의 의례 퍼시픽 노스 웨스트 국립 연구소.
By 켈시 애드키슨
2021년 중반에 또 다른 폭염이 북서태평양 태평양 지역의 기온 기록을 깨뜨리면서 지역 전체에 정전의 위협이 퍼졌습니다.
이러한 반복되는 극한 기상 위협은 노후화된 에너지 그리드가 기후 변화의 스트레스를 처리하도록 설계되지 않았음을 냉정하게 상기시켜줍니다. 또한 폭염, 가뭄 또는 산불과 같은 극한 현상으로 인한 에너지 충격을 견디도록 설계되지도 않았으며, 이는 더 빈번하고 강렬해질 것으로 예측됩니다. 태평양 북서부 국립 연구소(PNNL) PNNL 지구 과학자 Nathalie Voisin 기후 변화와 관련하여 그리드 복원력을 연구하는 팀의 일원입니다.
Voisin은 "적절한 기후 변화 예측에서도 전력 부족 위협이 더 흔해질 것"이라고 말했습니다.
태평양 북서부에서는 전기 생성을 돕기 위해 수력 발전에 의존, 더 빈번한 폭염, 물 부족, 산불 위험 증가로 인해 전력망에 과부하가 걸립니다. 현재, 미국 서부의 90% 이상이 가뭄 상태에 직면해 있습니다.. 40년 전에는 XNUMX%였습니다.
이러한 압박감을 완화하기 위해 PNNL의 연구팀은 예방에 중점을 두고 있습니다. 그들은 미래의 가뭄 시나리오를 예측하고, 수력 발전 및 그리드 비상 계획을 수립하고, 스마트 전기 부하 제어를 구현하고, 산불의 영향을 줄이기 위해 산림을 관리하고, 가장 필요한 곳에 에너지 저장 또는 마이크로그리드와 같은 새로운 그리드 인프라를 배치하기 위해 노력하고 있습니다.
“전력 부족에 대해 이야기할 때 작은 단계라도 추가됩니다. 많은 양의 식기 세척기나 세탁기와 같은 대형 가전 제품 사용을 오후와 저녁 피크 시간에서 아침이나 밤으로 바꾸거나 여름에 온도 조절기를 몇 도 높이고 천장이나 바닥 선풍기를 사용하는 것이 차이를 만들 수 있습니다”라고 말했습니다. PNNL의 Dhruv Bhatnagar, 에너지 시스템 엔지니어.
수력 발전에 대한 고온의 의미
2021년 초여름 폭염으로 인해 에너지 수요가 급증하여 수력발전 댐 운영자는 (1) 물을 사용하여 급증에 대처하고 늦여름을 대비하여 물을 덜 남겨두거나 (2) 다음과 같은 선택을 했습니다. 공개 시장, 종종 더 높은 가격과 천연 가스에서.
Voisin과 같은 PNNL 모델러는 열파와 같은 단기 문제 또는 가뭄과 같은 장기 문제를 포함하여 이러한 유형의 이벤트와 발전 및 부하에 대한 영향을 예측하기 위해 노력하고 있습니다. 에너지부의 HydroWIRES 이니셔티브.
PNNL 연구원들은 가뭄을 예측하고 극한 상황에서 전력을 할당하는 방법에 대한 정보를 전력망 운영자에게 제공하기 위해 고급 모델링을 사용하고 있습니다. 예를 들어, 기후 변화가 미래 전력망에 미치는 영향을 시뮬레이션하기 위해 연구자들은 다음을 사용했습니다. GENESYS라는 컴퓨터 모델. 최근 결과는 전력 시스템은 동시에 여러 스트레스 요인의 영향을 받습니다., 그리고 이러한 영향은 복합적이며 단순히 부가적인 것이 아닙니다.
PNNL은 운영자와 규제 기관이 향후 계획을 수립할 수 있도록 가뭄 시나리오를 개발하고 있습니다. 여기에는 미래의 가뭄 조건과 수력 발전 및 화력 발전소에 대한 영향 예측이 포함되며, 이는 그리드 운영에 대한 잠재적 영향을 이해하고 적응을 안내하는 데 사용할 수 있습니다.
"이 정보는 운영자가 위험 정보에 입각한 결정을 내리고 취약성이 있는 위치를 결정하는 데 사용됩니다. 궁극적으로 다양한 스트레스 요인이 주어지면 수요 및 기타 전력망 요구 사항을 충족하기에 충분한 전력이 있습니까?”라는 질문에 답하는 데 도움이 될 것입니다. 보이신이 말했다.
“수요를 충족시킬 수 있는 충분한 전력이 있습니까?” — Nathalie Voisin, PNNL 지구 과학자
최근 Voisin과 그녀의 팀은 수력 발전 작업은 계절 및 매년 다릅니다. Chelan 공공 유틸리티 지구의 물 가용성에 따라 다릅니다. 예를 들어, 수력발전의 전체 발전량이 낮은 물 가용성으로 인해 제한된 건조한 여름에도 수력발전은 극한 상황에서 최대 부하를 지원할 수 있는 유연성을 유지한다는 것을 보여주었습니다. 이는 극한 상황에서 전력망의 복원력을 해결하기 위해 수력 발전이 제공할 수 있는 서비스 범위를 더 잘 고려할 필요성을 강조합니다.
산불 및 수력 발전
시 평년보다 높은 화재 시즌, 현재 캘리포니아에서 발생하고 있는 것과 같이 화재 위험을 줄이기 위한 의도적인 차단이나 화재 자체로 인한 기반 시설 손실을 통해 그리드에 영향이 있을 수 있습니다.
"이 아이디어는 모든 산불을 멈추는 것이 아니라 위험을 줄이기 위해 사전에 작업하고 더 취약한 지역을 예측하는 것입니다"라고 말했습니다. PNNL 환경 엔지니어인 PNNL의 Mark Wigmosta. Wigmosta의 작업은 화재 연료 절감을 목표로 삼림 벌채 및 복원에 중점을 둡니다.
"모든 산불을 멈추는 것이 아니라 위험을 줄이기 위해 사전에 작업하는 것이 아이디어입니다." - Mark Wigmosta, PNNL 환경 엔지니어
조밀한 숲에서 연료 부하를 줄이면 하천에 더 많은 물을 남길 수 있고 더 높고 오래 지속되는 스노우팩을 만들 수 있습니다. 이것은 여름 건기 내내 더 많은 물을 생성할 수 있습니다.
Wigmosta는 "이는 위치에 따라 시스템에 더 많은 물을 공급할 수 있는 방법을 제공할 수 있습니다."라고 말했습니다. 또 다른 그리드 이점은 약한 화재가 에너지 기반 시설을 덜 태울 가능성이 있다는 것입니다. 예를 들어, 2000년에서 2016년 사이에 산불로 인해 최소한 700개 송전선로 피해액 40억 달러 캘리포니아에서. 산불로 인한 전국적인 비용은 훨씬 더 높습니다.
화재가 발생한 후에는 일반적으로 유출수와 침전물이 증가합니다. 퇴적물은 하류로 흘러 저수지에 쌓이며 "터빈을 포함한 기반 시설에 적합하지 않습니다"라고 Wigmosta는 말했습니다. 규정된 화상 또는 나무 간벌은 실제로 유량을 증가시키고 수력 발전 운영을 개선할 수 있습니다. 그리고 약한 화재는 기반 시설과 그리드에 미치는 부정적인 영향이 적습니다.
건물에서 배터리까지 더 나은 기술
폭염과 같은 최대 전력 수요가 발생하는 동안 새로운 기술은 소비자가 부하를 관리하거나 보완할 수 있는 잠재력을 제공합니다. 지능형 부하 제어와 같은 스마트 도구, 건물 에너지 사용을 자동으로 관리 피크 전력 수요 동안. PNNL은 건물을 더 에너지 효율적으로 만들다이외에도, 수력 발전의 미래 최적화.
백업 또는 자율 전원은 특히 비상 상황에서 약속을 제공합니다. 마이크로 그리드 산불이나 허리케인과 같은 극한 상황에서 발생할 수 있는 전력 부족 시 병원이나 경찰서와 같은 주요 지역에 전력을 공급할 수 있는 독립형 그리드입니다. PNNL의 Microgrid Component Optimization for Resilience 도구는 다양한 정전 조건에서 전력 시뮬레이션.
PNNL은 또한 그리드 규모 에너지 저장, 차세대 배터리 재료 및 시스템 및 기타 형태의 에너지 저장을 포함합니다. 예를 들어, 양수 저장 수력 발전소와 같은 현재 그리드 규모 에너지 저장 시스템은 펌프를 사용하여 물을 위로 이동시켜 수요가 낮을 때 재생 에너지를 저장하고 물이 내리막으로 흐를 때 수요가 높을 때 전력을 생성합니다. PNNL은 새로운 시스템의 환경 영향 평가, 미래의 그리드 복원력을 강화하거나 국제 이해 관계자와 협력하기 위해 자금을 조달하고 새로운 프로젝트를 개발하기 위한 전략을 식별하기 위해. 와 같은 개념조차도 배터리를 수력 발전과 페어링 수력 발전의 능력을 향상시키고 전력 부족 시 신뢰성을 보장하면서 환경 영향을 줄이기 위해 연구되고 있습니다.
“궁극적으로는 극한 상황에 대비하고 싶습니다. 통과 여부 기술 혁신, 그리드 복원력 강화e, 또는 장기 계획 지원. 우리는 위험 정보에 기반한 의사 결정을 지원하기 위해 이러한 크고 장기적인 문제를 해결하기 위해 총체적인 접근 방식을 취합니다.”라고 Voisin이 말했습니다.
이 작업은 다른 기관 중에서 미국 에너지부의 에너지 효율 및 재생 에너지국과 전기국의 지원을 받았습니다.
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출처: https://cleantechnica.com/2021/08/25/the-heat-is-on-is-the-grid-ready/
