Распределенные электросети на возобновляемых источниках энергии жизнеспособны и экономически выгодны

Одна из серьезных проблем возобновляемой энергетики – отсутствие стабильности в выработке энергии. Объемы производства сильно зависят от погодных условий, что позволяет противникам чистой энергетики утверждать, будто она никогда не сможет существовать самостоятельно, без использования обычных методов, основанных на сжигании ископаемых углеводородов. Однако последние исследования, проведенные учеными Университета Делавэра, США, свидетельствуют об обратном.

Ученые обнаружили, что хорошо продуманная комбинация возобновляемых источников, объектов солнечной и ветровой энергетики в совокупности с аккумуляторными батареями и топливными элементами способна практически полностью удовлетворить потребности потребителей энергосети, сохраняя при этом низкий уровень расходов.

«Эти результаты практически опровергают принятую точку зрения, будто возобновляемые источники слишком дороги и ненадежны», - говорит соавтор исследований профессор Виллет Кемптон (Willett Kempton). «Ключ в том, чтобы определить правильную комбинацию возобновляемых источников, пунктов хранения и правильно рассчитать затраты».

Исследователи разработали компьютерную модель, чтобы рассмотреть 28 миллиардов комбинаций возобновляемых источников и механизмов хранения энергии. Каждая комбинация тестировалась на основе четырехлетних почасовых данных о погодных условиях и спросе на энергию. В модели использовались данные большой региональной сети PJM Interconnection, распределенной по территории 13 штатов от Нью-Джерси до Иллинойса и составляющей пятую часть всей энергосистемы США.

В отличие от традиционного подхода к построению энергосетей, модель ориентирована на минимизацию расходов. Исследователи обнаружили, что производство избыточной энергии в часы средней нагрузки (для удовлетворения повышенного спроса в часы пиковой нагрузки или слабого ветра) обойдется дешевле, чем ее хранение в ожидании всплеска спроса. Однако, несмотря на то, что хранение относительно дорогое мероприятие, согласно расчетам, большая электрическая сеть способна работать почти исключительно на возобновляемых источниках.

В качестве примера жизнеспособного варианта построения такой сети соавтор проекта Кори Бэдичек (Cory Budischak) привел конфигурацию с использованием водородного хранилища. При спросе на энергию на уровне 72 ГВт, такая сеть, состоящая из установленных мощностей 17 ГВт солнечных панелей, 68 ГВт оффшорных и 115 ГВт наземных ветровых установок сможет 99,9% времени поставлять потребителям энергию из возобновляемых источников.

Надежность сети обеспечивается ее территориальным распределением, использованием различных возобновляемых источников и системы хранения. Лишь 0,1% времени потребителям будет подаваться энергия, полученная традиционными способами от сжигания углеводородов.

В исследовании использовались оценочные расходы на оборудование в 2030 году без учета государственных субсидий в сравнении с сегодняшними расходами на ископаемые виды топлива. Учитывая, что себестоимость оборудования возобновляемой энергетики к тому времени снизится примерно вдвое, ученые сделали вывод, что строительство таких сетей не только снижает нагрузку на окружающую среду, но и оправдано с точки зрения экономии средств.

Автор: Алексей Норкин