi luennoitsija, tietotekniikan tiedekunta, Monashin yliopisto ja Ross Gawler, vanhempi tutkija, Monashin yliopisto
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Ympäristöä käsitteleviä kirjoja Amazonin bestseller-luettelosta
"Hiljainen kevät"
Kirjailija: Rachel Carson
Tämä klassikkokirja on maamerkki ympäristönsuojelun historiassa, ja se kiinnittää huomion torjunta-aineiden haitallisiin vaikutuksiin ja niiden vaikutuksiin luontoon. Carsonin työ auttoi inspiroimaan modernia ympäristöliikettä ja on edelleen ajankohtainen, kun jatkamme kamppailua ympäristöterveyden haasteiden kanssa.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Asuinkelvoton maa: Elämä lämpenemisen jälkeen
kirjoittanut David Wallace-Wells
Tässä kirjassa David Wallace-Wells antaa jyrkän varoituksen ilmastonmuutoksen tuhoisista vaikutuksista ja kiireellisestä tarpeesta puuttua tähän maailmanlaajuiseen kriisiin. Kirja pohjautuu tieteelliseen tutkimukseen ja tosielämän esimerkkeihin antaakseen raittiin näkemyksen tulevaisuuteen, jonka kohtaamme, jos emme ryhdy toimiin.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Puiden piilotettu elämä: mitä he tuntevat, miten he kommunikoivat? Löytöjä salaisesta maailmasta"
Kirjailija: Peter Wohlleben
Tässä kirjassa Peter Wohlleben tutkii puiden kiehtovaa maailmaa ja niiden roolia ekosysteemissä. Kirja pohjautuu tieteelliseen tutkimukseen ja Wohllebenin omiin kokemuksiin metsänhoitajana ja tarjoaa oivalluksia monimutkaisiin tavoihin, joilla puut ovat vuorovaikutuksessa keskenään ja luonnon kanssa.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Talomme on tulessa: kohtauksia perheestä ja planeetalta kriisissä"
Greta Thunberg, Svante Thunberg ja Malena Ernman
Tässä kirjassa ilmastoaktivisti Greta Thunberg ja hänen perheensä tarjoavat henkilökohtaisen selostuksen matkastaan lisätäkseen tietoisuutta ilmastonmuutoksen kiireellisestä tarpeesta. Kirja tarjoaa voimakkaan ja liikuttavan selostuksen kohtaamistamme haasteista ja toiminnan tarpeesta.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Kuudes sukupuutto: luonnoton historia"
esittäjä (t): Elizabeth Kolbert
Tässä kirjassa Elizabeth Kolbert tutkii meneillään olevaa ihmisen toiminnan aiheuttamaa lajien massasukupuuttoa hyödyntäen tieteellistä tutkimusta ja todellisia esimerkkejä tarjotakseen raikastavan kuvan ihmisen toiminnan vaikutuksista luontoon. Kirja tarjoaa pakottavan toimintakehotuksen maapallon elämän monimuotoisuuden suojelemiseksi.
