Техас может стать образцом для страны в том, как эффективно заменить уголь ветром и солнцем для удовлетворения энергетических потребностей штата при соблюдении экологических целей, согласно новому исследованию, проведенному инженерами Университета Райса.
Новая работа под руководством инженера-эколога Дэниела Коэна и старшего специалиста по компьютерным наукам Ричарда Морса из Инженерной школы имени Джорджа Р. Брауна Райса использует оптимизационное моделирование для определения наименее затратных комбинаций предлагаемых ветровых и солнечных проектов с потенциалом заменить угольную энергетику в Техасе.
Как заявляют авторы в статье, опубликованной в журнале Renewables: Wind, Water, and Solar, «Проще говоря, не всегда ветрено и не всегда солнечно, но где-то в Техасе почти всегда ветрено или солнечно.."
Коэн сказал, что это может позволить ветровой и солнечной энергии заменить почти всю добычу угля, особенно если проекты ветряной и солнечной энергии будут расположены в местах, которые обеспечивают дополнительную производительность. Новая статья основана на исследовании его лаборатории, проведенном в 2018 году.
«Эта статья действительно о том, как мы можем максимально быстро отказаться от угля», - сказал Кохан, доцент кафедры гражданского и экологического строительства. «Техас по-прежнему сжигает больше угля и выбрасывает больше диоксида серы и других загрязняющих веществ, чем любой другой штат. Несмотря на то, что переход неизбежен, крайне важно, чтобы мы как можно быстрее отказались от угля, чтобы улучшить качество воздуха и здоровье».
«Очистка энергии, которую мы используем для питания общества, является одной из самых важных вещей, которые нам нужно сделать», - сказал Морс, который выиграл конкурс плакатов в память о Малкольме Вердикте на Техасском энергетическом саммите в 2020 году за свою работу. на проекте.«Профессор Кохан рекламировал его как проект по обучению математике, и это мой опыт, поэтому возможность помочь с проектом интеграции чистой энергии была для меня очень интересной».
Несколько крупных угольных электростанций в Техасе закрылись в 2018 году, а большинство оставшихся электростанций работали намного ниже своих возможностей, в том числе из-за перебоев во время заморозков в феврале 2021 года. Исследование группы показало, что только треть ветровых и солнечных проектов, уже предложенных Совету по надежности электроснабжения Техаса к июню 2020 года, могут заменить почти всю угольную генерацию штата. С июня 2020 года были построены десятки таких проектов, а очередь предлагаемых солнечных проектов удвоилась.
Ключом к успеху ветровой и солнечной энергетики станет расширение линий электропередач, соединяющих самые ветреные и солнечные части штата с городами.
«В Техасе это самое большое узкое место, замедляющее рост ветровой и солнечной энергии», - сказал Кохан. «Двухпартийный законопроект об инфраструктуре, принятый в прошлом году, является хорошим началом, но для передачи недостаточно средств. Кроме того, не подключаясь к другим сетям, Техас упустил возможность продавать излишки энергии ветра и солнца другим штатам».
Кохан отметил, что природный газ будет по-прежнему иметь решающее значение для надежности электроснабжения Техаса в ближайшем будущем, особенно в связи с тем, что ERCOT работает над восстановлением после заморозков 2021 года. Однако дополнительное размещение ветряных и солнечных электростанций может снизить потребность в природного газа и хранения и устранить потребность в угле, сказал он. Исследование показывает, что ветровая энергия из Западного Техаса, как правило, достигает пика в ночное время, в то время как ветер из Южного Техаса достигает пика с морскими бризами летними днями и вечерами. Вместе с дневным солнцем эти дополнительные источники могут охватывать большую часть, но не все часы года.
«Даже при наличии дополнительных мест все равно будут часы, когда солнце не светит и ветер не дует», - сказал Кохан. «Исторически сложилось так, что основной проблемой были летние дни, когда кондиционеры работали на полную мощность, а иногда и сильные морозы. Солнечные и прибрежные ветры хороши во время летних пиков, но могут быть затишья в некоторые вечера, когда нам нужно что-то еще, чтобы включиться."
Он сказал, что устранение угля из энергосистемы Техаса - это лишь вопрос времени. «Я думаю, что ни одна из энергетических компаний не хочет эксплуатировать угольные электростанции в долгосрочной перспективе», - сказал Коэн. «Они грязнее и дороже в эксплуатации, чем строительство ветряных и солнечных электростанций с нуля, и у большинства коммунальных компаний теперь есть планы достичь нулевых выбросов углерода к 2050 году, если не раньше..
«Возможно, из-за этого они не инвестируют в модернизацию своих угольных электростанций, многим из которых более 40 лет и они не очень эффективны», - сказал он..
Соавторами статьи являются Сара Сальваторе, выпускник бакалавриата в области гражданского строительства Райс, и выпускница Джоанна Слусаревич, которая сейчас учится в магистратуре Университета Карнеги-Меллона.
Энергетический фонд поддержал исследование.