Kā nogādāt Vaiomingas vēju Kalifornijā un samazināt 80% ASV oglekļa emisiju

Adani

Vairākas jūdzes uz dienvidiem no Rolinsas, Vaiomingas štatā, liellopu fermā uz austrumiem no Kontinentālās plaisas, celtnieku brigādes ir sākušas ierīkot ceļus un paliktņus, kas galu galā varētu balstīt līdz pat 1000 vēja turbīnām. Kad Chokecherry un Sierra Madre projekts būs pabeigts, tas varētu saražot aptuveni 12 miljonus megavatstundu elektroenerģijas gadā, padarot to par valsts lielāko vēja parku.

Bet kā iegūt tik daudz vēja enerģijas tur, kur tas patiesībā ir vajadzīgs?

Denverā bāzētais uzņēmums, kura pamatā ir projekts, cer uzcelt virkni tērauda pārvades torņu, kas izstieptu augstsprieguma līdzstrāvas pārvades līniju 730 jūdzes pāri Amerikas rietumiem. Tas varētu nogādāt līdz 3000 megavatu Vaiomingas vēja enerģijas Kalifornijas, Nevadas un Arizonas elektroenerģijas tirgiem. Noslēdzot pareizos darījumus, pārvades līnija varētu arī piegādāt atpakaļ ar saules enerģiju saražoto elektroenerģiju, balansēšana Vaiomingas spēcīgais vēlās pēcpusdienas vējš ar Kalifornijas spožo dienas sauli.

Kā Vaiomingas vējš (zaļā krāsā) varētu līdzsvarot Kalifornijas saules enerģiju (sarkanā krāsā) visas jūnija dienas garumā. Avots: Wind Diversity Enhancement of Wyoming and California Wind Energy Projects, 2015. Jonathan Naughton, Wind Energy Research Center.

3 miljardu dolāru lielais TransWest Express pārraides projekts ir viena no nedaudzām piedāvātajām līdzstrāvas pārvades līnijām Amerikas Savienotajās Valstīs un viena no tālākajām plānošanas procesā. Tas uzsver šo lieljaudas līniju milzīgo solījumu pilnībā atraisīt atjaunojamās enerģijas potenciālu.

Pārraide nav seksīga (skatiet mūsu stāsta mākslu iepriekš). Tā ir pamata infrastruktūra. Gari vadi un augsti torņi (skatiet sadaļu Kā Blockchain varētu mums dot viedāku enerģijas tīklu).

Taču arvien vairāk pētījumu secina, ka valsts mēroga līdzstrāvas pārvades līniju tīkla izveide varētu palīdzēt ar atjaunojamiem avotiem aizstāt lielāko daļu ASV enerģijas ražošanas, piedāvājot, iespējams, ātrāko, lētāko un efektīvāko veidu, kā samazināt siltumnīcefekta gāzu emisijas.

Tomēr šo pārvades līniju izstrāde ir neticami laikietilpīga un dārga. TransWest projekts pirmo reizi tika ierosināts 2005. gadā, taču izstrādātājiem paveiksies iegūt galīgās atļaujas un nākamā gada beigās sākt netīrumu pārvietošanu.

Nav vienas aģentūras, kas būtu atbildīga par šādu projektu pārraudzību vai vadīšanu, ļaujot uzņēmumiem pārvietoties federālo, štatu, apgabalu un pilsētu jurisdikciju biezoknī, kas pārklājas — katrai no tām ir jāparaksta, lai projekts sāktu. Tā rezultātā tiek uzbūvētas dažas šādas pārvades līnijas.

Makro režģis

Līdzstrāva, kurā elektriskie lādiņi pastāvīgi plūst vienā virzienā, ir veca tehnoloģija. Par to un maiņstrāvu notika viena no pasaulē pirmajām tehnoloģiju standartu cīņām, sacenšoties Tomasam Edisonam ar savu bijušo protežē Nikola Teslu. Straumju karš sākot ar 1880. gadiem (skat. Edisona atriebība: līdzstrāvas jaudas pieaugums).

Maiņstrāva uzvarēja šajā agrīnajā karā, galvenokārt tāpēc, ka, pateicoties transformatoru attīstībai, tā spriegumu varēja palielināt tālsatiksmes pārraidei un pazemināt mājām un uzņēmumiem.

Taču virkne tehnoloģisku uzlabojumu ir būtiski palielinājuši līdzstrāvas funkcionalitāti, paverot jaunus elektroenerģijas tīkla projektēšanas un savienošanas veidus.

Sākot ar 1950. gadiem, daži uzņēmumi un valstis sāka izvietot nākamās paaudzes augstsprieguma līdzstrāvas pārvades līnijas. Šīs sistēmas varētu pārvadāt vairāk jaudas daudz tālāk nekā maiņstrāvas līnijas, kas cieš daudz vairāk zudumu lielākos attālumos. Būtiski, ka līdzstrāvas līnijas var izmantot arī, lai pārsūtītu enerģiju starp asinhronām maiņstrāvas sistēmām, piemēram, valsts trim galvenajiem reģionālajiem tīkliem, kas citādi nevar dalīt enerģiju.

Pēdējos divus gadus Aiovas štata universitātes inženierzinātņu profesors Džeimss Makkalijs ir pētījis labāko veidu, kā savienot šīs masīvās tīkla sistēmas Enerģētikas departamenta tīkla modernizācijas iniciatīvas ietvaros 220 miljonu dolāru apmērā.

Viens veids, kā atrisināt problēmu, ir paplašināt esošās savstarpējās pārveidošanas stacijas, lai nodrošinātu lielāku pārraides jaudu no austrumiem uz rietumiem. Šīs sistēmas nodrošina pārraidi starp diviem tīkliem, pārveidojot strāvu līdzstrāvā un pēc tam atkal atpakaļ maiņstrāvā vietā, kur tie šķērso šuvi.

Cita pieeja pievieno trīs punkta-punkta pārvades līnijas, kas virzās no austrumiem uz rietumiem, savienojot katra tīkla sirdi ar otra tīkla sirdi. Vēl viens risinājums ir tā sauktais garo līdzstrāvas pārvades līniju makro tīkls, kas aptver lielu valsts daļu. Tas iet augšup pa Floridas apgabalu, pāri dienvidiem, uz ziemeļiem līdz Sietlai, uz austrumiem līdz Mineapolisai un atpakaļ uz leju līdz Luiziānai, ar vairākām papildu līnijām, kas šķērso rietumus.

Saistīts stāsts

Saistīts stāsts Enerģētikas eksperti uzskata, ka blokķēdes tehnoloģija var atrisināt birokrātijas un datu pārvaldības problēmu jūkli.

McCalley un viņa komanda izstrādāja modeļus, lai simulētu katru no šiem scenārijiem 15 gadu periodā. Viņi atklāja, ka visi trīs demonstrēja spēcīgu ekonomisko atdevi, nodrošinot vismaz 2,50 USD ietaupījumu par katru pārvades sistēmā ieguldīto USD.

Izmantojot līdzstrāvas līnijas, tīkla operatoriem ir vairāk iespēju izmantot enerģijas avotus visas dienas garumā, ļaujot tiem izmantot, piemēram, lētu vēju divu štatu attālumā no maksimālā pieprasījuma, tā vietā, lai meklētu tuvējās, bet dārgākās dabasgāzes stacijas. dažas stundas. Fakts, ka reģioni var būt atkarīgi no enerģijas no attāliem štatiem, lai sasniegtu maksimālo pieprasījumu, arī nozīmē, ka tiem nav jābūvē tik daudz augstas izmaksas uz vietas.

No punkta līdz punktam līdzstrāvas pārraides scenārijs parādīja vislielāko tūlītējo ekonomisko atdevi pētījumā, kas tiks publicēts nākamajos mēnešos. Taču makrorežģa pieeja piedāvā daudz lielāku dublēšanu un noturību, nodrošinot, ka režģis turpina darboties, ja kāda līnija pazūd. Tas arī ļauj izveidot daudz vairāk atjaunojamās enerģijas ražošanas.

Makrotīkls sniedz jums ceļu uz visām šīm slodzēm un saista visus šos tirgus kopā, saka Deils Osborns, Midcontinent Independent System Operator (MISO), kas pirmo reizi izstrādāja sistēmu, pārvades plānošanas tehniskais direktors. Jūs saņemat visefektīvāko un zemāko izmaksu enerģiju.

Milzu baterijas

Valsts līdzstrāvas tīkls varētu arī palīdzēt samazināt emisijas līdz pat 80 procentiem zem 1990. gada līmeņa 15 gadu laikā, izmantojot komerciāli pieejamu tehnoloģiju un nepalielinot elektroenerģijas izmaksas, saskaņā ar iepriekšējo pētījums iekšā Dabas klimata pārmaiņas.

Pētnieki izveidoja idealizētu pārvades tīklu, kas savienoja 32 mezglus visā valstī, cita starpā savienojot hidroelektrostaciju Klusā okeāna ziemeļrietumos, saules enerģiju Kalifornijā, vēja enerģiju dienvidrietumos un kodolenerģiju austrumu krastā.

Valsts augstsprieguma līdzstrāvas pārvades tīkls, ko izstrādājis Vibrant Clean Energy.

Vienkāršiem vārdiem sakot, sistēma līdzsvaro atjaunojamo enerģijas avotu nepastāvību lielos attālumos, kas nozīmē, ka vienmēr kaut kur ir uzticama ražošana. Iespēja izmantot to no jebkura valsts stūra samazina enerģijas piegādes izmaksas pie maksimālā pieprasījuma, samazina nepieciešamo ražošanas apjomu jebkurā atsevišķā reģionā, samazina lieko ražošanu un novērš nepieciešamību izstrādāt dārgas tīkla mēroga uzglabāšanas sistēmas ( skatiet Serial Battery Entrepreneur's New Venture risina tīras enerģijas lielāko problēmu ).

Mēs būtībā iegūstam tik lielu akumulatoru, kādu vēlamies, bez maksas, saka Kristofers Kleks, viens no pētījuma vadošajiem autoriem un Vibrant Clean Energy izpilddirektors.

Super vadi

Dažas jaunās tehnoloģijas varētu vēl vairāk palielināt augstsprieguma līdzstrāvas pārvades priekšrocības.

Sprieguma avota pārveidotāji, kas izstrādāti 90. gados, ļauj pieslēgt jaudu jebkurā HVDC līniju punktā, nevis tikai divos gala punktos. Pašlaik tie nav plaši izplatīti, taču tie varētu nodrošināt vēl vairāk savstarpēji savienotu tīklu, nekā tas, ko izstrādāja MISO, savā topošajā grāmatā raksta Varuns Sivarams, Ārlietu padomes zinātnes un tehnoloģiju līdzstrādnieks. Saules pieradināšana .

Turklāt pētnieki pēta dažāda veida pusvadītājus, lai uzlabotu slēdžu un sprieguma pārveidotāju izmaksas un veiktspēju, saka Sivaram, un strādā pie supravadošiem kabeļiem, kas varētu palielināt jaudas jaudu un samazināt enerģijas zudumus gandrīz līdz nullei.

Ķīna virzās uz priekšu

Tikmēr Ķīna jau ir sākusi plašu tā saukto īpaši augsta sprieguma līdzstrāvas pārvades līniju izvēršanu, kas spēj pārraidīt aptuveni miljonu voltu.

Lielu daļu valsts pārvades būvniecības uzplaukuma ir izraisījuši centieni savienot enerģijas ražošanu, kas koncentrēta attālās ziemeļu provincēs, ar attāliem apdzīvotības centriem, un šī ģeogrāfiskā neatbilstība ir izraisījusi milzīgu saules un vēja enerģijas pārpalikumu. Bet, protams, tas atspoguļo arī faktu, ka Ķīnas enerģētikas attīstība īpaši nepalēninās publisku komentāru un ietekmes uz vidi ziņojumiem.

Ir jau a sauja līdzstrāvas pārvades līnijas Amerikas Savienotajās Valstīs un arvien vairāk priekšlikumu, tostarp New England Clean Power Link, kas transportētu 1000 megavatus atjaunojamās enerģijas no Kanādas uz Jaunangliju. Hjūstonas Clean Line Energy ir vismaz a pusducis priekšlikumu dažādos posmos, tostarp Plains un Eastern Clean Line, kas savieno Oklahomas rietumus ar tirgiem dienvidaustrumos, un Grain Belt Express Clean Line, kas stiepjas no Kanzasas līdz Indiānai.

The Eastern Alberta Transmission Line, augstsprieguma līdzstrāvas līnija Albertā, Kanādā.

Taču visi šie apstiprinājumu process norit lēnā tempā. Kopš projekta pārņemšanas 2008. gadā TransWest izstrādātāji ir ieguvuši atļauju divām trešdaļām līnijas ceļa, kas atrodas uz federālās zemes. Taču viņi joprojām strādā, lai pabeigtu apstiprinājumu saņemšanu no štatiem un privātajiem zemes īpašniekiem.

Clean Line piedāvāto Grain Belt līniju ir apstiprinājuši trīs no četriem štatiem, kurus tā šķērso, bet Misūri regulatori ir apstiprinājuši divas reizes to noraidīja .

Lielākā daļa izstrādātāju un enerģētikas politikas ekspertu saka, ka, lai paātrinātu šos projektus, ir vajadzīga federāla iestāde, kurai ir lielākas pilnvaras tos īstenot. A Ziņot Stenforda oktobrī publicēja vairākas iespējas, tostarp piešķirot Federālajai enerģētikas regulēšanas komisijai tādu pašu pārvades līniju atrašanās vietu, kāda tai jau ir pār dabasgāzes cauruļvadiem.

Bez skaidras, paredzamas atrašanās vietas noteikšanas pilnvaras būs ļoti grūti izveidot inteliģentu, visaptverošu HVDC tīklu, saka Dens Reihers, Steyer-Taylor Enerģētikas politikas un finanšu centra izpilddirektors Stenfordā, ziņojuma līdzautors.

Vēl viens būtisks izaicinājums liela attāluma pārraidei ir tas, ka komunālajiem uzņēmumiem ir maz motivācijas maksāt par šīm līnijām, piebilst MISO Osborn. Viņš saka, ka noteikumi būtu jāmaina, lai komunālie uzņēmumi varētu atgūt savus ieguldījumus un mudinātu tos sadarboties dažādos reģionos.

Bez papildu regulējuma maiņām un koncentrētas federālās varas mēs, visticamāk, redzēsim vairāk to, ko esam redzējuši: vienreizējus projektus, kuros ekonomika var strādāt, lai savienotu vienu konkrētu enerģijas avotu ar vienu konkrētu tirgu. Taču mēs, visticamāk, neredzēsim tādu integrētu tīklu kā MISO un citi.

Un bez tiem vai dažiem tīkla uzglabāšanas izrāvieniem atjaunojamie energoresursi, visticamāk, nekad nesasniegs savu potenciālu. Stacijas dažkārt ražos vairāk vēja vai saules enerģijas, nekā var izmantot vienotais tirgus, un tad cena samazinās, un sarūk stimuls pievienot vairāk atjaunojamās enerģijas. Un citreiz tie neradīs pietiekami daudz šim tirgum, liekot reģionam turpināt balstīties uz fosilā kurināmā ražotnēm.

Tātad jūs galu galā novirzāties no tā, kas būtu optimāls, un ilgtermiņā varat kaitēt atjaunojamiem energoresursiem, saka Kleks.

Saistīts stāsts

Saistīts stāsts Pasaulē, kurā ir vairāk elektronikas un saules enerģijas, maiņstrāva ir vajadzīga arvien mazāk.

Viena lieta, ko tiešās strāvas līnijas sniedz, vismaz dažos gadījumos, ir spēcīgs abu partiju atbalsts. Faktiski Trampa pārejas komanda iesniedza vairākus pārraides priekšlikumus prioritāšu saraksts ārkārtas un nacionālās drošības projektiem, tostarp TransWest.

Daļēji tas varētu būt tāpēc, ka pašas līnijas samazina izmaksas un saista tirgus pat tad, ja tās piegādā elektroenerģiju no oglēm vai dabasgāzes, nevis no atjaunojamiem avotiem. Bet vēl viens faktors gandrīz noteikti ir tas, ka uzņēmumi, kas piedāvā šādas līnijas, dažreiz ir Republikāņu partijas atbalstītāji. Proti, miljardierim un lielākajam GOP donoram Filipam Anšucam pieder uzņēmums aiz Vaiomingas vēja parka un TransWest līnijas.

Tas var nozīmēt, ka HVDC pārraide varētu būt viena no nedaudzajām jomām līdzās progresīvai kodolenerģijai, kurā tīras enerģijas atbalstītāji varētu strādāt kopā ar Trump administrāciju, lai sasniegtu kopīgu mērķi.

Tomēr jau notiek juridiskas cīņas, kas pārbaudīs, cik lielas pilnvaras ir federālajām iestādēm šajos jautājumos. Iesniegušas vairākas grupas, kas pārstāv Arkanzasas zemes īpašniekus sūdzība ASV apgabaltiesā, apstrīdot Enerģētikas departamenta 2005. gada likuma izmantošanu, lai veicinātu Clean Line’s Plains un Eastern projektu.

Līdzīgi gadījumi, visticamāk, parādīsies, izmēģinot citas jaunas pieejas. Taču Clean Line prezidents Maikls Skelijs saka, ka uzņēmums iegulda lielus ieguldījumus, lai uzvarētu šajās cīņās un radītu juridiskos precedentus, kas nepieciešami citu projektu virzīšanai.

Mūsu devīze ir neatstāt nevienu advokātu biroju, viņš saka.

paslēpties