もともとが公表 憂慮する科学者同盟、方程式.
By ジョンロジャース、 エネルギーキャンペーン分析リード
今週の驚くべき気温に直面して、信頼できる電気とそれが電力を供給するエアコンは、しばしば、危険な、さらには致命的な熱を寄せ付けない唯一のものでした。 しかし、さまざまな種類の発電所が実際にどのようにして気温の上昇に耐えているのでしょうか。
罰の波の後の波— 「前例のない」 —されている熱 ヒッティング 国のさまざまな地域は、仕事、遊び、健康、コミュニティ、経済など、私たちの生活の非常に多くの側面に深刻な影響を及ぼしています。
気温が急上昇すると、私たちが毎日、夜に依存している電気はさらに重要になります。 私たちの多くは、エアコンやファンを介して、自宅や暑さからの避難を求める公共施設で、私たちを涼しく保つために電力に依存しています。 この記事を書いている間、最新の熱波が私の家を襲っています。天井のファンの頭上に電力を供給している電気と、今夜は頼りにできるエアコンに、これまで以上に感謝しています。
正しく進むには多くの時間がかかります ライトをつけたままにする （およびファンとACが稼働している）熱波の間。 これらの冷却装置に電力を供給するには、通常、一連の 点を結びます それは私たちが必要とする場所にエネルギーをもたらします：発電所から送電線を下って、変電所と変圧器を通り、配電線を越えて、そして私たちの家、企業、そして地域社会に。
しかし、そもそも実際にどのように電気を作るかは、さまざまな理由から、特に高温に耐えるさまざまなオプションのために、多くの注目に値します。
では、熱は発電にどのような影響を与えるのでしょうか。 ここにXNUMXつの重要な方法があります。
1.多くの発電所は水を必要とします（水力発電所だけでなく）
水力発電所が水を必要としているという事実は明らかであり、水力発電の水問題は最近大きな注目を集めています。 A 複数年にわたる干ばつ 西部では、貯水池を歴史的に低いレベルに置き、水力発電の可能性を大幅に削減しました。 カリフォルニアでは、水力供給は昨年と比較して40％減少しています。 による BloombergNEF、およびサクラメントのユーティリティ 期待する 水力発電は、供給構成の7％ではなく20％にすぎません。
しかし、水力発電所は、豊富な水を必要とする唯一の動力源からはほど遠いです。 熱源（たとえば、石炭やガスの燃焼、または核反応の促進）を使用して蒸気を生成し、発電用タービンを駆動するほとんどすべての発電所 その蒸気を冷却するために水を使用します 発電プロセスの重要な部分として。
この国の冷却水に依存する発電所の名簿には、私たちの電力のXNUMX分のXNUMX以上を担っている発電所が含まれています。つまり、すべての原子力発電所、事実上すべての石炭火力発電所、そしてほとんどのガス発電所です。
これらの発電所はすべて、同じ冷却効果を得るためにより多くの水を使用する必要があるため、水温が高くなると効率が低下します。 そして彼らはできる 本当のトラブルに巻き込まれる 冷却水が十分にないか、熱すぎる場合、時々ダイヤルバックまたはシャットダウンする必要があります。 そして時々、それは私たちが彼らの力を最も必要としているとき、つまり熱波の真っ只中に起こります。
海冷発電所でさえ、そのために問題を抱えています 水の習慣 （または 彼らの年齢).
2.気温も発電所に影響を与えます
温度に関しては、多くの発電所にとって重要なのは水だけではありません。気温も重要です。 たとえば、ガスプラントは低温が好きです（ある程度まで）、及び 冬より夏の方がパフォーマンスが悪い。 これは、温度の上昇に伴う空気密度の低下に一部起因しており、タービンブレードを駆動するために移動する空気の活力が低下します。 ガス燃焼タービン。 定格60のガスタービン oFは、周囲温度が15に達すると、公称出力より100％少ない速度で生成される可能性があります。 oC.
ガスプラントの出力（緑色の線）が温度によってどのように変化するか（出典：GE）
冷却水アプローチを避け、代わりに空気を使用する蒸気ベースの発電所（「乾式冷却」）も、温度ベースの出力低下に直面します。 暖かい空気は同じ冷却を提供することができず、空気の密度が低いことも別の打撃です。
3.熱と干ばつは再生可能エネルギーにも打撃を与える可能性があります
再生可能エネルギー施設は、必ずしもこれらの影響を受けないわけではありません。 地熱、バイオマス、 集光型ソーラー、およびそれらが依存する水源が乾燥または過熱すると、問題が発生する可能性があります。 または、これらの再生可能プラントが乾式冷却に依存している場合、それらも高温の影響を受ける可能性があります。
太陽を愛する太陽光発電/ PVモジュールでさえ、温度が上がると出力を失います。 たとえば、私の家の屋根のタイプは負けます 視聴者の３８%が それぞれの出力の oC（1ごとに6％を意味する oF）モジュールの定格温度（25 oC、または77 oF）。 鉱山は今でもキロワット時の負荷をかき回していますが、晴れているときはさらに幸せです そしてより涼しい.
より高い温度-等しい-より低い密度の問題は、風力エネルギーの生産にも影響を及ぼします。これは、風力発電所がより多くを生成する理由のXNUMXつです。 春 そして落ちる。 （カリフォルニアはその点で例外であり、XNUMX月、XNUMX月、XNUMX月の風力発電は 上記の. その年平均。）
ボーナス：山火事とクラゲ
気温と水の温度と水の利用可能性は、熱波の間の発電所の生産に影響を与える主な要因ですが、実際には、熱が発電機をつまずかせる可能性のある他の多くの方法があります。 たとえば、海水の温度が高くなると「クラゲが咲く」可能性があり、その結果、クラゲが増える可能性があります。 取水口の詰まり 海水で冷却する発電所用。 気温が高く、それに関連する干ばつは山火事が増えることを意味し、煙が充満した空とすすで覆われたパネルは太陽光発電が少なくなることを意味します（ 2020年のカリフォルニア).
今後の方向性（ヒント：化石燃料ではない）
発電能力に対するこれらの熱関連の影響には、どのような共通点がありますか？ 気候変動はそれらすべてを悪化させています： 高温, より極端な暑さ、より深く、より長く 干ばつ、海水温の上昇、もっと 野火、…熱波自体 現在、地球温暖化のために「より熱く、より大きく、より長くそしてより頻繁に」なっています。
気候変動 はるかにヒット の世代側だけでなく 電力セクター、送電線と配電線がたるんで短絡すると、変圧器が過熱し、山火事が重要なコネクタを外しますが、その間、電力需要は急増します。 停電、さらに悪いことに、 。 そして、極端なイベントショーの後の極端なイベントとして、一部の人々やコミュニティは、このようなときにさらに大きな打撃を受けます。
つまり、すべての発電機が抱える熱関連の問題の解決策は、気候変動にどのように苦しんでいるのかだけでなく、どのように気候変動に貢献しているのかを考慮する必要があります。
発電所用のハイブリッド冷却システムを採用してください。これは、湿式または乾式冷却のオプションを提供します。 それらは、発電所の水の依存関係のいくつかに対処する可能性があります（ただし、熱が空気と水の両方に影響を与えている場合は…）。 しかし、彼らが接続している発電所が石炭やガスを燃やしている場合、「解決策」は事態を悪化させる可能性があります。
では、再生可能エネルギーの側面についてはどうでしょうか。 水力発電用の貯水池を建設または拡張する可能性は低いようですが、他のいくつかの再生可能エネルギー技術には選択肢があります。
- 風力発電の場合、タービンメーカーは、熱がオンのときに内部（電子機器など）が速度を低下させないようにし、タービンを最大化できるようにする高温気象パッケージ（および寒冷気象パッケージ、テキサス州…）を提供しています。利用可能なあらゆる風からの出力。
- ソーラーの場合、より高効率のPVセルからの出力 滴が少ない 各学位で; それらはまた、入ってくる太陽放射の多くを電気に変換し、熱として残されるものを少なくします。
- 屋上も熱に見舞われますが、屋上PVは、送電線、配電線、変圧器など、グリッドの他の部分での熱関連の問題の一部を回避するのに役立ちます。
- 多様化が役立つ：最近の サクラメント·ビー 社説 と指摘し カリフォルニアの巨大な洋上風力発電の可能性を利用することの利点は、そこの天気が私たちの問題を家の近くで解決するのに役立つかもしれないからです。
もうXNUMXつのクリーンなエネルギー源であるエネルギー効率について簡単に検討する価値があります。 私たちが持っているキロワット時でできることが多ければ多いほど、そして私たちの建物が極端な温度に耐えられるように装備されているほど、私たちはこのような時に良くなるでしょう。
全体として、私たちが今経験していることは、クリーンエネルギーへの移行への取り組みの（炭素を含まない）火災のためのより多くの燃料であるべきです。 太陽電池パネルへの気候変動の影響に関するMIT研究の著者として それを置く,
その結果は、ソーラーパネルを増設することに意味がないことを意味するものではありません。まったく逆です…おそらく、地球温暖化を防ぐために最初にすべきことは、電気の脱炭素化です。 —イアン・マリウス・ピーターズ博士、MIT
危険な熱 来続け、すべての電源オプションが同じように作成されているわけではありません。 私たちの電力計画がこれらの両方の要因を考慮に入れるほど、より良いものになります。
PlatoAi。 Web3の再考。 増幅されたデータインテリジェンス。
