礼儀 パシフィック·ノースウエスト国立研究所.
By ケルシー・アドキソン

さらに別の熱波が2021年半ばに太平洋岸北西部の気温記録を打ち砕いたように、計画停電の脅威がこの地域全体に波及しました。

これらの繰り返される異常気象の脅威は、老朽化し​​たエネルギーグリッドが気候変動のストレスを処理するように設計されていないことを冷静に思い出させます。 また、熱波、干ばつ、山火事などの極端なイベントによるエネルギーの影響に耐えるように設計されていませんでした。 パシフィックノースウェスト国立研究所（PNNL） ナタリー・ヴォイシン、PNNL地球科学者 気候変動に関連するグリッドの回復力に取り組んでいるチームの一員です。

「適度な気候変動の予測の下でさえ、電力不足の脅威はより一般的になるでしょう」とVoisinは言いました。

太平洋岸北西部では、 発電を助けるために水力に依存している、より頻繁な熱波、水不足、および山火事のリスクの増加は、過負荷の送電網に圧力をかけます。 現在、 米国西部の90％以上が干ばつに直面しています。 40年前はXNUMX％でした。

その圧力の一部を軽減するために、PNNLの研究チームは予防に焦点を合わせています。 彼らは、将来の干ばつシナリオを予測し、水力発電とグリッドの緊急時対応計画を作成し、スマートな電力負荷制御を実装し、森林を管理して山火事の影響を減らし、エネルギー貯蔵やマイクログリッドなどの新しいグリッドインフラストラクチャを最も必要な場所に配置するよう取り組んでいます。

「私たちが電力不足について話しているとき、小さなステップでさえも加算されます。 大量の食器洗い機や洗濯機などの大型家電製品の使用を午後と夕方のピーク時間から朝または夜にシフトするか、夏にサーモスタットを数度上げて天井または床のファンを使用すると、違いが生じる可能性があります」と述べています。 PNNLの エネルギーシステムエンジニア、Dhruv Bhatnagar.

水力発電にとって高温とは

2021年の初夏の熱波により、エネルギー需要が急増し、水力発電ダムのオペレーターは、（1）急増に対応するために水を使用し、夏の終わりに水を少なくするか、（2）エネルギーを購入するかを選択するのが困難になりました。多くの場合、より高い価格で天然ガスからの公開市場。

VoisinのようなPNNLモデラーは、熱波のような短期的な問題や干ばつのような長期的な問題を含む、これらのタイプのイベントと発電および負荷への影響を予測するために取り組んでいます。 エネルギー省のHydroWIRESイニシアチブ.

PNNLの研究者は、高度なモデリングを使用して干ばつを予測し、グリッドオペレーターに、極端なイベント中に電力を割り当てる方法を決定するための情報を提供しています。 たとえば、気候変動が将来の送電網に与える影響をシミュレートするために、研究者は GENESYSと呼ばれるコンピューターモデル。 最近の結果は 電力システムは、同時に複数のストレッサーの影響を受けます、およびこれらの影響は複合的であり、単なる相加的ではありません。

PNNLは、オペレーターと規制当局が将来の計画を立てるのに役立つ干ばつシナリオを開発しています。 これには、将来の干ばつ状態と水力発電所および熱電発電所への影響の予測が含まれます。これらを使用して、グリッド運用への潜在的な影響を理解し、適応を導くことができます。

「この情報は、オペレーターがリスクに基づいた意思決定を行い、脆弱性がどこにあるかを判断するのに役立ちます。 最終的には、さまざまなストレッサーが与えられた場合、需要やその他の電力網のニーズを満たすのに十分な電力があるかどうかという質問に答えるのに役立ちます。」 ヴォイシンは言った。

「需要を満たすのに十分な力はありますか？」 — PNNL地球科学者、ナタリー・ヴォイシン 

最近、Voisinと彼女のチームはどのように評価しました 水力発電の運用は季節的および毎年異なります Chelan PublicUtilityDistrictの水の利用可能性によって異なります。 たとえば、彼らは、水力発電の全体的な発電量が低い水の利用可能性によって制限されている乾燥した夏の間でさえ、水力発電は極端なイベントの下でピーク負荷をサポートする柔軟性を維持することを示しました。 これは、極端なイベント下でのグリッドの回復力に対処するために水力発電が提供できるサービスの範囲をよりよく検討する必要性を浮き彫りにします。

山火事と水力

間に 通常以上の火災シーズン、現在カリフォルニアで起こっていることと同様に、火災のリスクを減らすための意図的な遮断または火災自体によるインフラストラクチャの損失のいずれかによって、グリッドに影響が及ぶ可能性があります。

「アイデアは、すべての山火事を止めるのではなく、事前に山火事のリスクを減らし、山火事が発生しやすい地域を予測することです」と述べています。 PNNLの環境エンジニアであるMarkWigmosta。 Wigmostaの仕事は、火事のための燃料を減らすことを目標に、森林の間伐と修復に焦点を合わせています。

「アイデアは、すべての山火事を止めるのではなく、リスクを減らすために事前に取り組むことです」—PNNL環境エンジニアのMarkWigmosta

高密度の森林で燃料の負荷を減らすと、小川に多くの水が残る可能性があり、より高く、より長持ちする積雪につながる可能性があります。 これにより、夏の乾季を通じてより多くの水が生成される可能性があります。

「これは、場所によっては、より多くの水をシステムに取り込む方法を提供する可能性があります」とWigmosta氏は述べています。 もう2000つのグリッドの利点は、火が弱くなると、エネルギーインフラストラクチャの燃焼が少なくなる可能性があることです。 たとえば、2016年からXNUMX年の間に、山火事は少なくとも 700本の送電線に40億ドルの損害 カリフォルニア州で。 山火事による全国的な費用は大幅に高くなります。

火が燃えた後、通常、流出と沈降が増加します。 堆積物は下流に流れ、貯水池に蓄積し、「タービンを含むインフラストラクチャには適していません」とWigmosta氏は述べています。 野焼きや間伐は、実際に流量を増やし、水力発電の運用を改善することができます。 また、火災が弱くなると、インフラストラクチャとグリッドへの悪影響が少なくなります。

建物からバッテリーまでのより良い技術

熱波のようなピーク電力需要の間、新しいテクノロジーは、消費者が負荷を管理または補足する可能性を提供します。 インテリジェントな負荷制御などのスマートツール、 建物のエネルギー使用を自動的に管理します 電力需要のピーク時。 PNNLは次の方法に取り組んできました 建物のエネルギー効率を高める、 に加えて 水力発電の未来を最適化する.

バックアップまたは自律電源も、特に緊急事態の際に有望です。 マイクログリッド 山火事やハリケーンなどの極端なイベント中に発生する可能性のある電力不足時に、病院や警察署などの主要エリアに電力を供給することができる自己完結型のグリッドです。 PNNLのレジリエンス用マイクログリッドコンポーネント最適化ツールは、マイクログリッドの設計プロセスを合理化するのに役立ちます。 さまざまな停止条件下での電力のシミュレーション.

PNNLはまた、 グリッドスケールのエネルギー貯蔵これには、新世代の電池材料とシステム、およびその他の形態のエネルギー貯蔵が含まれます。 たとえば、揚水発電などの現在のグリッド規模のエネルギー貯蔵システムは、ポンプを使用して水を上り坂に移動し、需要が少ないときに再生可能エネルギーを貯蔵し、需要が高いときに水が下り坂に流れるときに発電します。 PNNLは、揚水発電などの段階的なステップに取り組んできました。 新しいシステムの環境への影響の評価、将来のグリッドの回復力を強化するため、または国際的な利害関係者と協力するため 新しいプロジェクトに資金を提供し、開発するための戦略を特定する。 のような概念でさえ バッテリーと水力のペアリング 水力発電の能力を強化し、環境への影響を減らしながら電力不足時の信頼性を確保するために調査されています。

「最終的には、極端なイベントに備えたいと考えています。 それが終わったかどうか 技術革新、グリッドの復元力の強化e、または長期計画のサポート。 私たちは、リスクに基づいた意思決定をサポートするために、これらの大きな長期的な課題に取り組むための包括的なアプローチを採用しています」とVoisin氏は述べています。

この作業は、他の機関の中でもとりわけ、米国エネルギー省のエネルギー効率および再生可能エネルギー局および電力局によってサポートされていました。

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出典：https：//cleantechnica.com/2021/08/25/the-heat-is-on-is-the-grid-ready/