Kaip nugabenti Vajomingo vėją į Kaliforniją ir sumažinti 80 % JAV išmetamo anglies dioksido

Adani

Kelios mylios į pietus nuo Rolinso, Vajomingo valstijoje, galvijų fermoje, esančioje į rytus nuo Kontinentinio takoskyro, statybų brigados pradėjo tiesti kelius ir aikšteles, kurios ilgainiui galėtų paremti iki 1000 vėjo turbinų. Kai projektas „Chokecherry“ ir „Sierra Madre“ bus baigtas, jis kasmet galėtų pagaminti apie 12 milijonų megavatvalandžių elektros energijos, todėl tai bus didžiausias vėjo jėgainių parkas šalyje.

Bet kaip gauti tiek vėjo energijos ten, kur jos iš tikrųjų reikia?

Denveryje įsikūrusi įmonė, atsakinga už projektą, tikisi pastatyti daugybę plieninių perdavimo bokštų, kurie nutiestų aukštos įtampos nuolatinės srovės perdavimo liniją 730 mylių per Amerikos vakarus. Jis galėtų tiekti net 3000 megavatų Vajomingo vėjo energijos į Kalifornijos, Nevados ir Arizonos elektros rinkas. Sudarius tinkamus sandorius, perdavimo linija taip pat galėtų grąžinti saulės energiją pagamintą elektros energiją, balansavimas Galingi Vajomingo vėlyvos popietės vėjai su ryškia Kalifornijos dienos saule.

Kaip Vajomingo vėjas (žalia spalva) gali subalansuoti Kalifornijos saulės energiją (raudona spalva) visą birželio dieną. Šaltinis: Wind Diversity Enhancement of Wyoming and California Wind Energy Projects, 2015. Jonathan Naughton, Wind Energy Research Center.

3 milijardų dolerių vertės „TransWest Express“ perdavimo projektas yra viena iš kelių siūlomų nuolatinės srovės perdavimo linijų Jungtinėse Valstijose ir viena iš tolimiausių planavimo procese. Tai pabrėžia didžiulį šių didelio pajėgumo linijų pažadą išnaudoti visą atsinaujinančios energijos potencialą.

Perdavimas nėra seksualus (žr. mūsų istorijos meną aukščiau). Tai pagrindinė infrastruktūra. Ilgi laidai ir aukšti bokštai (žr. Kaip Blockchain galėtų mums suteikti protingesnį energijos tinklą).

Tačiau vis daugiau tyrimų daro išvadą, kad visos šalies masto nuolatinės srovės perdavimo linijų tinklo sukūrimas galėtų padėti atsinaujinantiems šaltiniams pakeisti didžiąją dalį JAV energijos gamybos, o tai būtų bene greičiausias, pigiausias ir efektyviausias būdas sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą.

Tačiau šių perdavimo linijų kūrimas yra neįtikėtinai daug laiko ir brangus. TransWest projektas pirmą kartą buvo pasiūlytas 2005 m., tačiau kūrėjams pasiseks gauti galutinius leidimus ir kitų metų pabaigoje pradėti nešvarumus.

Nėra vienos agentūros, atsakingos už tokių projektų priežiūrą ar vykdymą, todėl įmonės turi naršyti federalinių, valstijų, apygardų ir miestų jurisdikcijų tankmėje – kiekviena iš jų turi pasirašyti, kad projektas būtų pradėtas. Todėl kada nors nutiesta nedaug tokių perdavimo linijų.

Makro tinklelis

Nuolatinė srovė, kai elektros krūviai nuolat teka viena kryptimi, yra sena technologija. Dėl jo ir kintamosios srovės vyko vienas iš pirmųjų pasaulyje technologijų standartų mūšių, supriešindamas Thomasą Edisoną ir jo buvusią protegę Nikola Tesla. Srovių karas pradedant nuo 1880-ųjų (žr. Edisono kerštas: DC galios kilimas).

AC laimėjo šį ankstyvą karą daugiausia dėl to, kad dėl transformatorių plėtros jos įtampa galėjo būti padidinta tolimojo perdavimo atveju ir sumažinta namams ir įmonėms.

Tačiau daugybė technologinių patobulinimų iš esmės padidino nuolatinės srovės funkcionalumą, atverdami naujus elektros tinklo projektavimo ir sujungimo būdus.

Nuo šeštojo dešimtmečio kai kurios įmonės ir šalys pradėjo diegti naujos kartos aukštos įtampos nuolatinės srovės perdavimo linijas. Šios sistemos gali nešti daugiau energijos daug toliau nei kintamosios srovės linijos, kurios patiria daug daugiau nuostolių didesniais atstumais. Labai svarbu, kad nuolatinės srovės linijos taip pat gali būti naudojamos perduodant energiją tarp asinchroninių kintamosios srovės sistemų, tokių kaip trys pagrindiniai šalies regioniniai tinklai, kurie kitaip negali pasidalyti galia.

Pastaruosius dvejus metus Jamesas McCalley, Ajovos valstijos universiteto inžinerijos profesorius, tyrinėjo geriausią būdą sujungti šias didžiules tinklo sistemas, vykdydamas Energetikos departamento 220 mln. USD vertės tinklo modernizavimo iniciatyvą.

Vienas iš būdų išspręsti problemą yra išplėsti esamas jungiamąsias konversijos stotis, kad būtų užtikrintas didesnis perdavimo iš rytų į vakarus pajėgumas. Šios sistemos leidžia perduoti ryšį tarp dviejų tinklų, paverčiant maitinimą į nuolatinę ir vėl atgal į kintamąją toje vietoje, kur jie kerta siūlę.

Kitas metodas prideda tris tiesiogines perdavimo linijas, einančias iš rytų į vakarus, jungiančias kiekvieno tinklo širdį su kito. Dar vienas sprendimas yra vadinamasis makro tinklelis iš ilgų nuolatinės srovės perdavimo linijų, apimančių didelę šalies dalį. Jis driekiasi Floridos kanalu, per pietus, į šiaurę iki Sietlo, į rytus iki Mineapolio ir atgal į Luizianą, o vakarus kerta kelios papildomos linijos.

Susijusi istorija

Susijusi istorija Energetikos ekspertai mano, kad „blockchain“ technologija gali išspręsti biurokratijos ir duomenų valdymo problemų labirintą.

McCalley ir jo komanda sukūrė modelius, skirtus modeliuoti kiekvieną iš šių scenarijų per 15 metų. Jie nustatė, kad visi trys įrodė didelį ekonominį pelną, sutaupydami bent 2,50 USD už kiekvieną į perdavimo sistemą investuotą 1 USD.

Naudodami nuolatinės srovės linijas, tinklų operatoriai turi daugiau energijos šaltinių galimybių visą dieną, o tai leidžia, pavyzdžiui, pigiu vėjo energijos šaltiniu už dviejų valstijų didžiausios paklausos metu, o ne kreiptis į netoliese esančias, bet brangesnes gamtinių dujų jėgaines. keletas valandų. Tai, kad regionai gali priklausyti nuo energijos iš tolimų valstybių, kad jų paklausa būtų didžiausia, taip pat reiškia, kad jiems nereikia kurti tiek daug brangios energijos vietoje.

Nuolatinės srovės perdavimo iš taško į tašką scenarijus parodė didžiausią tiesioginę ekonominę grąžą tyrime, kuris bus paskelbtas artimiausiais mėnesiais. Tačiau makro tinklelio metodas siūlo daug didesnį dubliavimą ir atsparumą, užtikrindamas, kad tinklas veiktų, jei kuri nors linija nutrūktų. Tai taip pat leidžia sukurti daug daugiau atsinaujinančios energijos gamybos.

Makro tinklelis suteikia greitkelį į visas šias apkrovas ir sujungia visas tas rinkas, sako Dale'as Osbornas, Midcontinent Independent System Operator (MISO), kuris pirmasis sukūrė sistemą, perdavimo planavimo techninis direktorius. Jūs gaunate efektyviausią ir pigiausią energiją.

Milžiniškos baterijos

Nacionalinis nuolatinės srovės tinklas taip pat galėtų padėti sumažinti išmetamųjų teršalų kiekį iki 80 procentų, palyginti su 1990 m. lygiu per 15 metų, naudojant komerciškai prieinamas technologijas ir nepadidinant elektros sąnaudų, teigiama ankstesniame pranešime. studijuoti in Gamtos klimato kaita.

Tyrėjai sukūrė idealizuotą perdavimo tinklą, kuris sujungė 32 mazgus visoje šalyje, sujungdamas hidroelektrinę Ramiojo vandenyno šiaurės vakaruose, saulės energiją Kalifornijoje, vėjo energiją pietvakariuose ir branduolinę energiją rytinėje pakrantėje, be kitų šaltinių.

Nacionalinis aukštos įtampos nuolatinės srovės perdavimo tinklas, sukurtas Vibrant Clean Energy.

Paprasčiau tariant, sistema subalansuoja atsinaujinančių energijos šaltinių pertrūkius dideliais atstumais, o tai reiškia, kad visada kažkur yra patikima gamyba. Galimybė pasinaudoti juo iš bet kurio šalies kampelio sumažina energijos tiekimo didžiausią paklausą kainą, sumažina gamybos poreikį bet kurioje atskiroje vietovėje, sumažina gamybos perteklių ir nebereikia kurti brangių tinklo masto saugojimo sistemų ( žr. Serial Battery Entrepreneur's New Venture sprendžia didžiausią švarios energijos problemą ).

Iš esmės tokią didelę bateriją gauname nemokamai, sako Christopheris Clackas, vienas iš pagrindinių tyrimo autorių ir „Vibrant Clean Energy“ vadovas.

Super laidai

Kai kurios naujos technologijos gali dar labiau padidinti aukštos įtampos nuolatinės srovės perdavimo pranašumus.

Įtampos šaltinio keitikliai, sukurti 1990-aisiais, suteikia galimybę maitinti bet kuriame HVDC linijų taške, o ne tik dviejuose galiniuose taškuose. Dabar jie nėra plačiai naudojami, tačiau jie galėtų sudaryti dar labiau tarpusavyje sujungtą tinklą nei tas, kurį sukūrė MISO, savo būsimoje knygoje rašo Varunas Sivaramas, Užsienio santykių tarybos mokslo ir technologijų bendradarbis. Saulės prisijaukinimas .

Be to, mokslininkai tiria įvairių tipų puslaidininkius, kad pagerintų grandinės pertraukiklių ir įtampos keitiklių kainą ir našumą, sako Sivaramas, ir dirba su superlaidžiais kabeliais, kurie galėtų padidinti galią ir sumažinti energijos nuostolius iki beveik nulio.

Kinija veržiasi į priekį

Tuo tarpu Kinija jau pradėjo plačiai diegti vadinamąsias itin aukštos įtampos nuolatinės srovės perdavimo linijas, galinčias perduoti apie milijoną voltų.

Didžiąją dalį šalies perdavimo statybos bumo lėmė pastangos sujungti energijos gamybą, sutelktą atokiose šiaurinėse provincijose, su tolimais gyventojų centrais, o tai lėmė geografinį neatitikimą, dėl kurio atsirado didžiulis saulės ir vėjo energijos perteklius. Tačiau, žinoma, tai taip pat atspindi faktą, kad Kinijos energetikos plėtra nelabai sulėtėja viešiems komentarams ir poveikio aplinkai ataskaitoms.

Jau yra a sauja nuolatinės srovės perdavimo linijų Jungtinėse Valstijose ir vis daugiau pasiūlymų, įskaitant Naujosios Anglijos švarios energijos jungtį, kuri iš Kanados į Naująją Angliją transportuotų 1000 megavatų atsinaujinančios energijos. Hiustono švarios linijos energija turi bent a pusšimtis pasiūlymų įvairiais etapais, įskaitant lygumą ir rytinę švariąją liniją, jungiančią vakarinę Oklahomą su pietryčių rinkomis, ir Grain Belt Express Clean Line, besitęsiančią nuo Kanzaso iki Indianos.

Rytų Albertos perdavimo linija, aukštos įtampos nuolatinės srovės linija Albertoje, Kanadoje.

Tačiau visa tai slenkančiu tempu vyksta patvirtinimo procese. Perėmę projektą 2008 m., TransWest kūrėjai užsitikrino leidimą dviem trečdaliams linijos trasos, kuri yra federalinėje žemėje. Tačiau jie vis dar dirba, kad užbaigtų valstybių ir privačių žemės savininkų patvirtinimus.

„Clean Line“ siūlomą grūdų juostos liniją patvirtino trys iš keturių valstijų, kurias ji kerta, tačiau Misūrio reguliavimo institucijos du kartus jį atmetė .

Dauguma kūrėjų ir energetikos politikos ekspertų teigia, kad norint paspartinti šiuos projektus reikia federalinės valdžios, turinčios didesnę galią juos įgyvendinti. A ataskaita Spalio mėn. Stanfordo paskelbtame pranešime buvo pabrėžta daugybė galimybių, įskaitant Federalinei energetikos reguliavimo komisijai suteikti tokią pačią perdavimo linijų vietą, kurią ji jau turi per gamtinių dujų vamzdynus.

Be aiškių, nuspėjamų vietos nustatymo įgaliojimų bus labai sunku sukurti išmanų, visapusį HVDC tinklą, sako Danas Reicheris, Steyer-Taylor energetikos politikos ir finansų centro Stanforde vykdomasis direktorius, ataskaitos bendraautoris.

Kitas svarbus tolimojo perdavimo iššūkis yra tai, kad komunalinės paslaugos turi mažai paskatų mokėti už šias linijas, priduria MISO Osbornas. Taisyklės turėtų būti pakeistos, kad komunalinės įmonės galėtų susigrąžinti savo investicijas ir paskatinti jas bendradarbiauti įvairiuose regionuose, sako jis.

Be papildomų reguliavimo pakeitimų ir koncentruotos federalinės valdžios greičiausiai pamatysime daugiau to, ką matėme: vienkartinius projektus, kurių metu ekonomika gali padėti prijungti vieną konkretų energijos šaltinį prie vienos konkrečios rinkos. Tačiau greičiausiai nepamatysime tokio integruoto tinklo, kokį numatė MISO ir kiti.

Be tų ar tam tikro tinklo saugojimo proveržio, atsinaujinantys energijos šaltiniai greičiausiai niekada neišnaudos viso savo potencialo. Elektrinės kartais pagamins daugiau vėjo ar saulės energijos, nei gali panaudoti bendra rinka, tada kaina krenta, o paskata gaminti daugiau atsinaujinančios energijos mažėja. O kitu metu jie negaus pakankamai energijos tai rinkai, todėl regionas bus verčiamas toliau remtis iškastinio kuro gamyklomis.

Taigi jūs nukrypstate nuo to, kas būtų optimalu, ir ilgainiui galite pakenkti atsinaujinantiems šaltiniams, sako Clackas.

Susijusi istorija

Susijusi istorija Pasaulyje, kuriame daugiau elektronikos ir saulės energijos, kintamosios srovės energijos reikia vis mažiau.

Vienas dalykas, kurį nuolatinės srovės linijos turi, bent jau kai kuriais atvejais, yra stiprus abiejų partijų palaikymas. Tiesą sakant, Trumpo pereinamojo laikotarpio komanda pateikė keletą perdavimo pasiūlymų prioritetų sąrašą nepaprastosios padėties ir nacionalinio saugumo projektų, įskaitant TransWest.

Taip gali būti iš dalies dėl to, kad pačios linijos sumažina išlaidas ir susieja rinkas, net jei jos tiekia elektrą iš anglies ar gamtinių dujų, o ne iš atsinaujinančių šaltinių. Tačiau kitas veiksnys beveik neabejotinai yra tai, kad tokias linijas siūlančios bendrovės kartais yra Respublikonų partijos rėmėjai. Pažymėtina, kad milijardierius ir pagrindinis GOP donoras Philipas Anschutzas valdo įmonę už Vajomingo vėjo jėgainių parko ir „TransWest“ linijos.

Tai gali reikšti, kad HVDC perdavimas gali būti viena iš nedaugelio sričių (greta pažangios branduolinės energijos), kurioje švarios energijos šalininkai galėtų bendradarbiauti su Trumpo administracija siekdami bendro tikslo.

Tačiau jau vyksta teisinės kovos, kurios patikrins, kiek galios federalinės institucijos turi šiais klausimais. Kelios grupės, atstovaujančios Arkanzaso žemės savininkams, pateikė pareiškimus skundas JAV apygardos teisme, ginčijančiame Energetikos departamento taikymą 2005 m. įstatyme, kad būtų skatinamas „Clean Line's Plains and Eastern“ projektas.

Tikėtina, kad panašių atvejų atsiras ir kiti nauji metodai. Tačiau „Clean Line“ prezidentas Michaelas Skelly sako, kad bendrovė daug investuoja, kad laimėtų šias kovas ir sukurtų teisinius precedentus, reikalingus kitiems projektams įgyvendinti.

Mūsų šūkis yra nepalikti jokios advokatų kontoros, sako jis.

paslėpti