Вітер і сонячна енергія можуть замінити вугільну енергетику в Техасі

Техас може бути моделлю для нації про те, як ефективно замінити вугілля на вітер і сонячну енергію для енергетичних потреб штату при досягненні екологічних цілей, згідно з новим дослідженням інженерів Університету Райса.

Нова робота під керівництвом інженера-еколога Деніела Коена і старшого майора комп'ютерних наук Річарда Морзе з Інженерної школи Джорджа Р. Брауна Райса використовує моделювання оптимізації для виявлення найменш витратних комбінацій пропонованих вітрових і сонячних проектів з потенціалом для заміни вугільної генерації електроенергії в Техасі.

Як стверджують автори в статті, яка з'являється в журналіПоновлювані джерела енергії: вітер, вода і сонячна енергіяПростіше кажучи, не завжди вітряно і не завжди сонячно, але майже завжди вітряно або сонячно десь у Техасі.

Коен сказав, що це може дозволити вітру і сонячній енергії замінити майже весь видобуток вугілля, особливо якщо вітрові та сонячні проекти розташовані в місцях, які забезпечують додатковий вихід. Нова стаття ґрунтується на дослідженні 2018 року з його лабораторії.

"Ця стаття дійсно про те, як ми можемо перейти від вугілля якомога швидше", - сказав Коен, доцент кафедри цивільної та екологічної інженерії. Техас як і раніше спалює більше вугілля і викидає більше діоксиду сірки та інших забруднень, ніж будь-який інший штат. Незважаючи на те, що перехід неминучий, вкрай важливо, щоб ми якомога швидше відключилися від вугілля, щоб поліпшити якість повітря і здоров'я».

"Очищення енергії, яку ми використовуємо для влади суспільства, є однією з найважливіших речей, які ми повинні зробити", - сказав Морс, який виграв конкурс меморіальних плакатів Малкольма Вердикту на Техаському енергетичному саміті в 2020 році за свою роботу над проектом. "Професор Коен рекламував його як математичний проект, і це моє походження, тому можливість допомогти з проектом інтеграції чистої енергії була дуже цікавою для мене".

Кілька великих вугільних електростанцій Техасу закрилися в 2018 році, а більшість заводів, що залишилися, працювали набагато нижче потужності, в тому числі на тлі відключень під час заморожування в лютому 2021 року. Дослідження команди показало, що лише третина вітрових і сонячних проектів, вже запропонованих Раді з електричної надійності Техасу до червня 2020 року, може замінити майже всю вугільну генерацію штату. З червня 2020 року побудовано десятки таких проектів, а черга запропонованих сонячних проектів зросла вдвічі.

Ключем до успіху для вітру і сонця стане розширення ліній електропередач, що з'єднують найвітряніші і сонячні частини штату з містами.

"У Техасі це найбільше вузьке місце, яке уповільнює зростання вітру і сонця", - сказав Коен. "Двопартійний законопроект про інфраструктуру, який був прийнятий в минулому році, є хорошим початком, але не має достатнього фінансування для передачі. Крім того, не підключаючись до інших мереж, Техас втратив можливості продавати надлишки вітрової та сонячної енергії іншим штатам.

Коен зазначив, що природний газ буде залишатися критичним для надійності електроенергії Техасу в найближчій перспективі, особливо в той час, як ERCOT працює над відновленням після заморожування 2021 року. Однак додаткове розміщення вітрових і сонячних електростанцій може зменшити потребу в природному газі та зберіганні та усунути потребу у вугіллі, сказав він. Дослідження показує, що енергія вітру з Західного Техасу, як правило, досягає піку вночі, в той час як вітер Південного Техасу досягає піку з морськими бризами в літні дні і ввечері. Разом з денною сонячною енергією ці додаткові джерела можуть охоплювати більшість, але не всі години року.

"Навіть при додатковому сидінні все одно будуть години, коли сонце не світить, а вітер не дме", - сказав Коен. "Історично головною проблемою були літні дні, коли кондиціонери працюють повний вибух, а іноді і глибоке заморожування. Сонячні та прибережні вітри добре працюють під час літніх піків, але можуть мати затишшя в деякі вечори, коли нам знадобиться щось інше, щоб втрутитися».

Він сказав, що ліквідація вугілля з техаської мережі - це лише питання часу. "Я думаю, що жодна з енергетичних компаній не хоче працювати на вугільних електростанціях в довгостроковій перспективі", - сказав Коен. Вони брудніші і дорожчі в експлуатації, ніж будівництво вітрових і сонячних проектів з нуля, і більшість комунальних компаній тепер планують досягти нульових викидів вуглецю до 2050 року, якщо не раніше.

"Можливо, через це вони не інвестували в модернізацію своїх вугільних електростанцій, багато з яких старше 40 років і не дуже ефективні", - сказав він.

Співавторами статті є бакалавр цивільного будівництва Райса майор Сара Сальваторе та випускниця Джоанна Слюсаревич, яка зараз є аспіранткою Університету Карнегі-Меллона.

Енергетичний фонд підтримав дослідження.

Руди.

"Можливо, через це вони не інвестували в модернізацію своїх вугільних електростанцій, багато з яких старше 40 років і не дуже ефективні", - сказав він.

Співавторами статті є бакалавр цивільного будівництва Райса майор Сара Сальваторе та випускниця Джоанна Слюсаревич, яка зараз є аспіранткою Університету Карнегі-Меллона.

Енергетичний фонд підтримав дослідження.