Ключ к достижению целей Байдена в области чистого нуля
В ноябре прошлого года администрация Байдена запустила «Всемирную инициативу Net Zero», в рамках которой создаются альянсы с правительствами других стран, благотворительными организациями, аналитическими центрами, бизнесом и университетами для работы над достижением нулевого уровня выбросов в необходимые сроки, чтобы избежать наихудших последствий глобального потепления. Цели Байдена для Соединенных Штатов — сократить внутренние выбросы парниковых газов на 50-52 процента к 2030 году и достичь углеродной нейтральности к 2050 году — чрезвычайно амбициозные и совершенно необходимые цели. Хотя цель похвальна и обязательна, что потребуется для реального достижения этих целей?
Возобновляемые источники энергии находятся на подъеме, и введение гораздо больших объемов солнечной и ветровой энергии в энергобаланс Соединенных Штатов потребует огромных достижений, особенно когда речь идет об инфраструктуре энергосистемы и хранении энергии. В отличие от ископаемого топлива, солнечная и ветровая энергия прерывиста, что означает, что ее производство не является постоянным и иногда не поддается прогнозированию, поскольку производство энергии в этих формах зависит от погоды и времени суток. Это означает, что когда энергия производится в избытке в течение дня — когда светит солнце и дует ветер — ее необходимо где-то хранить до тех пор, пока спрос на энергию не превысит предложение, что позволит изменить поток энергии в сеть и сохранить свет.
Еще больше усложняет ситуацию в американских энергосетях то, что появление солнечной энергии в жилых домах означает, что многие жители США перестали быть просто потребителями энергии — они также являются производителями энергии, которые могут продавать солнечную энергию, которую они не используют, обратно в сеть. Раньше энергосистемы были спроектированы с учетом одностороннего потока. Когда спрос повышался, мы сжигали больше угля, нефти или газа. Когда он падал, снижалось и производство. Теперь все гораздо сложнее. Мы не только не можем контролировать количество производимой энергии, но и имеем непредсказуемый избыток, возвращаемый в сеть. Этот приток-отток создает гораздо более сложные вычисления для стареющих и хрупких энергетических сетей страны. Существует огромная потребность в более технологически продвинутых и устойчивых «умных сетях», которые могут использовать супервычисления для лучшего прогнозирования и регулирования этих двусторонних потоков. Хотя администрация Байдена включила соответствующие положения в знаковый законопроект об инфраструктуре, этот бюджет едва ли сможет внести хоть какую-то лепту в масштабный капитальный ремонт, который в конечном итоге необходим для поддержки нации с нулевым энергопотреблением. Похожие статьи: Самый захватывающий нефтяной рынок в мире на полной скорости
Еще одна вещь, которая понадобится Соединенным Штатам, — это накопители энергии, и много. Фактически, для будущего энергетики с нулевым уровнем выбросов углекислого газа потребуется 6 ТВт/ч накопителей энергии. Сектор хранения энергии все еще находится в зачаточном состоянии, но он быстро развивается и, как ожидается, станет одной из самых быстрорастущих отраслей в следующем десятилетии. Проблема в том, что в настоящее время эта отрасль в значительной степени зависит от литий-ионных аккумуляторов, которые могут хранить энергию только в течение нескольких часов и для которых требуются конечные, невозобновляемые материалы, такие как литий, которых в будущем будет становиться все меньше. В настоящее время идет гонка за разработку новых и лучших технологий хранения энергии, которые были бы долгосрочными, масштабируемыми и экологически безопасными.
В этой области существует множество инновационных и развивающихся технологий, но одной, в частности, предсказывают, что она займет первое место. Этот метод, известный как гравитационное или гидроаккумулирование, на самом деле не является передовым. Он используется с 1920-х годов, и в этом заключается большая часть его привлекательности. Он прост, он работает, и это проверенная технология. Этот метод предполагает перекачку воды из резервуара или накопителя у подножия холма в резервуар на вершине холма с использованием избыточной энергии в периоды, когда производство возобновляемой энергии превышает спрос. Вода хранится до тех пор, пока не потребуется энергия, после чего ее выпускают, чтобы она протекала через турбины с помощью силы тяжести, вращая турбины для создания энергии по пути.
По всему миру уже установлено большое количество гидроаккумулирующих насосных станций — фактически этот метод доминирует по мощности в области хранения энергии. Однако некоторые из этих проектов вызывают много споров, поскольку иногда они связаны с запрудой рек, что может быть экологически разрушительным. Однако самое лучшее в насосном гидроаккумулировании — это то, что близость к реке совершенно не нужна. Системы водохранилищ замкнутого цикла могут и должны стать эффективным и экологически чистым решением проблемы изменчивости энергии.