Kuzey Amerika elektrik enerjisi sistemi, yenilenebilir kaynakların şimdi her zamankinden daha fazla üretime katkıda bulunmasıyla önemli bir değişim geçiriyor - federal, eyalet, yerel, kurumsal ve tüketici düzeylerinde azalan teknoloji maliyetleri ve iddialı karbondan arındırma hedefleri göz önüne alındığında devam etmeye hazır bir dönüşüm. .

Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) tarafından bugün yayınlanan bir dizi raporla, Kuzey Amerika Yenilenebilir Entegrasyon Çalışması (NARIS) gelecekte düşük karbonlu bir şebekeyi desteklemek için büyük miktarlarda rüzgar, güneş ve hidroelektrik kıtasal sistem entegrasyonuna yönelik zorluklar ve fırsatlar hakkında şebeke planlayıcıları, kamu hizmetlerini, endüstriyi, politika yapıcıları ve diğer paydaşları bilgilendirmeyi amaçlamaktadır. NARIS projesi 2016 yılında başladı.

NREL enerji analiz mühendisi ve müdürü Greg Brinkman, "Bir dizi gelecek senaryosunu incelemek ve maliyetler, emisyonlar, kaynak yeterliliği üzerindeki potansiyel etkiler ve geçişi sağlamaya yardımcı olan belirli teknolojiler dahil olmak üzere içgörü kazanmak için bir dizi model kullandık" dedi. NARIS için araştırmacı. "Analizimiz özellikle Kuzey Amerika ve her ülke içindeki bölgeler arasındaki işbirliğinin potansiyel rolüne ve iletimin kıta genelinde arz ve talep çeşitliliğinin paylaşımını nasıl destekleyebileceğine odaklandı."

NREL, ABD Enerji Bakanlığı (DOE) ile koordineli olarak ABD perspektifi hakkında bir rapor ve Natural Resources Canada ile koordineli olarak Kanada perspektifini açıklayan bir tamamlayıcı rapor yayınladı.

Sonuçlar, gelecekteki düşük karbonlu bir Kuzey Amerika şebekesinin, çeşitli esnek kaynaklar kullanılarak arz ve talebi dengeleyebilen birden fazla yolla elde edilebileceğini göstermektedir. Çalışma ayrıca, artan elektrik ticaretinin ve genişleyen iletimin, koordineli, düşük karbonlu bir kıta şebekesi için fırsatları vurgulayarak önemli faydalar sağlayabileceğini gösteriyor.

Tüm Kıta için Eşsiz Güç Sistemi Modellemesi

NARIS Teknik İnceleme Komitesinin girdileriyle NREL, gelecekteki yenilenebilir teknoloji maliyetlerinin, emisyon kısıtlamalarının ve elektrik talebindeki büyümenin temel çalışma sonuçları üzerindeki etkilerini anlamak için bir dizi dört senaryo geliştirdi ve değerlendirdi. Senaryolar, 2016 yılında her ülkede Paris Anlaşması için belirlenen ve yüzyılın ortalarına kadar kıta çapında %80'e varan karbon azaltımı hedefleriyle bilgilendirildi.

NREL'in yüksek performanslı bilgi işlem yeteneklerinden yararlanan NREL, NREL'ler de dahil olmak üzere çeşitli modeller kullanarak senaryoları değerlendirdi. Bölgesel Enerji Dağıtım Sistemi (ReEDS), Dağıtık Nesil Pazar Talep (dGen ™) modeli, ve Olasılıksal Kaynak Yeterliliği Paketi (PRAS), ayrıca Enerji Örnekleri PLEXOS aracı. Tüm modelleme, NREL aracılığıyla tutarlı veri kümeleri tarafından sağlandı Yenilenebilir Enerji Potansiyeli (reV) modeli, Ulusal Güneş Radyasyonu Veritabanı (NSRDB), ve RÜZGAR Araç Seti.

“NARIS, yüksek düzeyde yenilenebilir üretime sahip güç sistemlerini inceleyen onlarca yıllık çalışmalara dayanmaktadır. Batı Rüzgar ve Güneş Entegrasyon Çalışması, Doğu Yenilenebilir Nesil Entegrasyon Çalışması, Arabağlantılar Dikiş Çalışması, ve Pan Kanada Rüzgar Entegrasyon Çalışması"dedi Brinkman. "Burada, önceki çalışmalardan daha yüksek yenilenebilir üretimi incelerken tüm kıtayı ayrıntılı olarak analiz ettik."

Analizden dört önemli bulgu ortaya çıktı.

Bulgu 1: Birden Fazla Yol, 80'ye Kadar Kıta Çapında Enerji Sektöründe %2050 Karbon Azaltma Sağlayabilir

Rüzgâr ve güneş teknolojilerinin daha dik maliyet düşürmesi, daha hızlı ve daha az maliyetli bir geçişe yol açabilir ve karbon hedefleri, muhafazakar rüzgar ve güneş maliyeti varsayımlarıyla hala elde edilebilir. Enerji sektörü emisyonlarında %80 azalma sağlamanın toplam sistem maliyetleri söz konusu olduğunda, rüzgar ve güneş enerjisi maliyet yörüngeleri, karbon politikası varsayımlarından daha önemli bir etkiye sahiptir.

Dört temel NARIS senaryosunda 2050 yılına kadar ABD (solda) ve Kanada (sağda) enerji sektörü yıllık CO₂ emisyonları yörüngeleri.

Bulgu 2: Geleceğin Düşük Karbonlu Güç Sistemi Çok Çeşitli Gelecek Koşullarda Arz ve Talebi Dengeleyebilir

NREL, her bir çekirdek NARIS senaryosu için bir yılda arzın bir bölgedeki talebi karşılamasının beklenmeyeceği saatlerin sayısını ve ayrıca jeneratör veya iletim kesintileri nedeniyle oluşabilecek kıtlıkları tahmin etti. Hem Amerika Birleşik Devletleri hem de Kanada için, bu metrikler, Kuzey Amerika Enerji Güvenilirliği Kurumu'nun çağdaş ızgara için projeksiyonlar, yani NARIS'te analiz edilen senaryolar, güç sisteminin arz ve talebi dengeleme yeteneğini temelden etkilemeyecektir.

Amerika Birleşik Devletleri'nde, planlama rezerv gereksinimlerini karşılarken, 1,200 yılına kadar ABD elektriğinin %2,000-70'ini üretmek için 80 ila 2050 gigawatt arasında yenilenebilir enerji kullanılabilir. Termal üretim (nükleer, gaz ve kömür), enerji üretiminin çoğu rüzgar ve güneşten gelse bile, gelecekteki güç sisteminin tüm senaryolarda arz ve talebi dengeleme yeteneğine önemli ölçüde katkıda bulunur. Depolama, sisteme kapasite sağlamaya da yardımcı olabilir.

Kanada'da hidroelektrik, gaz ve rüzgar teknolojileri, gelecekteki sistemin arz ve talebi dengeleme yeteneğine en çok katkıda bulunur. Termal üretim, 5'de tüm senaryolarda enerjinin %10-2050'unu sağlıyor, ancak çoğu senaryoda kış planlama rezervlerinin dörtte birinden fazlasına katkıda bulunuyor. Ancak mevcut piyasa yapıları bu şekilde çalışan bu üreticileri desteklemeyebilir. Termal üretimden gelen bu katkının bir kısmı, yeni hidroelektrik veya depolama ile değiştirilebilir. Hidroelektrik, 2050 yılına kadar Kanada planlama rezerv ihtiyaçlarının yaklaşık yarısını sağlamaya devam ediyor ve hidroelektrik genişlemesi, özellikle daha yüksek elektrik talebi olan bir gelecekte potansiyel olarak daha fazla katkıda bulunabilir.

Bulgu 3: Bölgeler Arası ve Uluslararası İşbirliği 2050'ye Kadar Önemli Net Sistem Faydaları Sağlayabilir

Uluslararası iletim genişlemesine izin vermek, ana senaryoların en muhafazakarı olan, her zamanki gibi iş durumu dışında, 10 ve 30 yılları arasında kıta sistemine 2018 milyar ila 2020 milyar ABD Doları (2050 ABD Doları) net değer sağlar. Bu, uluslararası işbirliğinin bazı potansiyel faydalarını göstermektedir.

Bir ülkenin bölgeleri arasındaki iletimi genişletmek, net sistem avantajlarında 60 milyar ila 180 milyar dolar sağlar. Bu değerler (tüm sermaye ve işletme üretim ve iletim sistemi maliyetlerini içeren) toplam 4 ila 5 trilyon $ toplam sistem maliyetlerinin küçük bir yüzdesi (%8'ten az) olsa da, iletim maliyetlerin en aza indirilmesinde önemli bir rol oynar.

NARIS, arz ve talep çeşitliliğinin paylaşımını desteklemek için Kuzey Amerika genelinde iletimi genişletmede önemli bir değer göstermektedir. Bu değerler, ek iletim genişlemesine (bölgeler arası veya uluslararası) izin veren ve izin vermeyen model çalıştırmalarındaki her bir çekirdek senaryodaki toplam sistem maliyetini karşılaştırarak tahmin edilir. İkinci ve üçüncü çizelgelere kıyasla birinci çizelge için y eksenindeki farka dikkat edin.

NREL elektrik sistemi araştırma mühendisi ve çalışmanın ortak yazarı Josh Novacheck, "İletim genişlemesi faydaları, daha fazla elektrifikasyon ve daha fazla rüzgar ve güneş ile daha yüksek, bu da düşük karbon senaryolarında veya daha uzun vadeli geleceklerde devam edebilecek bir eğilim" dedi. "İletim ayrıca güvenilirlik avantajları sağlayabilir ve normal koşullarda olduğu kadar aşırı olaylarda da bölgeler arasında yük alışverişi ve yenilenebilir üretim çeşitliliği sağlayabilir."

Bulgu 4: Operasyonel Esneklik İletim, Depolama ve Tüm Jeneratör Türlerinin Esnek Çalışmasından Kaynaklanır

Sonuçlar, gelecekteki düşük karbonlu güç sisteminin birçok farklı operasyonel esneklik biçiminden yararlanacağını gösteriyor. Amerika Birleşik Devletleri'nde bu, doğal gaz ve hidroelektrik enerjisinin esnek bir şekilde işletilmesini, rüzgar ve güneş enerjisi üretiminin azaltılmasını (yani kasıtlı olarak azaltılmasını) ve depolamayı (çoğunlukla pompalanan depolama hidroelektrik enerjisini) içerir. İletim yapılarının sağladığı uluslararası ithalat da şebekenin dengelenmesine yardımcı olur.

Kanada'da hidroelektrik, rüzgar, güneş ve termal üretim, esnekliğin temel kaynaklarıdır. Kanada'nın yüksek enerji talebinin olduğu ancak rüzgar enerjisi üretiminin düşük olduğu günlerde Kanada, Amerika Birleşik Devletleri'nden elektrik ithal eder. Kanada'nın rüzgar üretiminin daha yüksek olduğu günlerde, Kanada şebekesi ABD'ye elektrik ihraç ediyor - akşamları her iki ülkede de elektrik talebi zirveye ulaştığında bile.

Hidroelektrik, şebekeye sıfır karbonlu bir enerji, kapasite ve esneklik kaynağı sağlar. ABD ve Kanada hidroelektrik jeneratörlerinin güç çıkışını ayarlama yeteneği olan ve olmayan benzer senaryolar karşılaştırıldığında, bu esneklik olmadan yıllık sistem maliyetleri 2.3 milyar dolar daha yüksek.

Gelecekteki Araştırmalar İçin Bir Yol Oluşturmak

Novacheck, “Koordineli, kıtasal düşük karbonlu bir şebeke için çeşitli fırsatları vurgulamanın yanı sıra, NARIS gelecekteki çalışmaların üzerine inşa edilmesi için açık kaynaklı veriler ve yöntemler yarattı” dedi. "Bulgularımızı genişletmek için gelecekteki araştırmalar için çeşitli öncelikler de belirledik."

Devam eden çalışmalar, güç sistemi güvenilirliğinin kararlılık yönünü incelemeye, günümüzün emisyon azaltma hedeflerini ve teknoloji maliyetlerini yansıtan yeni senaryoları analiz etmeye, farklı pazar yapılarının yeni iletim ve üretim oluşturma üzerindeki etkisini anlamaya ve nasıl modellediğimizi iyileştirmeye odaklanabilir. Gelecekteki yaygın elektrifikasyon kapsamında elektrik talep modelleri ve esneklik kaynakları.

Daha Fazla Bilgi

NARIS bulgularının tamamı için ABD ve Kanada yönetici özetlerini okuyun.

The NARIS web sayfası ayrıca etkileşimli bir veri görüntüleyici de dahil olmak üzere ek bilgilere bağlantılar içerir.

Veri görselleştirme, NARIS için geliştirilen senaryolar altında Kuzey Amerika'daki şebeke operasyonlarını incelemek için NREL tarafından geliştirilmiştir. ek izle YouTube'da görselleştirmeler Hareket halinde daha fazla çalışma verisi görmek için.

ABD ve Kanada raporları için birincil finansman, Kanada Doğal Kaynaklar ve DOE Enerji Verimliliği ve Yenilenebilir Enerji Ofisi tarafından sağlandı. Rüzgar Enerjisi Teknolojileri Ofisi, Su Güç Teknolojileri Ofisi, ve Güneş Enerjisi Teknolojileri Ofisi.

NREL'ler hakkında daha fazla bilgi edinin enerji analizi ve şebeke modernizasyonu Araştırma.

Makale izniyle NREL, ABD Enerji Bakanlığı.

Plato Ai. Web3 Yeniden Düşünüldü. Veri İstihbaratı Güçlendirildi.
Ücretsiz Deneme için buraya tıklayın.
Kaynak: https://cleantechnica.com/2021/06/25/north-american-renewable-integration-study-highlights-opportunities-for-a-coordinated-continental-low-carbon-grid/