Gør nettet mere fleksibelt for at udnytte innovation inden for vedvarende energi

Den sidste dag i april i år var en typisk forårsdag i Californien. Solen skinnede, vinden blæste og forårets smeltevand flød. Med betingelser, der er ideelle for sol-, vind- og vandkraft, opnåede staten en bemærkelsesværdig førsteplads inden for energi: I omkring en time leverede vedvarende energikilder 100 % af Californiens elektricitet og et fristende glimt af en netto nul fremtid.

Så betydningsfuld som denne milepæl var, har staten stadig lang vej igen, før den har kapacitet nok til at drive sit net kontinuerligt uden kulstof. Nye kilder til vedvarende energi dukker hele tiden op, fra sol helvedesild til solfangere, og til sidst måske endda solveje. For at disse solcelle-innovationer skal have størst effekt – at konvertere lys til emissionsfri elektricitet – er vi nødt til at bygge et net, der kan sikre pålidelig, ensartet strøm, da det inkorporerer disse teknologier.

"Vi har brug for nye kilder til vedvarende energi til konstant at dukke op, men at sikre netpålidelighed er afgørende for at udnytte deres løfte. Denne spænding mellem innovation og pålidelighed er den grundlæggende udfordring ved kulstofomstillingen." – Takajiro Ishikawa, præsident og administrerende direktør for Mitsubishi Heavy Industries America

Et mere fleksibelt gitter

Tilføjelse af mere vind- og solenergiproduktion til nettet er afgørende for overgangen væk fra kulstof. Men fordi disse kilder ikke er konstante - sol og vind er i sagens natur intermitterende - vil der uundgåeligt være tidspunkter, hvor sol- og vindproduktion mangler efterspørgsel. Denne variabilitet komplicerer strømforsyningen på et net, der skal balancere den producerede energi med den energi, der forbruges sekund for sekund uden afbrydelse.

Som Takajiro Ishikawa, præsident og administrerende direktør for Mitsubishi Heavy Industries America, bemærker: "Vi har brug for nye kilder til vedvarende energi til konstant at dukke op, men at sikre netpålidelighed er afgørende for at udnytte deres løfte. Denne spænding mellem innovation og pålidelighed er den grundlæggende udfordring ved kulstofomstillingen."

Når efterspørgslen efter elektricitet stiger, har elselskaber brug for evnen til at øge udbuddet uden forsinkelse; alternativet er brownouts og blackouts. Rent praktisk skal eludbyderne opretholde kapaciteten til at producere mere el, end der bliver brugt på et givet tidspunkt. Alligevel er de nødt til at fyre den kapacitet op strategisk og fleksibelt, for når produktionen overstiger efterspørgslen, er elselskaber nødt til at slippe den overskydende belastning for at holde nettet stabilt. For eksempel, den dag i april, hvor Californien leverede 100 % af den nødvendige strøm ved at bruge vedvarende kilder, endte staten med at sælge overskydende elektroner til andre elleverandører.

Jo mere vedvarende energi introduceres til nettet, jo større er risikoen for intermittens, og jo mere presserende er behovet for at afbalancere belastninger hurtigt og problemfrit. Denne udvikling af nettet skaber en udfordring for producenterne. Meget af den eksisterende elproduktionsinfrastruktur kræver for meget opstartstid til at blive afsendt hurtigt.

"Afbalancering af reducerede emissioner og pålidelighed er nøglen til at fremme velstand og samtidig genopfinde nettet for en fremtid med ren energi." – Raul Pereda, præsident og administrerende direktør for Mitsubishi Power Aero

En løsning er aero-afledte gasturbiner. De kan producere strøm efter behov med kort opstartstid og fleksibiliteten til derefter at skalere op og ned hurtigt, hvilket hjælper med løbende at matche udbud med efterspørgsel. Dette gør det muligt for netoperatører at tilføje mere vedvarende energi til deres net uden at ofre pålideligheden. Disse peak-anlæg er klar, når det er nødvendigt, til at tænde hurtigt og udfylde hullerne mellem efterspørgsel og produktion fra andre kilder. Hvad mere er, kan disse turbiner køre på et voksende udvalg af brændstoffer, såsom naturgas, LNG, propan og snart en hydrogen-naturgasblanding, hvilket gør dem i stand til at udvikle sig mod lav- og ingen-kulstof-løsninger.

"Afbalancering af reducerede emissioner og pålidelighed er nøglen til at fremme velstand og samtidig genopfinde nettet for en fremtid med ren energi," siger Raul Pereda, præsident og administrerende direktør for Mitsubishi Power Aero, en førende leverandør af globale strømløsninger, der drives af aero-afledte gasturbiner.

Leder efter win-wins

Et stadig mere fleksibelt net vil åbne muligheder for at udnytte nutidens rigdom af innovation inden for vedvarende energi. For eksempel, Projekt Nexus, som bryder ind i dette efterår, vil give proof of concept for drift af solpaneler over kanalerne, der flytter vand i hele Californien.

Det er det første projekt af sin art i USA, men konceptet har taget fart i det varme, tørre klima i Indien. En nylig studere fandt ud af, at installation af solpaneler over Californiens 4,000 miles af kanaler kunne forhindre 63 milliarder gallons vand i at fordampe hvert år og samtidig levere 13 gigawatt elektricitet - omkring halvdelen af, hvad staten har brug for for at nå sine mål for vedvarende energi.

Agrivoltaiske løsninger, som placerer solcelleanlæg på landbrugsjord, tilbyder lignende win-win-scenarier. Panelerne giver gode mikroklimaer til skygge-elskende afgrøder samt foder til får, som igen holder græsset og ukrudtet trimmet uden behov for at brænde fossile brændstoffer.

Energiomstillingen kræver mange sådanne løsninger. I vores stadig mere elektrificerede verden skal de arbejde sammen for at levere ren og pålidelig elektricitet døgnet rundt. At gøre Californiens 30. april^th milepæl en hverdagsrealitet, skal vi handle med kreativitet, hastende og fremsynethed for at imødekomme nutidens energibehov, samtidig med at vi bygger morgendagens fleksible, modstandsdygtige energisystem.

RETTET INDHOLD

Mød Generation Green, ingeniører, der hjælper med at dekarbonisere energi og industri [Video]

Råd til unge ingeniører: Anvend din fantasi

Den markante forskel mellem global opvarmning på 1.5°C og 2.0°C