Gió, mặt trời có thể thay thế điện than ở Texas

Theo nghiên cứu mới của các kỹ sư Đại học Rice, Texas có thể là một hình mẫu cho quốc gia về cách thay thế hiệu quả than bằng gió và mặt trời cho nhu cầu năng lượng của bang trong khi vẫn đáp ứng các mục tiêu về môi trường.

Công trình mới do kỹ sư môi trường Daniel Cohan và chuyên ngành khoa học máy tính cấp cao Richard Morse thuộc Trường Kỹ thuật George R. Brown của Rice thực hiện sử dụng mô hình tối ưu hóa để xác định sự kết hợp chi phí thấp nhất giữa các dự án năng lượng gió và mặt trời được đề xuất với tiềm năng thay thế nhiệt điện than thế hệ ở Texas.

Như các tác giả đã nêu trong bài báo, xuất hiện trong tạp chíNăng lượng tái tạo: Gió, Nước và Mặt trời, "Nói một cách đơn giản, không phải lúc nào cũng có gió và không phải lúc nào cũng có nắng, nhưng hầu như ở đâu đó ở Texas cũng có gió hoặc có nắng."

Cohan cho biết điều đó có thể cho phép gió và năng lượng mặt trời thay thế gần như toàn bộ sản lượng than, đặc biệt nếu các dự án năng lượng gió và năng lượng mặt trời được bố trí ở những địa điểm cung cấp sản lượng bổ sung. Bài báo mới được xây dựng dựa trên một nghiên cứu năm 2018 từ phòng thí nghiệm của anh ấy.

Cohan, phó giáo sư về kỹ thuật dân dụng và môi trường cho biết: “Bài báo này thực sự nói về cách chúng ta có thể chuyển đổi khỏi than đá càng nhanh càng tốt. "Texas vẫn đốt nhiều than hơn và thải ra nhiều sulfur dioxide và ô nhiễm khác hơn bất kỳ bang nào khác. Mặc dù không thể tránh khỏi quá trình chuyển đổi, nhưng chúng tôi cấp bách phải loại bỏ than càng nhanh càng tốt để cải thiện chất lượng không khí và sức khỏe."

"Làm sạch năng lượng mà chúng ta sử dụng để cung cấp năng lượng cho xã hội là một trong những điều quan trọng nhất mà chúng ta cần làm", Morse, người đã chiến thắng Cuộc thi Áp phích Tưởng niệm Bản án Malcolm tại Hội nghị Thượng đỉnh Năng lượng Texas năm 2020 cho biết. "Giáo sư Cohan đã quảng cáo đây là một dự án thiên về toán học, và đó là nền tảng của tôi, vì vậy việc có thể trợ giúp cho một dự án tích hợp năng lượng sạch là điều rất thú vị đối với tôi."

Một số nhà máy than lớn ở Texas đã đóng cửa vào năm 2018 và hầu hết các nhà máy còn lại đã hoạt động dưới công suất rất nhiều, kể cả trong bối cảnh ngừng hoạt động trong đợt đóng băng tháng 2 năm 2021. Nghiên cứu của nhóm phát hiện ra rằng chỉ một phần ba các dự án năng lượng gió và mặt trời đã được đề xuất với Hội đồng Độ tin cậy Điện của Texas vào tháng 6 năm 2020 có thể thay thế gần như toàn bộ lượng than của bang. Kể từ tháng 6 năm 2020, hàng chục dự án đó đã được xây dựng và hàng đợi các dự án năng lượng mặt trời được đề xuất đã tăng gấp đôi.

Chìa khóa thành công của gió và năng lượng mặt trời sẽ là việc mở rộng các đường dây truyền tải kết nối các khu vực nhiều gió và nắng nhất của bang với các thành phố.

Cohan nói: “Ở Texas, đó là điểm nghẽn lớn nhất làm chậm sự phát triển của gió và mặt trời. "Dự luật cơ sở hạ tầng của lưỡng đảng được thông qua vào năm ngoái là một khởi đầu tốt, nhưng gần như không có đủ kinh phí để truyền tải. Ngoài ra, do không kết nối với các mạng lưới khác, Texas đã bỏ lỡ cơ hội bán điện gió và năng lượng mặt trời dư thừa cho các bang khác. . "

Cohan lưu ý khí tự nhiên sẽ tiếp tục quan trọng đối với độ tin cậy điện của Texas trong thời gian tới, đặc biệt là khi ERCOT hoạt động để phục hồi sau thời kỳ đóng băng năm 2021. Tuy nhiên, việc bố trí bổ sung các trang trại năng lượng mặt trời và gió có thể làm giảm nhu cầu về khí đốt tự nhiên và lưu trữ và ông nói, loại bỏ nhu cầu về than đá. Nghiên cứu cho thấy sức gió từ Tây Texas có xu hướng đạt cực đại qua đêm, trong khi gió Nam Texas đạt đỉnh với gió biển vào các buổi chiều và buổi tối mùa hè. Cùng với năng lượng mặt trời ban ngày, những nguồn bổ sung này có thể bao phủ hầu hết nhưng không phải tất cả các giờ trong năm.

Cohan cho biết: “Ngay cả với việc nhâm nhi bổ sung, vẫn sẽ có những giờ mặt trời không chiếu sáng và gió không thổi. "Về mặt lịch sử, thách thức chính là vào những buổi chiều mùa hè khi máy điều hòa không khí hoạt động mạnh và thỉnh thoảng đóng băng sâu. Gió mặt trời và gió ven biển hoạt động tốt trong thời gian cao điểm mùa hè, nhưng có thể tạm lắng vào một số buổi tối khi chúng ta cần thứ gì đó khác để khởi động Trong."

Ông cho biết việc loại bỏ than khỏi lưới điện Texas chỉ là vấn đề thời gian. Cohan nói: “Tôi nghĩ không công ty điện nào muốn vận hành các nhà máy than lâu dài. "Chúng bẩn hơn và tốn kém hơn để vận hành so với việc xây dựng các dự án năng lượng mặt trời và gió từ đầu, và hầu hết các công ty tiện ích hiện có kế hoạch đạt mức phát thải carbon ròng bằng 0 vào năm 2050, nếu không phải là trước đó.

Ông nói: “Có lẽ vì vậy, họ không đầu tư nâng cấp các nhà máy than của mình, trong đó có nhiều nhà máy đã hơn 40 năm tuổi và hoạt động không hiệu quả.

Đồng tác giả của bài báo là Sarah Salvatore, chuyên ngành kỹ sư dân dụng, đại học Rice và cựu sinh viên Joanna Slusarewicz, hiện là sinh viên tốt nghiệp tại Đại học Carnegie Mellon.

Quỹ Năng lượng đã hỗ trợ nghiên cứu.

quặng.

Ông nói: “Có lẽ vì vậy, họ không đầu tư nâng cấp các nhà máy than của mình, trong đó có nhiều nhà máy đã hơn 40 năm tuổi và hoạt động không hiệu quả.

Đồng tác giả của bài báo là Sarah Salvatore, chuyên ngành kỹ sư dân dụng, đại học Rice và cựu sinh viên Joanna Slusarewicz, hiện là sinh viên tốt nghiệp tại Đại học Carnegie Mellon.

Quỹ Năng lượng đã hỗ trợ nghiên cứu.