Οι ερευνητές πήραν τη βασική αδυναμία των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και την έκαναν υπερδύναμη

Όταν ανέλυσαν την προσφορά ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και τη ζήτηση ενέργειας σε εξαιρετικά λεπτή κλίμακα, η ομάδα ανακάλυψε τεράστιες νέες ευκαιρίες για ένα χαμηλού κόστους, αξιόπιστο πράσινο δίκτυο.

 
Μια νέα μελέτη ( anthropocenemagazine.org ) δείχνει ότι η προσεκτική χωροθέτηση εγκαταστάσεων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, λαμβάνοντας υπόψη την μεταβλητότητα του ανέμου και του ήλιου, μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος του πράσινου δικτύου. Χρησιμοποιώντας δεδομένα υψηλής ανάλυσης, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η βέλτιστη τοποθέτηση των εγκαταστάσεων δεν είναι απαραίτητα εκεί που υπάρχει η μέγιστη παραγωγή ενέργειας ετησίως, αλλά εκεί που καλύπτονται οι ανάγκες ζήτησης σε συγκεκριμένες ώρες της ημέρας. Αυτό μειώνει την ανάγκη για ακριβή συστήματα αποθήκευσης ενέργειας και βελτιώνει την αξιοπιστία του συστήματος. Η μελέτη επικεντρώνεται σε τρεις περιοχές των ΗΠΑ, και αποτελεί βάση για μελλοντική έρευνα που θα λάβει υπόψη και την κλιματική αλλαγή.

 
Ποια είναι η βασική ιδέα της νέας έρευνας σχετικά με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας; Η βασική ιδέα είναι ότι η μεταβλητότητα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως ο άνεμος και ο ήλιος, μπορεί να μετατραπεί από αδυναμία σε πλεονέκτημα. Μέσω της λεπτομερούς χωροχρονικής ανάλυσης, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η στρατηγική τοποθέτηση εγκαταστάσεων ανανεώσιμης ενέργειας μπορεί να μεγιστοποιήσει την διαθέσιμη ενέργεια και να ελαχιστοποιήσει την ανάγκη για αποθήκευση ενέργειας μέσω μπαταριών, αξιοποιώντας τη συμπληρωματικότητα μεταξύ των διαφόρων πηγών. Όταν ο ήλιος δεν λάμπει σε μια περιοχή, ο άνεμος μπορεί να πνέει σε κάποια άλλη κοντινή περιοχή.

Πώς διαφέρει η νέα προσέγγιση από τις τρέχουσες μεθόδους σχεδιασμού ανανεώσιμης ενέργειας;

Οι τρέχουσες μέθοδοι συνήθως περιλαμβάνουν γενικό σχεδιασμό για την κατασκευή ενός συγκεκριμένου αριθμού αιολικών πάρκων σε μια χώρα ή την επίτευξη ενός συγκεκριμένου ποσοστού ενέργειας από ηλιακή ενέργεια. Η τοποθέτηση των εγκαταστάσεων γίνεται από μεμονωμένους κατασκευαστές ή εταιρείες κοινής ωφέλειας με γνώμονα τη μεγιστοποίηση της συνολικής ηλιακής ή αιολικής ενέργειας. Η νέα προσέγγιση, αντίθετα, χρησιμοποιεί δεδομένα υψηλής ανάλυσης και εξετάζει τη χωροχρονική μεταβλητότητα για να τοποθετήσει τις εγκαταστάσεις εκεί που η παραγωγή ενέργειας ευθυγραμμίζεται καλύτερα με τη ζήτηση, μειώνοντας το συνολικό κόστος του συστήματος.

Πώς χρησιμοποιούνται τα δεδομένα υψηλής ανάλυσης στη νέα προσέγγιση;

Τα δεδομένα υψηλής ανάλυσης, τόσο μετεωρολογικά όσο και δεδομένα ενεργειακού συστήματος, χρησιμοποιούνται για να καθορίσουν τις πιο οικονομικά αποδοτικές τοποθεσίες για την κατασκευή ηλιακών και αιολικών πάρκων. Η λεπτομερής απεικόνιση της μεταβλητότητας των ανανεώσιμων πόρων επιτρέπει τον εντοπισμό συμπληρωματικών πηγών και την βέλτιστη ευθυγράμμιση της προσφοράς με τη ζήτηση. Αυτή η προσέγγιση δίνει την δυνατότητα τοποθέτησης των εγκαταστάσεων σε σημεία που μεγιστοποιούν την αξιοποίηση των διαθέσιμων πόρων.

Τι ανακάλυψαν οι ερευνητές σχετικά με την τοποθέτηση αιολικών πάρκων σε Νέα Αγγλία και Τέξας;

Στη Νέα Αγγλία, τα αιολικά πάρκα δεν πρέπει απαραίτητα να τοποθετούνται στα πιο ανεμώδη σημεία συνολικά, αλλά σε μέρη που έχουν αξιόπιστο άνεμο τη νύχτα, όταν η ηλιακή ενέργεια δεν είναι διαθέσιμη. Στο Τέξας, τα αιολικά πάρκα πρέπει να τοποθετούνται στο δυτικό τμήμα της πολιτείας, όπου έχει άνεμο το πρωί, καθώς και κατά μήκος της ακτής του Κόλπου, όπου ο άνεμος είναι ισχυρότερος το απόγευμα.

Ποια είναι η σημασία της συμπληρωματικότητας των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας; Η συμπληρωματικότητα αναφέρεται στην χρήση διαφορετικών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για την εξισορρόπηση της προσφοράς και της ζήτησης, λαμβάνοντας υπόψη τη μεταβλητότητά τους στο χρόνο και στον χώρο. Για παράδειγμα, όταν η ηλιακή ενέργεια δεν είναι διαθέσιμη, η αιολική ενέργεια μπορεί να παρέχει την απαιτούμενη ισχύ και αντιστρόφως. Με την συνδυασμένη αξιοποίηση των πόρων και τη στρατηγική τοποθέτηση, μειώνεται η ανάγκη για δαπανηρή αποθήκευση ενέργειας ή χρήση ορυκτών καυσίμων τις ώρες αιχμής.

Ποιος είναι ο ρόλος του χρονικού παράγοντα στην ανάλυση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας;

Η ανάλυση των διακυμάνσεων στην προσφορά ανανεώσιμης ενέργειας και στη ζήτηση ενέργειας σε διάστημα 24 ωρών έχει σημαντικό αντίκτυπο στη μείωση του συνολικού κόστους του ενεργειακού συστήματος. Η λεπτομερής παρακολούθηση των μεταβολών και η ευθυγράμμιση των ενεργειακών πηγών με τη ζήτηση σε πραγματικό χρόνο μεγιστοποιούν την αποδοτικότητα και την αξιοπιστία του συστήματος.

Λαμβάνει υπόψη η μελέτη την κλιματική αλλαγή;

Η ανάλυση δεν λαμβάνει ακόμη υπόψη την κλιματική αλλαγή. Οι ερευνητές σχεδιάζουν να αναλύσουν στο μέλλον πώς η κλιματική αλλαγή μπορεί να επηρεάσει την παραγωγή και τη ζήτηση ενέργειας και αν θα πρέπει να σχεδιαστούν διαφορετικά τα συστήματα απανθρακοποίησης για να ελαχιστοποιηθεί το κόστος και να μεγιστοποιηθεί η ανθεκτικότητα.

Ποια είναι η σημασία της χωρικής ανάλυσης υψηλής ανάλυσης στην επιλογή θέσης εγκατάστασης;

Η χωρική ανάλυση υψηλής ανάλυσης επιτρέπει την ακριβέστερη τοποθέτηση των εγκαταστάσεων ανανεώσιμης ενέργειας για να βρεθεί η καλύτερη αντιστοίχιση με τη μεταβαλλόμενη ζήτηση ενέργειας, μειώνοντας τα συνολικά κόστη του συστήματος. Μια τυπική, χονδρική κλίμακα σχεδιασμού θα έχανε τη δυνατότητα εντοπισμού συμπληρωματικών πηγών. Αυτό δείχνει ότι η λεπτομερής χωρική ανάλυση είναι απαραίτητη για την αξιοποίηση των πλεονεκτημάτων της μεταβλητότητας και της συμπληρωματικότητας των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

 
Πώς η χωροταξία ΑΠΕ βελτιστοποιεί την αξιοπιστία του δικτύου

Η χωροταξία των ΑΠΕ βελτιστοποιεί την αξιοπιστία του δικτύου μέσω της εκμετάλλευσης της μεταβλητότητας των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Αντί να θεωρείται μειονέκτημα, η μεταβλητότητα αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εξισορροπηθεί η προσφορά και η ζήτηση ενέργειας σε χρόνο και χώρο.

Συγκεκριμένα, η χωροθέτηση των εγκαταστάσεων ΑΠΕ δεν πρέπει να γίνεται απλώς με γνώμονα τη μέγιστη συνολική ηλιοφάνεια ή αιολική ενέργεια, αλλά και με γνώμονα τη χρονική στιγμή που υπάρχει ζήτηση. Για παράδειγμα, οι ανεμογεννήτριες μπορούν να τοποθετηθούν σε περιοχές που έχουν ισχυρούς ανέμους τη νύχτα, όταν η ηλιακή ενέργεια δεν είναι διαθέσιμη. Αυτή η συμπληρωματικότητα μεταξύ διαφορετικών πηγών ΑΠΕ μειώνει την ανάγκη για δαπανηρή αποθήκευση ενέργειας σε μπαταρίες και για στροφή σε ορυκτά καύσιμα όταν υπάρχει υψηλή ζήτηση.

Μια μελέτη εξέτασε την χωροθέτηση εγκαταστάσεων ηλιακής και αιολικής ενέργειας σε τρεις περιοχές των ΗΠΑ (Καλιφόρνια, Τέξας και Νέα Αγγλία). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η βελτιστοποίηση της χωροθέτησης με βάση δεδομένα υψηλής ανάλυσης μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος του ενεργειακού συστήματος. Στη Νέα Αγγλία, για παράδειγμα, οι ανεμογεννήτριες θα πρέπει να τοποθετηθούν σε μέρη που έχουν ισχυρούς ανέμους τη νύχτα, ενώ στο Τέξας οι ανεμογεννήτριες θα πρέπει να τοποθετηθούν στο δυτικό τμήμα για τους ανέμους το πρωί και κατά μήκος των ακτών του Κόλπου για τους ανέμους το απόγευμα.

Η μελέτη αυτή χρησιμοποιεί δεδομένα καιρού και ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας με ανάλυση λίγων χιλιομέτρων. Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει την ακριβέστερη τοποθέτηση των εγκαταστάσεων ΑΠΕ ώστε να ταιριάζουν καλύτερα με την μεταβαλλόμενη ζήτηση ενέργειας και έτσι μειώνεται το συνολικό κόστος του συστήματος. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η ανάλυση δεδομένων υψηλής ανάλυσης είναι απαραίτητη για την βελτιστοποίηση της συμπληρωματικότητας των ανανεώσιμων πηγών, και η εξισορρόπηση των διακυμάνσεων της προσφοράς και της ζήτησης είχε μεγαλύτερο αντίκτυπο από ό,τι αναμενόταν όσον αφορά τη μείωση του κόστους.

Επιπλέον, οι ερευνητές σημειώνουν ότι η κλιματική αλλαγή μπορεί να επηρεάσει την παραγωγή και τη ζήτηση ενέργειας. Ως εκ τούτου, τα επόμενα βήματα πρέπει να αναλύσουν το πώς θα πρέπει να σχεδιαστούν τα συστήματα ενέργειας σε ένα μεταβαλλόμενο κλίμα για να ελαχιστοποιηθεί το κόστος και να μεγιστοποιηθεί η ανθεκτικότητα.