Реальні перспективи відновлюваної енергетики

Дослідження аналізує 39-річну погодинну генерацію вітрової та сонячної енергії в 42 країнах. Оцінка «ідеальної» передачі без накопичення енергії показує, що найнадійніші системи відновлюваної електроенергії живляться від вітру і сонця та задовольняють потреби країн в електроенергії від 72% до 91% часу (або від 83% до 94% часу, додавши 12 годин зберігання).

Однак дослідження показало, що навіть у системах, які задовольняють понад 90% попиту, щороку можуть виникати «сотні годин незадоволеного попиту».

Дослідження дало кількісну оцінку потужності, енергії та коефіцієнтів використання додаткового зберігання енергії та управління попитом, а також переваги регіонального об’єднання. Моделі оцінювали три рівні надлишкової генерації та зберігання (немає, три години та 12 годин).

Примітно, що дослідники прийшли до висновку, що ресурси вітрової та сонячної генерації, які були збільшені в 1,5 рази разом із трьома годинами зберігання енергії, задовольнили б усі потреби, крім 200 годин, розсіяних протягом року.

Попередні дослідження Calderia показали, що Сполучені Штати можуть створити надійну енергосистему, яка на 80% складається з вітрової та сонячної енергії з приблизно 12-годинним зберіганням енергії. Ця модель на 80% не потребує додаткових ресурсів передачі електроенергії.

Моделі виявили, що країни з більшою земельною площею можуть (очевидно) будувати системи вітрової та сонячної електромережі з більшою надійністю. Для систем без інтегрованого накопичувача енергії здатність задовольняти попит на енергію зросла на 7,2% для кожного збільшення площі електростанцій в 10 разів.

Коли додається три або навіть 12 годин накопичення енергії, починають виникати закономірності.

У верхньому лівому куті наведеної вище діаграми показано стандартний обсяг виробництва без накопичення енергії. Це показує чітке лінійне зростання надійності, пов'язане з площею країни. Але у випадках, коли додаються три або 12 годин зберігання енергії, генеруюча потужність збільшується на 50%, а надійність різко зростає.

Насправді, якщо поглянути на нижню праву діаграму з 12-годинною батареєю і 1,5-кратною стандартною генерацією, то здатність вітру та сонячної енергії задовольняти потреби в електроенергії перевищує 97% усіх країн, проаналізованих у дослідженні; деякі країни були змодельовані як такі, що отримали 100% задоволення попиту.

Стаття показала, що навіть із накопиченням енергії прогалини в розкладі потужних вітрових та сонячних систем все ще знаходять періоди, коли будуть потрібні ресурси, які можна диспетчеризувати. І хоча легко запропонувати об’єкти на основі викопних копалин як рішення цих простоїв, це стане економічно складним зробити, оскільки обсяги видобутку цих джерел палива – вугілля та газу – зменшуються.

Крім того, для заповнення слабких місць знадобляться такі технології, як водень, автомобільні батареї, ядерні та гідроагрегати. Якщо ми все-таки з’ясуємо, як обмежити політичні сварки та побудувати внутрішню та міжнародну передачу енергії, ми досягнемо максимального використання ресурсів відновлюваної енергії.

Коли ці проекти виробляють електроенергію в кількості, що перевищує потребу електромережі, підприємці та власники активів, безсумнівно, будуть шукати шляхи кращого використання цих ресурсів.

Як правило, не має сенсу розміщувати дороге обладнання — наприклад, водневі електролізери або установки для майнінгу біткойнів — на майданчиках проектів відновлюваної генерації, щоб вони працювали «лише», коли майданчики перевиробляють.

Проте був би сенс розмістити жадібні до енергії галузі поблизу відновлюваної генерації, маючи намір працювати як від мережі, так і від літньої пікової генерації, яка в іншому випадку була б скорочена. Таким чином, ми можемо знизити середні ціни на електроенергію для цих об’єктів і створити цінний ресурс із необхідного сезонного надлишку.