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Paul Denholm, ricercatore del sistema energetico NREL, condivide ciò che devi sapere sull'affidabilità della rete statunitense e perché l'energia rinnovabile può aiutare a mantenere le luci accese

Questa puntata della serie Tell Me Something Grid del National Renewable Energy Laboratory (NREL) presenta Paolo Denholm, ricercatore senior di ingegneria dei modelli e analista di rete da quasi 20 anni presso NREL. Denholm spiega come possiamo contare su una rete affidabile con più energia rinnovabile e pulita.

Le persone fanno affidamento sull’accesso 24 ore su 7, XNUMX giorni su XNUMX a un’elettricità affidabile per alimentare le nostre case, aziende e comunità. C'è molta pianificazione e operazione per garantire che le luci rimangano accese.

Noi di NREL abbiamo imparato molto su una rete elettrica basata sulle energie rinnovabili e non esiste alcuna ragione intrinseca per cui le energie rinnovabili non possano aiutare a mantenere le luci accese. Abbiamo già dimostrato la capacità della rete di mantenere un funzionamento affidabile con livelli elevati di energia rinnovabile variabile.

Per aiutare le parti interessate del sistema energetico a comprendere il complicato mondo della pianificazione e delle operazioni affidabili della rete, abbiamo sviluppato un pacchetto di risorse che spiega i diversi aspetti dell’affidabilità. Il pacchetto include schede informative su affidabilità dell’attuale rete elettrica, cause dei recenti gravi blackout e cosa si sta facendo in rispostae mantenere una rete futura affidabile. Abbiamo anche sviluppato ulteriori informazioni di base su fondamentali dell’affidabilità della rete elettrica e dell’elettricità pulita. Puoi approfondire tutti i dettagli che desideri, ma in realtà si riducono a 10 cose da sapere sulla rete elettrica statunitense e potrebbero sorprenderti.

1. La rete statunitense è molto affidabile. Il cliente medio statunitense perde energia meno di due volte all'anno per un totale di meno di cinque ore, il che rappresenta un'affidabilità del 99.95%.
2. Quasi tutte le interruzioni sono dovute a problemi del sistema di distribuzione. A differenza del sistema di massa, che porta energia in aree più vaste, il sistema di distribuzione è un sistema locale di energia per i singoli consumatori. La causa di un'interruzione in genere non è correlata al sistema di alimentazione principale e si verifica entro un miglio o due da casa, come il ramo di un albero che cade su una linea elettrica locale.
3. La rete è progettata in modo tale che ogni singolo generatore o linea di trasmissione possa guastarsi e la rete rimanga online senza interruzioni. Questo progetto è ottenuto attraverso varie misure, come percorsi multipli per il flusso dell’elettricità e riserve di energia di riserva. Questo design consente alla rete elettrica statunitense di adattarsi rapidamente a un guasto del generatore o della linea di trasmissione, anche senza una momentanea perdita di potenza.
4. La rete elettrica negli Stati Uniti non perde quasi mai potenza a causa di una produzione insufficiente. Quasi sempre disponiamo di una capacità di generazione sufficiente per soddisfare la domanda nei giorni più caldi e nelle notti più fredde, e con capacità in eccesso. L’affidabilità è mantenuta in parte attraverso l’interconnessione di ampie parti degli Stati Uniti e la condivisione delle risorse tra vaste regioni.
5. Le due maggiori interruzioni dovute alla mancanza di fornitura elettrica negli ultimi 20 anni si sono verificate nel 2021 e nel 2022 a causa delle temperature estremamente fredde che hanno avuto un impatto su gran parte delle apparecchiature di generazione, in particolare sul gas naturale. Le unità di fornitura di carburante e di generazione non erano pronte per il freddo estremo e gli scenari di pianificazione energetica non prevedevano questa catena di eventi.
6. Le normative a livello statale, regionale e federale supportano e richiedono ai singoli servizi pubblici o agli operatori di rete di mantenere l'affidabilità della rete. Ciò include norme su come e quando una centrale elettrica può essere dismessa. Per dismettere una centrale elettrica, un’utilità o un operatore di rete deve disporre di una produzione di elettricità sostitutiva sufficiente, indipendentemente dalla fonte, per garantire il rispetto dello standard di affidabilità. Questi standard aiutano a garantire l’affidabilità mentre si aggiungono più energia eolica e solare.
7. L’energia solare e lo stoccaggio possono svolgere un ruolo sempre più importante nel mantenimento dell’affidabilità. Una combinazione di energia solare e accumulo di energia fa davvero un ottimo lavoro nel fornire capacità affidabile durante i caldi pomeriggi estivi ed è una delle maggiori fonti di nuova capacità per soddisfare i picchi di domanda.
8. Alcune parti della rete operano già con elevati livelli di produzione eolica e solare, raggiungendo una frazione oraria massima di generazione del 70% –90% nelle regioni della rete come California, Texas e Stati Uniti centrali. Ciò ha dimostrato la capacità di mantenere l’affidabilità operativa con nuovi approcci e pratiche.
9. Il ruolo degli impianti convenzionali a combustibili fossili probabilmente passerà dall’essere una fonte di capacità più energia a una fonte di capacità. Ciò significa che un impianto a combustibile fossile non funzionerà costantemente ma solo quando necessario, ad esempio durante brevi periodi di domanda molto elevata o di bassa produzione eolica e solare. Ciò ci consente di raggiungere una decarbonizzazione molto, molto profonda (80%-90% di elettricità pulita) attraverso la costruzione di nuova elettricità, stoccaggio e trasmissione pulite, utilizzando al tempo stesso la flotta fossile esistente secondo necessità per scopi di affidabilità.
10. Le utility stanno ora proponendo di raggiungere una decarbonizzazione molto profonda e di integrare grandi quantità di energia eolica e solare come parte dei loro piani aziendali che soddisfano i requisiti normativi per mantenere l’affidabilità. Questi stanno in parte emergendo dagli sforzi di pianificazione dei servizi pubblici che tengono conto e gestiscono le sfide legate all’affidabilità.

La rete del futuro non avrà lo stesso aspetto della rete elettrica di oggi, ma potrà comunque mantenere l’elettricità affidabile che alimenta le nostre vite. Se vuoi saperne di più su ciò che rende affidabile una griglia, assicurati di controllare il pacchetto di risorse: Affidabilità dell'attuale rete elettrica, Cause dei recenti gravi blackout e cosa si sta facendo in risposta, Mantenere una rete futura affidabile con più energia eolica e solaree Fondamenti di affidabilità della rete elettrica e di elettricità pulita.

Per saperne di più da NREL Griglia dimmi qualcosa seriee iscriviti alla newsletter sull’analisi energetica di NREL.

Per gentile concessione di NREL. Di Paul Denholm

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• Fonte: https://cleantechnica.com/2024/02/04/top-10-things-to-know-about-power-grid-reliability-renewable-energy/