Consolidarea conexiunilor între trei rețele disparate ar putea face energia regenerabilă mai disponibilă pe scară largă

SUA. rețeaua electrică este într-adevăr formată din trei rețele în mare parte separate, cu conexiuni de transmisie ușoare la cusături. Aceste cusături traversează pământuri puțin populate în mijlocul țării.

energie electrică

Interconectarea estică servește o mare parte din Statele Unite la est de Marea Câmpii. Interconectarea vestică acoperă locuitorii de la Marea Câmpie până la Munții Stâncoși și în sus și în jos pe Coasta de Vest. Și cea mai mare parte din Texas are o rețea proprie. Decidenții politici evită legăturile cu celelalte două rețele pentru a menține reglementarea federală a energiei electrice în afara statului Lone Star.

Aproape ca niște știfturi de siguranță care țin împreună o rochie de mireasă elaborată, nu mai mult de 1.300 megavati de capacitate de transmisie într-un total de șapte locații cusând toate acestea împreună.

Cusăturile au interesat de mult timp planificatorii de transmisie și generare electrică. În urmă cu aproape 100 de ani, un ziar din Chicago a trâmbițat valoarea unei rețele cu adevărat interconectate. Alte studii au ajuns la concluzii similare, iar cel mai recent efort nu diferă.

Condusă de cercetători din S.U.A. Laboratorul Național de Energii Regenerabile al Departamentului Energiei, un nou studiu de cusături găsește o valoare economică și inginerească considerabilă în consolidarea acestor conexiuni pentru a distribui mai bine resursele de energie în țară.

Rezultatele studiului [PDF] au fost prezentate în iulie la Simpozionul TransGrid-X de la Universitatea de Stat din Iowa din Ames, Iowa.

Momentul este potrivit pentru ca acest ultim studiu să aibă în vedere cum să punem cusăturile mai robust, spune Aaron Bloom, care a condus efortul de cercetare NREL.

În primul rând, echipamentul de la punctele de conectare are o vechime de 30 - 40 de ani și se apropie de sfârșitul duratei sale de utilizare. Tehnologia de curent continuu de înaltă tensiune (HVDC) este ușor disponibilă și din ce în ce mai accesibilă și ar putea înlocui vechile echipamente pentru a face posibilă transferul de energie electrică pe distanțe lungi între estul și vestul Statelor Unite.

Creșterea rapidă a producției eoliene și solare a aprins, de asemenea, discuțiile despre utilizarea acestor resurse mai eficient. Ideile prezentate în anii 1920 au menționat resurse hidroelectrice abundente în vest și resurse de cărbune în est ca motive pentru construirea unei rețele robuste est-vest pentru a muta electricitatea produsă din resursele respective pe piețele în creștere.

Bloom și colegii din Iowa State, Pacific Northwest National Labs, Southwest Power Pool, Midcontinent Independent System Operator și Western Area Power Administration au construit simulări complexe și au valorificat capacitatea analitică puternică pentru a le ajuta să modeleze scenarii în care energia solară din deșertul Southwest ajută la satisfacerea cererii maxime de energie electrică în nord-est și apoi susține vârfuri similare ale cererii câteva ore mai târziu în vest.

La fel, resursele abundente de generare a fosilelor din Est ar putea găsi piețe mai largi pe întreg continentul din Occident.

Studiul ajunge la patru concluzii principale. În primul rând, constată că există „o valoare substanțială” în creșterea capacității de transfer între rețele. Menținerea status quo-ului conexiunilor neplăcute este rezultatul cel mai puțin dorit.

În al doilea rând, transmisia cu cusături încrucișate are un impact substanțial asupra locației, dimensiunii și tipului de vânt și solar care ar putea fi dezvoltat în fiecare regiune. În al treilea rând, transmisia transversală permite distribuirea substanțială a energiei și a rezervelor de funcționare zilnice, precum și sezoniere. În al patrulea rând, pot exista beneficii suplimentare, precum și costuri, inclusiv răspuns de frecvență îmbunătățit și rezistență la evenimente extreme.

„Construirea transmisiei la scară națională are sens”, spune Bloom. Acest lucru este valabil, spune el, chiar și într-un scenariu care modelează o taxă pe carbon care crește la un preț de 40 USD pe tonă de CO2 până în 2038.

Nevoia de a distribui mai bine resursele de energie regenerabilă în întreaga țară nu este doar o întrebare de cercetare. Bloomberg a raportat recent despre creșterea numărului de ori în care prețurile cu ridicata ale energiei electrice au scăzut sub zero. Acest tip de preț negativ se poate întâmpla atunci când se produce o cantitate prea mare de vânt în momente de cerere redusă. Agenția de știri spune că de la începutul anului până la jumătatea lunii iulie, California a înregistrat 76 de ore de prețuri negative, New England 66 de ore și Texas 49 de ore.

Prețurile negative înseamnă că alte resurse generatoare trebuie să reducă producția. Nici centralele de cărbune, nici cele nucleare nu sunt capabile să „cicleze” foarte eficient. Și, deși centralele electrice pe bază de gaz pot circula puțin mai ușor, echipamentele mari cunoscute sub numele de generatoare de abur de recuperare a căldurii pot suferi ca urmare a fluctuațiilor de presiune și temperatură.

Problema prețurilor negative nu este izolată de Statele Unite. Germania a acumulat aproape 200 de ore de prețuri negative în acest an, spune Bloomberg.

Legături de transport mai robuste ar putea face resursele regenerabile cu costuri reduse și abundente mai disponibile la scară largă, ușurând consecințele prețurilor negative în locații specifice.

În timp ce studiul NREL este cel mai recent într-o dezbatere de aproape un secol despre construirea unor conexiuni de cusătură mai robuste, economia planificată central a Chinei merge mai departe cu planuri de a cheltui peste 300 de miliarde de dolari pentru îmbunătățirea infrastructurii rețelei electrice până în 2020.

Obiectivul este de a îmbunătăți capacitatea de transport pe termen lung a țării pentru a reduce consumul de cărbune de-a lungul coastei de est și a deschide piețele din vestul îndepărtat, unde cererea de energie electrică este mai mică. Sunt deja finalizate liniile electrice de înaltă tensiune pe distanțe lungi care leagă energia termică și stațiile hidroelectrice din vest de centrele de populație precum Shanghai din est.

În ansamblu, China își propune să crească lungimea totală a liniilor sale de transport de înaltă tensiune la peste 1,01 milioane de kilometri până la sfârșitul anului 2020, mai mult decât nivelurile duble din 2014.

Politica publică este un factor important în Statele Unite, spune Bloom, deși studiul NREL s-a concentrat pe probleme legate de știință și tehnologie. Amplasarea transmisiei în Statele Unite este notoriu dificilă, deoarece rutele propuse necesită adesea acorduri cu sute de proprietari de terenuri, precum și aprobarea de către agențiile locale, de stat și federale.

Bloom spune că proiectele care utilizează linii HVDC ar putea tăia o parte din birocrație, deoarece liniile de transport ar putea fi îngropate de-a lungul drepturilor de trecere existente ale căilor ferate.

Rezultatele studiului vor fi redactate pentru o posibilă publicare în următoarele câteva luni într-un jurnal profesional. Și Bloom spune că cercetătorii intenționează să studieze mai multe scenarii posibile, inclusiv impactul adăugării unei noi transmisii, posibilul beneficiu al sincronizării rețelelor disparate și impactul îmbunătățirii legăturilor cu Canada și Mexic.

Aceste studii vor continua chiar dacă primul secol de discuții despre cusăturile grilei se apropie de sfârșit.