Energi og miljø

Fornybar energi: Den grunnleggende kraftfeilen

Fornybar energi: Den grunnleggende kraftfeilen



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Å tilby basekraft fra fornybare kilder for ytterligere å øke fornybar energi er utfordrende, men det kan oppnås. Dette er hvordan.

En vanlig kritikk av fornybar energi er at fordi den er intermitterende, krever den reservekraft fra konvensjonelle energiteknologier basert på fossile brensler som naturgass. En nylig kritiker som la ut en kommentar til en annen artikkel om Interesting Engineering, spurte hvordan Storbritannia kunne dekke grunnbelastningskravet om vinteren, med henvisning til et tall på rundt 32 GW og topp etterspørsel på rundt 47 GW, når vinden ikke blåser og solen ikke er skinner ikke.

Til å begynne med er denne antagelsen basert på en rekke feil, en av dem er at vi allerede har et perfekt pålitelig kraftsystem. Egentlig gjør vi det ikke, av den enkle grunnen til at det ikke er noe slikt. Videre kan noen fornybare energiteknologier, som biogass og geotermisk energi, faktisk allerede levere strøm.

Tysklands erfaring

Malte Jansen er en energiekspert som arbeider med Tysklands Fraunhofer-institutt. Jansen snakket på et arrangement i juli i år organisert av Energy & Climate Intelligence Unit (ECIU), en ideell organisasjon som støtter informert debatt om energi- og klimaspørsmål i Storbritannia. Jansen driver et prosjekt i Tyskland kalt Kombikraftwerk som modellerer implementeringen av et 100 prosent fornybart energinettverk. I dette tyske scenariet er de viktigste fornybare generatorene vind, sol og biomasse. Den viktigste formen for energilagring antas å være konvertering av fornybar elektrisitet til metan, ved siden av pumpekraftverk, batterier og kraft til gass. Desentraliserte kraftvarmestasjoner og sentraliserte gasskraftverk som bruker biogass (metan) kan konvertere biogass til elektrisitet og derved fungere som reservekraftstasjoner for tider når det er lite vind eller solskinn. I en høy belastningstime, med liten generasjon fra vind og sol, genererer metankraftstasjonene en maksimal verdi på 43 GW.

To forskjellige mekanismer ble modellert for frekvensstabilisering. En av disse gjelder den viktigste kortsiktige frekvensendringen som skyldes plutselig svikt i en stor generator. I dette tilfellet hentes den manglende energien fra de roterende massene på termiske og vannkraftverk. Etter denne passive stabiliseringsmekanismen kommer den primære balanseringskraften fra tiltenkte kraftstasjoner, levert i løpet av få sekunder. Disse gir mer kraft og stabiliserer frekvensen igjen. Imidlertid, hvis perioden til full tilførsel av balanseringskraft forblir på 30 sekunder, er frekvensen etter en slik svikt for lav for høy fornybar energi inn, gitt at vind- og solenergianlegg ikke kan gi roterende masse for nettet. Av denne grunn simulerer modellen langt raskere reaksjonstider for systemet som inneholder sol- og vindenergi, kraft til gass og batterier, og løser dermed problemet.

Slike raske trekk fra disse systemene er allerede mulig, slik at fornybar energi kan kompensere for mangelen på roterende masse. Systemet krever store lagringskapasiteter for full forsyning, og de forskjellige desentraliserte systemene må være i nettverk for å kompensere for frekvens- og lokale spenningssvingninger.

Feltester ble også utført ved siden av simuleringene for å bevise evnen til et slikt system til å gi kontrollreserve. De forskjellige fornybare energisystemene - vind-, sol-, biomasse-, geotermisk, vannkraft-, energilagrings- og reservekraftstasjoner - kan kombineres for å danne et virtuelt kraftverk som ikke bare kan generere elektrisitet, men også gi balanserende kraft. Geografisk balanse med hensyn til vindkraft er en stor fordel, ved at det sjelden er en situasjon når det er ‘ingen vind hvor som helst’. Vindparker i forskjellige regioner må derfor kobles sammen. Videre er værvarsling for større regioner mer nøyaktig. Prognosen som brukes til å forutsi generert kraft fra vind- og solenergisystemer forbedrer seg jevnt, og det betyr at energien fra disse systemene blir mer og mer forutsigbar, og gjør det mulig for dem å bidra til frekvensstabilisering.

Hovedproblemet for øyeblikket er at rammebetingelsene for balanseringsmarkedet hindrer fornybare energikilder i å tilby disse tjenestene. Dette betyr at transformasjonen av energisystemet som allerede er implementert også skal omfatte balanseringsmarkedet, og som gir muligheter for fornybare energikilder å delta. Dette kan oppnås ved å gi kortere anbudsperioder og ledetider. Dette vil også gi fornybare energisystemer basert på konvertering av fornybar gass til elektrisitet tilgang til markedet.

"Når etterspørselen overstiger tilbudet, reduseres ikke-vesentlig etterspørsel og backup-lagringssystemer aktiveres", forklarer direktør Richard Black på ECIU-nettstedet. “Når tilbudet overstiger etterspørselen, brukes reservekraften til ting som å produsere hydrogen for senere bruk eller til oppvarming, eller blir eksportert. Den nøyaktige løsningen for en gitt situasjon blir i stor grad utarbeidet av markedet: vind- og solenergi har forrang når de produserer fordi de i utgangspunktet produserer gratis strøm, og andre tiltaks- eller etterspørselssider kommer inn avhengig av pris. Smart teknologi smører beslutningshjulene. ”

"Men vinden blåser ikke og solen skinner ikke hele tiden"

"Jada" sier Richard Black, "men det er heller ikke topp etterspørsel hele tiden, og det er derfor det kalles" topp "etterspørsel."

For å få dette til å fungere, må rutenettet være fleksibelt. Med andre ord må den modifiseres for å kunne tilpasses de nye fornybare energisystemene som kommer inn. Ifølge en annen ECIU-høyttaler, professor Catherine Mitchell, professor i Exeter University, må den samlede etterspørselen reduseres ved å effektivisere energibruken. Toppbelastningen må deretter flyttes til andre tider på dagen ved hjelp av energilagring. Til slutt må det være kortsiktig fleksibilitet for å få tilfeldige svingninger.

Bruk av biogass til å generere strøm

En annen løsning er å forbrenne biogass. Dette kan produseres gjennom anaerob fordøyelse fra gårder og fra prosessering av matavfall, noe som er et stort problem i mange land, og mye av det for tiden deponeres. Gassen kan lagres under jorden. Dessverre er AD-sektoren i Storbritannia mye mindre velutviklet enn Tyskland for tiden, men ved nærmere undersøkelse har den faktisk et enormt potensial.

Ifølge Anaerobic Digestion and Bioresources Association (ADBA) kan biogass fra anaerobe fordøyelsesanlegg (AD) møte opp til 30 prosent av Storbritannias innenlandske gass- eller elektrisitetsbehov eller i overkant av 80 Terrawattimer (TWh). I 2014, ifølge en rapport fra Parlamentarisk kontor for vitenskap og teknologi (POST), biogass representerte 7 prosent av Storbritannias opprinnelige gassforsyning, levert av AD-anlegg og deponigass. Tall har vist at Skottlands AD-sektor kan vokse med 200 prosent i løpet av de neste to årene, mens biogass produsert av Storbritannias oppdrettssektor har ført til en økning i strøm på 40 prosent fra biogass. I følge britiske bioøkonomikonsulenter NNFCC på deres AD-portal kan 1 tonn matavfall generere rundt 300 kWh energi. The Renewable Energy Association (REA) mener at hvis alt Storbritannias innenlandske matavfall kan produsere nok strøm til 350 000 husstander.

En annen mulighet er biogass fra menneskelig avføring. FN har nettopp gitt ut en rapport som hevder at biogass fra menneskelig avfall globalt kan levere strøm til 138 millioner husholdninger.

Sammenkoblinger

Det er også mulighet for å importere fornybar energi fra utlandet via sammenkoblinger, HVDC subsea-kabler, fra steder som Danmark, Tyskland og Norge. Storbritannia har allerede slike sammenkoblinger som går fra Irland, Frankrike og Nederland, og trekk for å utvikle en samtrafikk mellom Storbritannia og Norge ble initiert av en avtale i mai i år. Videre går EU raskt med sine planer om å utvikle en europeisk energiunion. Hvis dette lykkes, vil Europa som helhet ha beveget seg enda lenger mot målet om 100 prosent fornybar elektrisitet og dempet kritikerne.

Konklusjon

Det er mange rapporter som eksisterer som virkelig går inn i den detaljerte detaljene om hvordan land rundt om i verden kan kjøre helt eller nesten helt på fornybar energi innen 2050. For eksempel, tidligere i år fikk Demand Energy Equality i oppdrag av Greenpeace å undersøke dette spørsmålet som det gjelder Storbritannia og fant at landet kunne nå 90 prosent fornybar energi, inkludert mer enn 80 prosent av elektrisiteten fra vind, sol og tidevann.

Så grunnbelastningskraften er ikke et spørsmål i det hele tatt egentlig, gitt den politiske viljen til å oppnå det. Det virkelige problemet er derfor alle egeninteresser som ønsker å feste seg til et utdatert og skittent, fossilt drevet energisystem, til tross for at denne utdaterte måten å gjøre ting på raskt setter jorden i fare, og alt som lever på den.


Se videoen: Fornybar Energi. NTNU (August 2022).