Для 100% відновлюваних джерел енергії потрібно 2000 гігават сонячної енергії

Дослідники зі Стенфорда мають план, який збалансує 2000 ГВт сонячної енергії та 2300 ГВт вітрової енергії з ємністю акумуляторів 3300 ГВт та великою кількістю гнучкого навантаження. Споживачі заощадили б 64% на загальних рахунках за електроенергію, частково за рахунок електрифікації транспорту та опалення.

Згідно з план розроблено професором інженерії Стенфордського університету Марком Джейкобсоном та сімома співавторами. Потужність акумуляторів 3300 ГВт збалансує сонячну та вітрову енергію – за рахунок середньорічного гнучкого навантаження 512 ГВт.

Кілька штатів прийняли політичну мету щодо 100% відновлюваної електроенергії до 2050 року, проте план Стенфорда передбачає ще більше, електрифікуючи весь транспорт та опалення. Гнучке навантаження для балансування змінних відновлюваних джерел енергії включатиме варіанти використання для зберігання холоду, зберігання тепла, реагування на попит та виробництва водню для використання у вантажівках на паливних елементах.

75 ГВт постійного струму, вимагатиме 36% складного річного темпу зростання сонячних установок, виходячи з перетворення постійного та змінного струму співвідношення 1,33. Цей темп у 36% помітно агресивніший, ніж річне зростання у 18% цільовий Асоціацією сонячної енергетики.

Досягнення 80% від граничної потужності акумуляторів, запланованої Стенфордським університетом, у 3300 ГВт до 2030 року, починаючи з поточного рівня в США 1 ГВт, вимагатиме складного річного темпу зростання трохи більше 100%. Це можна порівняти з Асоціацією накопичувачів енергії повідомлення цитування Том Лейден, старший директор EDF Renewables North America, сказав: «Протягом наступних 3-5 років ви побачите величезне зростання» обсягів зберігання даних, оскільки «деякі консультанти вважають, що протягом наступних чотирьох-п'яти років зростання становитиме 14 разів», тоді як 3-річний період означатиме річний темп зростання кількості установок у 100%.

Споживачі заощадять 64% на своїх річних витратах на енергію у 2050 році згідно з цим планом, порівняно зі сценарієм «звичайної роботи», завдяки низьковартійній сонячній та вітровій енергії, а також економії від енергоефективних теплових насосів, електромобілів та автомобілів на паливних елементах. Економія, враховуючи уникнення смертей та захворювань від забруднення повітря, а також кліматичні переваги, є більшою – витрати на 87% нижчими, ніж у випадку «звичайного ведення бізнесу».

У плані визначено кілька промислових процесів, які можуть значною мірою працювати в періоди високого виробництва енергії з відновлюваних джерел, забезпечуючи таким чином гнучке навантаження: «зрідження повітря; індукційна та ковшова металургія; перекачування води з приводами зі змінною швидкістю; та виробництво електролізом алюмінію, хлор-лугів, гідроксиду калію, магнію, хлорату натрію та міді». Інші дослідження визначили спосіб роботи опріснення також як гнучке навантаження.

За словами авторів, дорожня карта, яка складається з планів для кожного регіону світу, потребуватиме «лише 0,17% та 0,48% землі для охоплення та простору відповідно» на глобальній основі.

Для проведення свого аналізу дослідники зі Стенфорда використовували модель LOADMATCH, яка «зіставляє змінну пропозицію енергії зі змінним попитом, накопиченням та реагуванням на попит… кожні 30 секунд у кожному регіоні з 2050 року» до 2052 року», як показано на цьому складному наборі графіків, які пояснюються в статті:

Моделювання спростило припущення «ідеальної передачі», тобто відсутності перевантаження передачі. У статті цитуються попередні дослідження, які показують, що якщо перевантаження передачі на великі відстані є проблемою, «збільшення пропускної здатності передачі полегшить перевантаження лише з незначним збільшенням вартості».

Документ команди Стенфорда «Вплив планів «Нового зеленого курсу» в енергетиці на стабільність мережі, витрати, робочі місця, здоров’я та клімат у 143 країнах» був опублікований у журналі One Earth, а також доступний як PDF.

Цитати з PV-Журнал новини від 6 січня 2020 р.