모든 재생 가능한 전기 그리드를 갖는 방법

모든 재생 가능한 전기 그리드를 갖는 방법
완전히 재생 가능한 그리드는 더 많은 전력과 더 많은 송전선을 의미합니다. 러스 앨리슨 포효 / 플리커, CC BY-NC-ND

주요 솔루션 기후 변화 잘 알려져 있습니다 – 화석 연료 연소를 중지하십시오. 이 작업을 수행하는 방법은 더 복잡하지만 에너지 모델링을 수행하는 학자로서 화석 연료 미래의 개요를 봅니다. 재생 가능한 자원으로 전기를 생산하고 거의 모든 것을 전기 화.

그것은 전기로 차량과 기차를 운행하고 전기로 건물을 가열하는 것을 의미합니다. 열 펌프, 대전하는 산업 응용 철강 생산 및 재생 가능한 전기를 사용하여 수소 다른 요구 사항에 대해서는 (천연 가스와 유사). 따라서 재생 가능한 소스로 전력망에 전력을 공급하는 데 중점을 둡니다.

그러나 완전히 재생 가능한 전기 시스템이 있는지에 대한 논쟁이 있습니다. 실행할 수 있는얼마나 빨리 전환이 가능합니다. 여기서 나는 타당성이 분명하다고 주장하므로 전환 질문 만 관련이 있습니다.

알려진 기술

재생 가능한 모든 전기 그리드를 만드는 방법 재생 가능한 모든 전기 그리드를 만드는 방법
텍사스의 바람 농장. 텍사스 15의 바람에서 전기의 약 2017 %를 얻었습니다.
축 / 깜박임, CC의 BY-ND

내 연구는 신 재생 에너지의 경제학. 연구자들은 타당성을 입증하고 재생 가능한 전기 시스템의 비용을 추정하기 위해 기상 조건 변화에 따라 각 시점에서 서로 다른 기술의 잠재적 생산을 계산하는 컴퓨터 모델을 사용합니다. 모델은 전력 수요와 에너지 저장 시스템의 조합이 비용이 가장 낮고 항상 수요를 충족시키는 것을 보여줍니다.

많은 연구 완전히 재생 가능한 전기 그리드가 미국, 유럽, Australia 그리고 다른 곳. 저의 동료들과 저는 최근 섬나라에 관한 소규모 연구를 완료했습니다 모리셔스. 섬은 매력적이다 소규모, 상대적 단순성 및 수입 연료에 대한 의존성으로 인해 초기 재생 가능한 전환의 장소.

은 여러 가지가있을 수 있습니다 재생 가능한 전기를 만드는 방법: 수력, 풍력, 태양 광 발전, 지열 및 다양한 형태의 바이오 매스 (식물) 외에도 연소 효율성 향상 적은 에너지를 사용합니다. 비용이 알려진 성숙한 기술입니다.

다른 가능성은 다음과 같습니다 파도, 조력태양 광 집중반사기가 전력을 생산하기 위해 태양 광선에 집중합니다. 이들은 미래에 사용될 수 있지만, 기후 변화를 해결해야 할 필요성이 시급하며, 성숙한 기술로는 충분합니다.

의견 원자력 에너지 또 다른 대화 인 강하게 달리세요. 그러나 모델은 미국이 화석 연료를 폐기하기 위해 원자력 에너지를 필요로하지 않음을 보여준다.

미래의 그리드

재생 가능한 에너지 시스템은 위치에 따라 다릅니다. 최상의 시스템은 위치의 자원 (바람이 부는가?), 일시적인 패턴 (바람이 부는가?) 및 보완 소스의 가용성 (백업을위한 수력이 있는가)에 따라 다릅니다. 이러한 위치 민감도에도 불구하고, 이질적인 장소에서의 연구에서도 비슷한 결과가 나옵니다.

재생 가능한 자원이 다양하면 비용을 줄일 수 있습니다. 특히 태양과 바람은 보완적인 화창한 계절이 바람이 부는 계절이 아닌 경우; 모델은 둘의 조합이 일반적으로 단독보다 저렴하다는 것을 발견했다.

대부분의 기술에서 대규모로 비용 절감. 예를 들어 미국의 경우 대규모 태양열 농장은 주거용 옥상 시스템보다 1,000 배 이상 크고 비용의 절반 정도가 될 수 있습니다. 비용을 최소화하기 위해 대규모 시스템을 구축합니다.

재생 가능한 모든 전기 그리드를 만드는 방법 재생 가능한 모든 전기 그리드를 만드는 방법
캘리포니아 모하비 사막에있는이 550- 메가 와트 태양 광 발전소와 같은 대규모 재생 가능 에너지 프로젝트를 건설하면 에너지 생산 비용이 절감됩니다.
미국 내무부, CC의 BY-SA

태양과 바람의 조건은 풍경에 따라 다르므로 시스템 생산 영역이 증가함에 따라 비용이 감소따라서 견고한 전기 그리드 공급이있는 곳에서 수요가있는 곳으로 전기를 옮기는 것. 또한 현재 화석 연료를 사용하는 운송과 같은 응용 분야에 더 많은 전기가 필요합니다. 이것은 그리드가 커져야 함을 의미합니다.

연구에 따르면 가변 재생 에너지로 전기 그리드를 가동하면 일부 에너지를 사용하지 않거나 덤핑하는 것을 포함 때때로, 항상 잉여 에너지를 저장하는 것과 비교하여 비용을 줄이는 전략.

아직도, 어떤 형태의 전기 저장 필요합니다. 배터리는 단기 변동을 완화시키는 데 효과적이지만 여러 시간 또는 며칠 동안 에너지를 절약하기 위해 펌핑 된 수력 저장 덜 비싸다. 펌프 식 하이드로는 그리드의 추가 에너지를 사용하여 오르막길의 물을 펌핑하고, 에너지가 필요할 때 물은 터빈에서 전력을 생성하기 위해 다시 흘러갑니다. 미국에는 몇 가지 기존 사례가 있으며 많은 가능한 위치. 그리드 확장을 통해 스토리지는 사용자와 멀리 떨어져있을 수 있습니다.

수력 및 바이오 매스 전력은 주문형으로 제공되므로 재생 가능한 전력망에 전력을 공급하면 에너지 저장 요구가 줄어들고 비용이 절감됩니다. 둘 다 관리해야하는 환경 영향이 있습니다.

재생 가능한 모든 전기 그리드를 만드는 방법 재생 가능한 모든 전기 그리드를 만드는 방법
미국 에너지 정보 관리, CC BY

수력 발전은 지역 생태계를 바꿀 수 있습니다. 타고 있는 바이오 매스는 이산화탄소를 방출합니다하지만 제가 연구 한 결과에 따르면 바이오 매스 배출이 가역적이다 화석 연료 배출에 탄소가 바람직하다. 지속 가능성은 또한 바이오 매스 필드와 산림의 관리에 결정적으로 의존합니다. 이것에 대한 인간의 기록 별이 아니었다.

재생 가능 에너지 시스템에는 토지가 필요합니다. 에이 미국 연구 바람, 물 및 태양으로부터 모든 전기를 공급하려면 풍력 터빈 사이의 공간을 위해 육지 면적의 0.42 %와 육지 면적의 1.6 %가 필요하다는 것을 보여줍니다. 바이오 매스 에너지는 바람이나 태양보다 훨씬 더 많은 토지를 필요로하므로, 바이오 매스는 재생 가능 에너지 솔루션의 작은 부분이어야합니다.

진정한 장벽은 정치적, 문화적

관련 전기가 공급되는 미래의 재생 가능한 전력망 에너지 비용 절감. 그러나 기후 변화로 인한 최악의 영향을 피한다는 것은 화석 연료 사용을 중단한다는 의미입니다. 그럼에도 불구하고 재생 가능한 전환은 비용이 덜 든다면 더 빠르고 정치적으로 더 쉬울 것입니다.

In 모리셔스우리의 연구에 따르면 재생 에너지 비용은 현재 재생 에너지의 자본 비용을 기준으로 현재의 비용과 비슷합니다. 일부 연구 또한 미래의 재생 가능 전력 비용이 현재 화석 연료 비용보다 저렴하다는 사실을 발견합니다. 재생 가능 에너지 시스템을 더 많이 구축하고 더 잘 수행함에 따라 비용이 하락할 수 있습니다.

그리고 그것은 기술적 관점에서 볼 때입니다. 재생 가능한 소스와 에너지 저장 장치 (지역 조건 및 선호 사항에 따른 특정 조합)의 조합은 필요한 모든 전력을 저렴한 가격에 공급할 수 있으며 대기 오염을 줄여 부팅합니다.

그러나 재생 가능 에너지로 전환하려면 정부 정책이 필요합니다. 기후 변화는 에너지 생산자가 아닌 사회가 부담하는 외부 비용이므로 시장 세력만으로는 전환하지 않을 것입니다. 탄소에 가격을 책정하는 것 외에도 배당금은 대중에게 반환) 정부는 필요한 인프라를보다 쉽게 ​​구축 할 수 있습니다. 공공 지원이 필요합니다. 예를 들어, 바람이 부는 대평원에서 도심으로 전기를 옮기기 위해 송전선을 공개적으로 수용하는 것은 완전히 재생 가능한 그리드의 또 다른 도전입니다.

에너지 시스템을 변환하는 규모의 프로젝트는 일자리를 창출 – 많은 일자리 – 아마도 시민에게 가장 중요한 경제적 수단 일 것입니다.

나와 다른 사람들의 연구에 따르면 현재의 가격으로 현재 기술로 완전히 재생 가능한 전기 그리드를 사용할 수 있습니다. 재생 가능 에너지 사용에 대한 장벽은 기술 또는 경제보다 정치적, 문화적입니다.

저자에 관하여

데이비드 티몬스부교수, 매사추세츠 보스턴 대학

이 기사는에서 다시 게시됩니다. 대화 크리에이티브 커먼즈 라이센스하에 읽기 원래 기사.

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