Californië kan tegen 85 op betrouwbare wijze 2030% schone energie bereiken zonder risico op uitval - op weg naar een 100% schoon elektriciteitsnet

Stroomcrises tijdens de hittegolven van augustus 2020 in Californië riepen vragen op over hoe betrouwbaar het elektriciteitsnet van de staat op weg zal zijn naar zijn doelstelling van 100% schone energie in 2045.

Maar nieuw onderzoek geeft duidelijke antwoorden: Californië kan tegen 85 op betrouwbare wijze een schoon elektriciteitsnet van 2030% bereiken met een gevarieerde mix van hernieuwbare energiebronnen en batterijen, flexibele vraag, handel met buurlanden en enkele bestaande elektriciteitscentrales - onder meerdere uitbouwveronderstellingen en mogelijke toekomstige omstandigheden. Het blijkt dat een schoner netwerk een betrouwbaarder netwerk is.

Regelgevers en gekozen functionarissen van de staat kunnen deze belangrijke stap in de richting van een 100% schone energietoekomst van de staat bereiken door middel van beleidsmaatregelen die de inzet van diverse schone energie versnellen, de afhankelijkheid van gasopwekking verminderen, hulpbronnen aan de vraagzijde stimuleren en de regionale coördinatie van de elektriciteitshandel met aangrenzende staten verbeteren.

Beleid om vooruit te komen

Californië is een internationale leider in het terugdringen van de vervuiling door broeikasgassen en levert tegelijkertijd steeds schonere stroom voor een grote en diverse populatie van elektriciteitsgebruikers - 40 miljoen mensen en 's werelds 5^th grootste economie. Maatregelen voor energie-efficiëntie hebben het totale elektriciteitsverbruik van de staat jarenlang stabiel gehouden, terwijl een reeks steeds ambitieuzere vernieuwbare portefeuillestandaarden hebben geleid tot een snelle acceptatie van schone energievoorziening uit hernieuwbare bronnen zoals wind en zon.

De ambities van de staatsregulatoren hebben een nieuwe impuls gekregen. De California Public Utility Commission (CPUC) heeft onlangs inkooporders uitgegeven voor nieuwe schone hulpbronnen en heeft een nieuw voorkeurssysteemplan goedgekeurd voor zijn energieleveranciers die ernaar streven de uitstoot van broeikasgassen te verminderen tot 38 miljoen metrische ton (MMT) tegen 2030 en 35 MMT's tegen 2032, om tegen 86 een emissievrije elektriciteitsopwekking van 2032% te creëren.

Maar zelfs met deze verhoogde ambities moet Californië meer doen om zijn doelen voor een betrouwbare, koolstofvrije toekomst te bereiken. een nieuwe technisch rapport van Telos Energy en GridLab en begeleidend beleidsrapport by Energy Innovation schetst hoe het rijk deze uitdaging kan aangaan.

Een nieuwe benadering

Het technische rapport biedt een nieuwe methodologie om beleidsmakers te helpen snel veel toekomstige hulpbronnenportfolio's en aannames te evalueren om een ​​toekomstig schoon energienetwerk veilig te stellen. Door scenario's en gevoeligheden op te nemen die de betrouwbaarheid onderzoeken met behulp van details zoals wind- en zonnegegevens per uur die zijn afgestemd op gegevens over de vraag per uur gedurende acht mogelijke jaren in de westelijke VS, kunnen modelbouwers de voordelen van verschillende resourceportfolio's relatief snel en tegen lage kosten vergelijken.

Beleidsmakers kunnen dan zien hoe elke portefeuille het meest efficiënte gebruik maakt van zijn 75% aandeel aan hernieuwbare bronnen over verschillende jaren: het minimaliseren van zaken als batterijverliezen, het geconcentreerde gebruik van gasbronnen in de staat en een te grote afhankelijkheid van buren wanneer regionaal de vraag is groot.

Het technische rapport modelleert ook belangrijke "stressomstandigheden" die de betrouwbaarheid kunnen bedreigen, zoals lage waterkracht als gevolg van droogte, importbeperkingen, pensionering van gascentrales, pensionering van kolencentrales in aangrenzende staten, en ontdekte dat elke 85% schone elektriciteitsportefeuille betrouwbaar is. De modelbouwers simuleerden met name de warme weersomstandigheden die in augustus 2020 voor stroomstoringen zorgden en ontdekten dat een 85% schoon elektriciteitssysteem in een soortgelijk geval voldoende elektriciteit zou hebben.

Optimaliseren voor een ambitieus implementatieschema

Deze nieuwe benadering is met name opvallend als we kijken naar de baanbrekende versnelling in de opbouw van schone energie die de staat nodig heeft om een ​​jaarlijkse doelstelling van 80% schone stroom voor 2030 te bereiken of te overschrijden. Door verschillende portfolio's te modelleren, kunnen beleidsmakers belangrijke afwegingen maken, zoals de betrouwbaarheidsrol die batterijopslag speelt , gas en import zorgen voor een systeem dat voornamelijk op zonne- en windenergie is gebaseerd, en hoe dat verschuift wanneer meer consistente bronnen zoals geothermische en offshore wind aan de portefeuille worden toegevoegd.

Het onderzoeken van de betrouwbaarheidsprestaties van verschillende resourceportfolio's onder belangrijke stressoren maakt efficiëntere inkoop mogelijk nadat de voorgestelde portfolio's alle wettelijke hoepels hebben doorlopen.

Voorbeeld: de hierboven getoonde portfolio van "Resource Diversity" van het technische rapport vermindert de noodzaak om zoveel mogelijk zonne- en onshore windparken te bouwen, vermindert energieverliezen door fietsen op batterijen en is voor de betrouwbaarheid minder afhankelijk van elektriciteitscentrales op fossiele brandstoffen. Het doet dit door aanzienlijke nieuwe bronnen voor offshore windenergie en geothermische opwekking op te nemen, die op een consistentere manier stroom produceren en andere hernieuwbare energiebronnen aanvullen, maar tegen een hogere prijs. Het toevoegen van een significante vraagrespons aan de mix compenseert de grote behoefte aan batterijopslag. De modellering van GridLab en Telos benadrukt de non-cost betrouwbaarheidsvoordelen van diversificatie van hulpbronnen en kan een waardevol hulpmiddel zijn voor alle staten die werken aan doelstellingen voor schone elektriciteit.

Als Californische energieagentschappen en haar netbeheerder CAISO doorgaan met implementeren de schone energiebeleidsagenda van de staat, moeten ze de nieuwe benadering van het technische rapport opnemen om een ​​bredere reeks portefeuilles te evalueren, terwijl ze de nauwe samenwerking op het gebied van betrouwbaarheid en inkoop voortzetten die ze sinds de hittegolven van augustus 2020 hebben getoond.

Specifieke inspanningen om de toekomstige inzet van offshore windenergie te plannen en direct de aanschaf van meer diverse opwekkingsmiddelen zoals schone, duurzame energiebronnen (meestal geothermische energie) en langdurige opslag te verplichten, kunnen nuttig zijn, maar de rapporten geven aan hoe dit organischer en transparanter kan worden gedaan. Dit type analyse zou een aanvulling zijn op de recente verhoogde ambities in resourceplanning en de nieuwe vooruitziende CAISO 20-jarige transmissievooruitzichten.

Een meer rechtvaardige toekomst van een schoner netwerk

Een rechtvaardige transitie naar schone elektriciteit hangt af van investeringen in en het creëren van markten voor economisch levensvatbare schone energieportfolio's die helpen bij het afdanken van aardgaseenheden die de meest door vervuiling belaste gemeenschappen in Californië schaden. Een rechtvaardige transitie voor getroffen gemeenschappen omvat ook het vergroten van de veerkracht van de gemeenschap, het bouwen van schone hulpbronnen met banen en economische voordelen, en het gebruik van lokaal overleg bij het selecteren van nieuwe investeringen.

Uit de meerdere scenario's van de technische studie bleek dat het elektriciteitsnet van de staat betrouwbaar zou zijn, zelfs na het afbouwen van 11.5 gigawatt (GW), of ongeveer een derde van de bestaande gascapaciteit van Californië. Hoewel buiten de reikwijdte van de technische studie, beveelt het begeleidende beleidsrapport aan om uiterlijk in 2030 prioriteit te geven aan het met pensioen gaan van gascentrales in de buurt van of in achtergestelde gemeenschappen, terwijl de afhankelijkheid van de staat van gas zo snel mogelijk wordt uitgebannen. Sommige instanties, waaronder de CPUC, hebben enige vooruitgang geboekt met inclusiviteit en milieurechtvaardigheid, maar gestopte inspanningen om gas te stoppen laten zien dat er nog werk aan de winkel is.

Overheidsinstanties en beleidsmakers moeten zich richten op de grondoorzaken van het voortdurende gebruik van aardgas in Californië en een plan ontwikkelen om het geleidelijk af te schaffen. Dit houdt in dat opnieuw moet worden onderzocht hoe nieuwe schone-energieportfolio's en het gebruik van hulpbronnen aan de vraagzijde aardgas zouden kunnen vervangen bij het leveren van betrouwbaarheidswaarde op systeem- en lokaal niveau.

Planners moeten de diversiteit van middelen verdubbelen

Met behulp van inzichten uit de technische studie laat het beleidsrapport zien hoe een meer diverse reeks schone hulpbronnen nog grotere voordelen kan bieden aan het snel veranderende elektriciteitsnet van de staat. Deze voordelen omvatten minder landgebruik en transportbehoeften, een grotere haalbaarheid van het bereiken van doelstellingen voor schone elektriciteit, een kleinere impact op achtergestelde gemeenschappen en een grotere veerkracht.

Diversiteit van hulpbronnen kan vele vormen aannemen: hulpbronnen (bijv. offshore wind, geothermische of gedistribueerde zonne-energie), locatie van hulpbronnen (verschillende locaties kunnen complementaire profielen bieden), vraagflexibiliteit en nauwere coördinatie met aangrenzende staten. Uit de technische studie blijkt dat geïmporteerde stroom van deze buren vaak een sleutelrol speelt bij het balanceren van het net. Gezien de bevinding van de studie dat energiereserves in het Westen beschikbaar zijn wanneer Californië die nodig heeft, zal een nauwere coördinatie Californië in staat stellen met meer vertrouwen op zijn buren te vertrouwen.

De versnelde overgang naar schone energie in Californië is een kans

Doorgaan met de transformatie van schone energie in Californië biedt tal van uitdagingen om het licht aan te blijven houden, zoals het blijven bouwen van nieuwe infrastructuur, dieper ingaan op elektriciteitsconsumenten om gedistribueerde bronnen te ontgrendelen en de implicaties begrijpen van het afhankelijk zijn van nieuwe bronnen zoals batterijen die zorgen voor stroom in een mum van tijd, maar moet worden opgeladen.

Deze transformatie biedt echter ook ongelooflijke kansen door slimmere planning en beleid, zoals het bestrijden van klimaatverandering, het verbeteren van de luchtkwaliteit in achtergestelde gemeenschappen, het aannemen van nieuwe benaderingen voor het beoordelen van de meest effectieve combinatie van schone elektriciteitsbronnen, het creëren van een arena voor alle soorten technologische innovatie om te bloeien , en het bouwen van een veerkrachtiger netwerk dat een model zal zijn voor andere staten en landen.