Sol og vind konkurrerer med kulkraftværker, når det kommer til energilagringssystemer. AP Photo / Mel Evans

Kulfri energi: Blæser svaret i vinden? Måske, men vinden blæser ikke altid, og heller ikke skinner solen altid. Energien, der genereres af vind- og solenergi, er intermitterende, hvilket betyder, at den producerede elektricitet går op og ned i henhold til vejret.

Men output fra elnettet skal være kontrollerbart for at matche den ændrede efterspørgsel fra forbrugere fra sekund til sekund. Så intermittency af vind og solenergi er en operationel udfordring for elsystemet.

Energilagring er en bredt anerkendt løsning på problemet med periodiske vedvarende energikilder. Tanken er, at opbevaring oplades, når vinden blæser, eller solen skinner, og derefter tømmes senere, når energien er nødvendig. Opbevaring til gitteret kan være en kemisk batteri som dem, vi bruger i elektroniske enheder, men det kan også tage form af pumpe vand op ad en bakke til et reservoir og genererer elektricitet, når det lader det strømme ned igen, eller opbevare og aflade trykluft i en underjordisk hulrum.

Den mest udbredte form for energilagring på det elektriske net er at pumpe vand op ad bakke og derefter frigive det i spidsbelastningstimer for at køre en strømturbin. Vattenfall, CC BY-NC-ND

Motiveret af opfattelsen af, at opbevaring er en "grøn" teknologi, fremmer regeringerne i stigende grad brugsskala og distribueret energilagring. F.eks. Underskrev i november 2017, statsministeren i New York, Andrew Cuomo en lovforsikring mål for vedtagelse af lager ved 2030. Andre stater med lignende politikker er Oregon, Massachusetts, Californien og Maryland. Virksomheder som Tesla har også brandet opbevaringssystemer som rene teknologier.

Men sænker store lagringssystemer emissionerne i vores nuværende net? I en nylig undersøgelse, vi fandt, at dette ikke nødvendigvis er tilfældet - en afspejling af, hvor kompliceret elsystemet kan være.

Kulens rolle

Da lagring kan gøre det muligt for vedvarende energi at imødekomme skiftende efterspørgsel, antager vi ofte, at teknologien iboende er grøn - det vil sige ved at tilføje lager og vedvarende energi til nettet, reducerer vi drivhusgasemissioner. Det svarer til at bemærke, at computere kan give uddannelses- og produktivitetsfordele og derefter antage, at alt, hvad en person gør på en computer, er uddannelsesmæssigt eller produktivt. For både energilagring og computere afhænger det af, hvordan du bruger det.

I vores analyse fandt vi, at tilføjelse af lagring, for nogle gitre, kan øge kulstofemissionen. Selv om det ved første øjekast er intuitivt, giver dette resultat mening, når man overvejer, hvordan elnet drives. Stort set betjenes hele det amerikanske net som en sæt regionale undernet der dækker USA som et lappetæppe.

Teslas administrerende direktør Elon Musk introducerer virksomhedens batteri til det elektriske net i 2015. AP Photo / Ringo HW Chiu

Energilagring har ingen emissioner af rygestokke som kul- eller naturgaskraftværker. Men ny opbevaring påvirker driften af ​​andre kraftværker på nettet, hvilket resulterer i en stigning eller et fald i kulstofemissioner afhængigt af typen af ​​kraftværker, der leverer elektricitet til den region.

I de fleste tilfælde fungerer lagringssystemer i USA for at maksimere fortjenesten. For at gøre dette køber opbevaring “lavt og sælger højt.” Elektricitet er typisk billigt om natten, når efterspørgslen er lav og dyrere i dagtimerne, især når folk kommer hjem fra arbejde og tænder for en masse apparater. Så operatører af lagringssystemer har tendens til at købe om natten og sælge i løbet af dagen. Lagringens nettoeffekt på emissioner afhænger således af, hvilken slags generatorer der bruges til at imødekomme den nye efterspørgsel om natten mod dagen.

I gitter med meget kulkraft - Midtvestlige, vestlige og sydlige stater stole stærkt på kul - kulfabrikkerne bruges typisk til at imødekomme små ændringer i efterspørgsel om natten. Naturgasanlæg arbejder ofte i løbet af dagen for at imødekomme den største efterspørgsel. I disse elektricitetsnet har opbevaring en tendens til at oplades med kulkraft om natten, hvorved naturgasforsyning forskydes i løbet af dagen.

Kulkraft er en snavset elektricitetskilde end naturgas med ca. det dobbelte af kulstofemissionerne for hver produceret enhedsenhed. Derfor vil lagring øge de samlede kulstofemissioner fra nettet på steder, hvor ny oplagring betyder mere kul og mindre naturgasproduktion.

I Midtvesten fandt vi, at tilføjelse af en lagringskapacitet på 3 gigawatts, nok strøm til at levere groft 500,000 amerikanske hjem, øger kulstofemissioner svarende til at tilføje 6,700 biler om året til vejen. Og når der tilføjes mere lagring, stiger kulstofemissionerne.

På den anden side fandt vi, at i New York, en stat med meget lidt kulkraft, der tilføjer lagring reducerer kulstofemissionen. Midtvesten er i øjeblikket det beskidtste elnet i USA, og New York er en af ​​de reneste, så andre regioner ville falde et sted imellem.

Ikke altid let at være grøn

Så hvordan kan gitterplanlæggere opnå løftet om et lykkeligt ægteskab mellem opbevaring og vedvarende energi, hvis de antager, at de er nødt til at bo i samme hus med crusty gamle onkel kul?

En mulighed er, at selv med lagring, der fungerer for at maksimere fortjenesten, kan tilføjelse af nok vind og sol til nettet modvirke virkningen af ​​kul. Med nok overskydende vedvarende energi ville oplagring i enhver form - f.eks. Batterier eller vandreservoirer - fortrinsvis bruge sol og vind, fordi de er de billigste kilder, når strømforsyningen overstiger efterspørgslen. Opbevaring skifter stadig kulkraft fra nat til dag, men at muliggøre mere vedvarende energi ville være nok til at kompensere for de ekstra emissioner.

Forordninger kan designes, så energilagringssystemer oplader med overskydende elektricitet fra vind og sol, hvilket er et skridt hen imod at gøre opbevaring renere. petrmalinak / Shutterstock.com

Vi studerede dette og fandt, at der for Midwest-nettet er et vendepunkt, når vind og sol når omkring 18 procent af den samlede produktionskapacitet: På det tidspunkt begynder tilføjelse af lagring at falde snarere end at øge emissionerne. Det nuværende adoptionsniveau er 10 procent, så det vil tage nogen tid, før opbevaring i Midtvesten reducerer emissionerne.

En anden mulighed er at ændre, hvordan lagring betjenes. For eksempel med en beskeden kulstofpris på kulstof, ville omkostningerne for forskellige generatorer skiftes, så oplagringsudgifterne mindre ofte fra kulfabrikker, hvilket reducerer emissionerne, selv i det kultunge midtvestnettet.

Mens en national kulstofafgift ikke ser sandsynlig ud i den nærmeste fremtid, er der andre veje til at sikre grønne resultater fra oplagring. For eksempel kan stater indføre politikker, der tilskynder til mere brug af nul-kulstofressourcer i stedet for kul.

Uanset hvad, opbevaring vil altid hjælpe os med at bruge flere af vores billige energikilder. Spørgsmålet er, om det er kul, nuklear eller vedvarende energi.

Om forfatteren

Naga Srujana Goteti, ph.d.-studerende i energi og bæredygtighed, Rochester Institute of Technology; Eric Hittinger, lektor i offentlig politik, Rochester Institute of Technology, og Eric Williams, lektor i bæredygtighed, Rochester Institute of Technology

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

Nedtrapning: Den mest omfattende plan, der nogensinde er blevet foreslået til at vende global opvarmning

af Paul Hawken og Tom Steyer
I lyset af udbredt frygt og apati er en international koalition af forskere, fagfolk og forskere mødtes for at tilbyde et sæt realistiske og dristige løsninger på klimaforandringer. Hundrede teknikker og fremgangsmåder er beskrevet her - nogle er velkendte; nogle du måske aldrig har hørt om. De spænder fra ren energi til at uddanne piger i lande med lavere indkomst til praksis i landbruget, der trækker kulstof ud af luften. Løsningerne findes, er økonomisk levedygtige, og samfund overalt i verden vedtager i øjeblikket dem med dygtighed og beslutsomhed. Fås på Amazon

Design af klimaløsninger: En politikvejledning til lav-kulstofenergi

af Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Da virkningerne af klimaændringerne allerede er over os, er behovet for at reducere de globale drivhusgasemissioner intet mindre end presserende. Det er en skræmmende udfordring, men teknologierne og strategierne til at imødekomme den findes i dag. Et lille sæt energipolitikker, der er designet og implementeret godt, kan sætte os på vejen mod en fremtid med lav kulstofemission. Energisystemer er store og komplekse, så energipolitikken skal være fokuseret og omkostningseffektiv. One-size-fits-all-tilgange får simpelthen ikke jobbet gjort. Politiske beslutningstagere har brug for en klar, omfattende ressource, der skitserer de energipolitikker, der har størst indflydelse på vores klimafremtid, og beskriver, hvordan disse politikker skal designes godt. Fås på Amazon

Dette ændrer alt: kapitalisme vs. klima

af Naomi Klein
In Dette ændrer alt Naomi Klein hævder, at klimaforandringer ikke kun er et andet spørgsmål, der skal indbringes pænt mellem skatter og sundhedsvæsen. Det er en alarm, der opfordrer os til at løse et økonomisk system, der allerede svigter os på mange måder. Klein bygger omhyggeligt sagen for, hvor massivt at reducere vores drivhusemissioner er vores bedste chance for samtidig at mindske gabende uligheder, forestille os vores ødelagte demokratier og genopbygge vores slanke lokale økonomier. Hun udsætter den ideologiske desperation af klimaændringsnægterne, de messianske vrangforestillinger fra de ville være geoengineers og den tragiske nederlag fra for mange mainstream grønne initiativer. Og hun demonstrerer netop, hvorfor markedet ikke har - og ikke kan - løse klimakrisen, men i stedet forværre tingene med stadig mere ekstreme og økologisk ødelæggende udvindingsmetoder ledsaget af voldsom katastrofekapitalisme. Fås på Amazon

Fra udgiveren:
Køb på Amazon går til at bekæmpe omkostningerne ved at bringe dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ClimateImpactNews.com uden omkostninger og uden annoncører, der sporer dine browservaner. Selv hvis du klikker på et link, men ikke køber disse valgte produkter, betaler alt andet, du køber i det samme besøg på Amazon, en lille provision. Der er ingen ekstra omkostninger for dig, så vær venlig at bidrage til indsatsen. Du kan også bruge dette link at bruge til Amazon når som helst, så du kan hjælpe med at støtte vores indsats.