Ο άνεμος και η ηλιακή ενέργεια θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν την ενέργεια από άνθρακα στο Τέξας

Το Τέξας μπορεί να αποτελέσει πρότυπο για το έθνος σχετικά με τον τρόπο αποτελεσματικής αντικατάστασης του άνθρακα με αιολική και ηλιακή ενέργεια για τις ενεργειακές ανάγκες της πολιτείας, ενώ παράλληλα επιτυγχάνονται οι περιβαλλοντικοί στόχοι, σύμφωνα με νέα έρευνα των μηχανικών του Πανεπιστημίου Rice.

Η νέα εργασία με επικεφαλής τον περιβαλλοντικό μηχανικό Daniel Cohan και τον ανώτερο αρχηγό επιστήμης υπολογιστών Richard Morse of Rice's George R. Brown School of Engineering χρησιμοποιεί μοντελοποίηση βελτιστοποίησης για να εντοπίσει τους συνδυασμούς χαμηλού κόστους προτεινόμενων έργων αιολικής και ηλιακής ενέργειας με δυνατότητα αντικατάστασης της ενέργειας με καύση άνθρακα γενιά στο Τέξας.

Όπως αναφέρουν οι συγγραφείς στην εργασία, που εμφανίζεται στο περιοδικόΑνανεώσιμες πηγές ενέργειας: άνεμος, νερό και ηλιακή ενέργεια, "Με απλά λόγια, δεν φυσάει πάντα και δεν έχει πάντα ήλιο, αλλά έχει σχεδόν πάντα αέρα ή ήλιο κάπου στο Τέξας."

Ο Cohan είπε ότι θα μπορούσε να επιτρέψει στον άνεμο και την ηλιακή ενέργεια να αντικαταστήσουν σχεδόν όλη την παραγωγή άνθρακα, ειδικά εάν τα αιολικά και ηλιακά έργα βρίσκονται σε τοποθεσίες που παρέχουν συμπληρωματική παραγωγή. Το νέο έγγραφο βασίζεται σε μια μελέτη του 2018 από το εργαστήριό του.

"Αυτό το έγγραφο αφορά πραγματικά το πώς μπορούμε να απομακρυνθούμε από τον άνθρακα όσο το δυνατόν γρηγορότερα", δήλωσε ο Cohan, αναπληρωτής καθηγητής Πολιτικής και Περιβαλλοντικής Μηχανικής. "Το Τέξας εξακολουθεί να καίει περισσότερο άνθρακα και να εκπέμπει περισσότερο διοξείδιο του θείου και άλλη ρύπανση από οποιαδήποτε άλλη πολιτεία. Παρόλο που μια μετάβαση είναι αναπόφευκτη, είναι επείγον να απομακρυνθούμε από τον άνθρακα όσο το δυνατόν γρηγορότερα για να βελτιώσουμε την ποιότητα του αέρα και την υγεία."

«Το να καθαρίσουμε την ενέργεια που χρησιμοποιούμε για να τροφοδοτήσουμε την κοινωνία είναι ένα από τα πιο σημαντικά πράγματα που πρέπει να κάνουμε», είπε ο Μορς, ο οποίος κέρδισε τον Διαγωνισμό Αφίσας Μνήμης Μάλκολμ Εβδομάδας στο Texas Energy Summit το 2020 για τη δουλειά του στο έργο. "Ο καθηγητής Cohan το διαφήμισε ως έργο με γνώμονα τα μαθηματικά, και αυτό είναι το υπόβαθρό μου, οπότε το να μπορώ να βοηθήσω σε ένα έργο ενσωμάτωσης καθαρής ενέργειας ήταν πολύ ενδιαφέρον για μένα."

Αρκετά μεγάλα εργοστάσια άνθρακα στο Τέξας έκλεισαν το 2018 και τα περισσότερα εναπομείναντα εργοστάσια λειτουργούσαν πολύ κάτω από τη δυναμικότητά τους, συμπεριλαμβανομένων των διακοπών κατά τη διάρκεια του παγώματος του Φεβρουαρίου 2021. Η έρευνα της ομάδας διαπίστωσε ότι μόλις το ένα τρίτο των έργων αιολικής και ηλιακής ενέργειας που έχουν ήδη προταθεί στο Συμβούλιο Ηλεκτρικής Αξιοπιστίας του Τέξας έως τον Ιούνιο του 2020 θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν σχεδόν όλη την παραγωγή άνθρακα της πολιτείας. Από τον Ιούνιο του 2020, έχουν κατασκευαστεί δεκάδες από αυτά τα έργα και η ουρά των προτεινόμενων ηλιακών έργων έχει διπλασιαστεί.

Το κλειδί της επιτυχίας για την αιολική και την ηλιακή ενέργεια θα είναι η επέκταση των γραμμών μεταφοράς που θα συνδέουν τα πιο ηλιόλουστα και θυελλώδη μέρη της πολιτείας με τις πόλεις.

«Στο Τέξας, αυτό είναι το μεγαλύτερο εμπόδιο που επιβραδύνει την ανάπτυξη της αιολικής και της ηλιακής ενέργειας», είπε ο Cohan. "Το δικομματικό νομοσχέδιο για τις υποδομές που ψηφίστηκε πέρυσι είναι μια καλή αρχή, αλλά δεν έχει σχεδόν αρκετή χρηματοδότηση για μεταφορά. Επίσης, επειδή δεν συνδέθηκε σε άλλα δίκτυα, το Τέξας έχασε ευκαιρίες να πουλήσει την πλεονάζουσα αιολική και ηλιακή ενέργεια σε άλλες πολιτείες ."

Ο Cohan σημείωσε ότι το φυσικό αέριο θα συνεχίσει να είναι κρίσιμο για την ηλεκτρική αξιοπιστία του Τέξας βραχυπρόθεσμα, ειδικά καθώς το ERCOT εργάζεται για να ανακάμψει από το πάγωμα του 2021. Ωστόσο, η συμπληρωματική εγκατάσταση αιολικών και ηλιακών πάρκων μπορεί να μειώσει την ανάγκη για φυσικό αέριο και αποθήκευση και εξαλείψει την ανάγκη για άνθρακα, είπε. Η μελέτη δείχνει ότι η αιολική ενέργεια από το Δυτικό Τέξας τείνει να κορυφώνεται κατά τη διάρκεια της νύχτας, ενώ ο άνεμος στο Νότιο Τέξας κορυφώνεται με θαλάσσια αύρα τα απογεύματα και τα βράδια του καλοκαιριού. Μαζί με την ηλιακή ενέργεια κατά τη διάρκεια της ημέρας, αυτές οι συμπληρωματικές πηγές μπορούν να καλύψουν τις περισσότερες αλλά όχι όλες τις ώρες του χρόνου.

«Ακόμη και με συμπληρωματική τοποθέτηση, θα υπάρχουν ακόμα ώρες που ο ήλιος δεν λάμπει και ο άνεμος δεν φυσάει», είπε ο Cohan. "Ιστορικά, η κύρια πρόκληση ήταν τα καλοκαιρινά απογεύματα, όταν τα κλιματιστικά λειτουργούν πλήρως, και το περιστασιακό βαθύ παγετό. Οι ηλιακοί και οι παράκτιοι άνεμοι έχουν καλή απόδοση κατά τη διάρκεια των καλοκαιρινών αιχμών, αλλά μπορεί να έχουν ηρεμία κάποια βράδια όταν θα χρειαστούμε κάτι άλλο για να χτυπήσουμε σε."

Είπε ότι η εξάλειψη του άνθρακα από το δίκτυο του Τέξας είναι απλώς θέμα χρόνου. "Νομίζω ότι καμία από τις εταιρείες παραγωγής ενέργειας δεν θέλει να λειτουργεί μακροπρόθεσμα εργοστάσια άνθρακα", είπε ο Cohan. «Είναι πιο βρώμικα και πιο δαπανηρά στη λειτουργία τους από την κατασκευή έργων αιολικής και ηλιακής ενέργειας από την αρχή, και οι περισσότερες εταιρείες κοινής ωφέλειας έχουν τώρα σχέδια να φτάσουν τις καθαρές μηδενικές εκπομπές άνθρακα έως το 2050, αν όχι πριν.

«Ίσως εξαιτίας αυτού, δεν έχουν επενδύσει σε αναβαθμίσεις στα εργοστάσια άνθρακα τους, πολλά από τα οποία είναι άνω των 40 ετών και δεν είναι πολύ αποδοτικά», είπε.

Συν-συγγραφείς της εργασίας είναι η προπτυχιακή πολιτικού μηχανικού της Rice Sarah Salvatore και η απόφοιτος Joanna Slusarewicz, τώρα μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon.

Το Energy Foundation υποστήριξε την έρευνα.

μετάλλευμα.

«Ίσως εξαιτίας αυτού, δεν έχουν επενδύσει σε αναβαθμίσεις στα εργοστάσια άνθρακα τους, πολλά από τα οποία είναι άνω των 40 ετών και δεν είναι πολύ αποδοτικά», είπε.

Συν-συγγραφείς της εργασίας είναι η προπτυχιακή πολιτικού μηχανικού της Rice Sarah Salvatore και η απόφοιτος Joanna Slusarewicz, τώρα μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon.

Το Energy Foundation υποστήριξε την έρευνα.