태양열과 풍력은 에너지 저장 시스템과 관련하여 석탄 발전소와 경쟁합니다. AP 사진 / 멜 에반스

무 탄소 에너지 : 바람이 부는 해답인가? 아마도, 바람은 항상 불어 나지 않으며, 태양은 항상 빛을 발하지 않습니다. 풍력과 태양열에 의해 생성 된 에너지는 간헐적인데, 이는 생성 된 전기가 날씨에 따라 위아래로 상승한다는 것을 의미합니다.

그러나 전력 그리드의 출력은 소비자의 변화하는 두 번째 요구 사항과 일치하도록 제어 가능해야합니다. 따라서 바람과 태양 에너지의 간헐성은 전기 시스템의 운영상의 과제입니다.

에너지 저장은 간헐적 인 재생 에너지 문제에 대한 널리 인정 된 해결책입니다. 아이디어는 바람이 불 때 또는 에너지가 필요할 때 나중에 태양이 비치고있을 때 저장이 충전된다는 것입니다. 그리드의 저장 공간은 화학 전지 우리가 전자 기기에서 사용하는 것과 비슷하지만, 언덕 위로 물을 퍼 올리다. 저수지로 되돌아 가게 할 때 전기를 발생 시키거나 저장 및 배출 압축 공기 지하 동굴에서.

전기 그리드에서 가장 널리 사용되는 에너지 저장 방법은 오르막을 위로 펌핑 한 다음 전력 터빈을 가동하기 위해 피크 시간에이를 방출하는 것입니다. Vattenfall, CC BY-NC-ND

스토리지가 "녹색"기술이라는 관점에서 정부는 유틸리티 규모의 분산 형 에너지 저장 장치를 점점 더 많이 도입하고 있습니다. 예를 들어, 11 월 2017 뉴욕 주지사 앤드류 쿠 오모 (Andrew Cuomo)는 법안에 서명하여 2030에 의한 스토리지 채택 목표. 유사한 정책을 가진 다른주는 오레곤, 매사추세츠, 캘리포니아 및 메릴랜드입니다. Tesla와 같은 회사는 또한 깨끗한 기술로 스토리지 시스템을 브랜딩하고 있습니다.

그러나 대형 스토리지 시스템은 현재의 그리드에서 배출 가스를 줄입니까? 안에 최근의 연구, 우리는 이것이 반드시 필요한 것은 아니라는 것을 발견했습니다 - 전기 시스템이 얼마나 복잡한지를 생각해보십시오.

석탄의 역할

스토리지는 변화하는 수요를 충족시키기 위해 재생 에너지를 가능하게 할 수 있기 때문에 기술이 본질적으로 녹색이라고 가정합니다. 즉, 저장 및 재생 에너지를 그리드에 추가함으로써 온실 가스 배출량을 줄입니다. 컴퓨터가 교육 및 생산성 혜택을 제공 할 수 있다는 사실을 알게 된 다음 컴퓨터에서 수행하는 모든 작업이 교육적이거나 생산적이라고 가정 할 때와 비슷합니다. 에너지 저장 장치와 컴퓨터의 경우 사용 방법에 따라 다릅니다.

우리는 분석을 통해 스토리지를 추가하면 일부 그리드에서 탄소 배출량을 증가시킬 수 있음을 발견했습니다. 언뜻보기에는 반 직관이지만, 전기 그리드가 어떻게 작동 하는지를 고려할 때이 결과가 의미가 있습니다. 대체로 미국의 전체 그리드는 지역 서브 그리드 세트 패치 워크 퀼트처럼 미국을 덮고 있습니다.

테슬라의 Elon Musk CEO는 2015의 전기 그리드 용 배터리를 소개합니다. AP 사진 / 링고 HW Chiu

에너지 저장은 석탄 또는 천연 가스 발전소와 같은 굴뚝 배출이 없습니다. 그러나 새로운 저장 장치는 그리드의 다른 발전소 운영에 영향을 미치므로 해당 지역에 전기를 공급하는 발전소 유형에 따라 탄소 배출량이 증가 또는 감소하게됩니다.

대부분의 경우 미국의 스토리지 시스템은 이익을 극대화하기 위해 운영됩니다. 이를 위해 스토리지는 "낮은 가격으로 판매량이 많습니다."전력 수요는 낮을 때 일반적으로 낮 으면 낮 으면 낮 으면 낮을 때가 더 비싸며, 특히 사람들이 집에 돌아와 여러 가지 가전 제품을 켜는 경우에는 더 비쌉니다. 따라서 스토리지 시스템 운영자는 야간에 구매하고 낮에 판매하는 경향이 있습니다. 따라서 배출량에 대한 저장의 순 효과는 밤에 새로운 수요를 충족시키기 위해 어떤 종류의 발전기가 사용되는지에 달려있다.

중서부, 서부 및 남부의 많은 석탄 발전소가있는 그리드에서 석탄에 크게 의존한다. - 석탄 발전소는 일반적으로 야간에 작은 수요 변화를 충족시키는 데 사용됩니다. 천연 가스 발전소는 피크 수요를 충족시키기 위해 하루 종일 근무하는 경향이 있습니다. 이러한 전력망에서 스토리지는 밤에는 석탄 전력으로 충전되어 하루 동안 천연 가스 전력을 대체합니다.

석탄 발전은 천연 가스보다 더러운 발전소이며, 생산되는 모든 전기 발전소의 탄소 배출량은 약 2 배입니다. 따라서 새로운 저장 장치가 석탄이 많고 천연 가스 발생량이 적은 곳에서는 저장 장치가 그리드에서 나오는 총 탄소 배출량을 증가시킵니다.

중서부 지역에서는 3 기가 와트의 저장 용량을 추가하면 500,000 미국 가정을 공급할 수있는 충분한 전력으로 탄소 배출량이 연간 6,700 자동차를 도로에 추가하는 것과 동일합니다. 더 많은 저장 공간이 추가되면서 탄소 배출량이 증가합니다.

반면에 우리는 석탄 발전량이 거의없는 뉴욕주의 저장고를 추가하면 탄소 배출량을 줄일 수 있다는 것을 알게되었습니다. 중서부 지역은 현재 미국에서 가장 오염 된 전기 그리드이며 뉴욕은 가장 깨끗한 지역 중 하나이므로 다른 지역은 중간에 위치합니다.

항상 쉬운 것은 아닙니다.

그리드 계획자들은 저장고와 재생 가능 물 사이의 행복한 결혼에 대한 약속을 어떻게 달성 할 수 있습니까? 그들은 마치 옛날 석탄 삼촌과 같은 집에서 살고 있다고 가정합니다.

가능한 한 이익을 극대화하기 위해 운영하는 저장 장치가 있더라도 그리드에 충분한 바람과 태양열을 추가하면 석탄의 영향을 막을 수 있습니다. 재생 가능 에너지가 충분히 초과되면, 예를 들어 배터리 나 저수지와 같은 형태의 저장 장치는 전력 공급이 수요를 초과 할 때 가장 저렴한 출처이므로 태양열과 바람을 우선적으로 사용합니다. 저장은 여전히 ​​석탄 전력을 밤낮으로 변화시킬 것이지만 재생 에너지를 더 많이 사용하면 추가 배출량을 보충 할 수있을 것입니다.

에너지 저장 시스템이 바람과 태양으로부터 나오는 과도한 전기로 충전되도록 규제가 설계 될 수 있으며 이는 저장 장치를 깨끗하게 만드는 단계입니다. petrmalinak / Shutterstock.com

우리는 이것을 연구 한 결과, 중서부 그리드의 경우 풍력 및 태양열이 전체 발전 용량의 18 퍼센트에 도달 할 때 전환점이 있음을 발견했습니다.이 시점에서 배출량을 늘리기보다는 저장량을 늘리는 것이 배출량을 증가시키기 시작합니다. 현재 채택 된 수준은 10 퍼센트이므로 Midwest의 저장 장치가 배출 가스를 감소시키기까지는 어느 정도 시간이 걸릴 것입니다.

또 다른 옵션은 저장 장치의 작동 방식을 변경하는 것입니다. 예를 들어, 탄소에 대한 적당한 가격으로 다른 발전기 비용은 석탄 발전소의 저장 비용을 줄이고 석탄이 많은 중서부 그리드에서도 배출량을 줄이기 위해 변경 될 것입니다.

가까운 장래에 국가 탄소세가 부과되지는 않을 것이지만, 저장으로 인한 녹색 결과를 보장하는 다른 경로가 있습니다. 예를 들어, 주정부는 석탄 대신 제로 - 탄소 자원의 사용을 권장하는 정책을 시행 할 수 있습니다.

비용을 절감 할 수있는 저장 장치는 항상 저비용의 전기 공급원을 더 많이 사용하는 데 도움이됩니다. 문제는 그것이 석탄, 핵 또는 재생 가능 에너지인지 여부입니다.

저자에 관하여

Naga Srujana Goteti, 에너지 및 지속 가능성 (Sustainability) 학생, Rochester Institute of Technology; 에릭 히 팅거 (Eric Hittinger) 공공 정책 조교수, Rochester Institute of Technology, Eric Williams, 부교수 지속 가능성, Rochester Institute of Technology

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