De inspanning om het elektriciteitsnet koolstofarm te maken, stimuleert een verscheidenheid aan schone technologieën, van zonnedakspanen tot zonnekanalen tot zonnewegen, die uitdagingen voor het net kunnen creëren.
getty
De laatste dag van april van dit jaar was een typische lentedag in Californië. De zon scheen, de wind waaide en het smeltwater van de lente stroomde. Met ideale omstandigheden voor zonne-, wind- en waterkracht behaalde de staat een opmerkelijke primeur op het gebied van energie: ongeveer een uur lang werd voorzien in duurzame energie 100% van de elektriciteit in Californië en een verleidelijke blik op een netto nul toekomst.
Hoe gedenkwaardig die mijlpaal ook was, de staat heeft nog een lange weg te gaan voordat het voldoende capaciteit heeft om zijn netwerk continu van stroom te voorzien zonder koolstof. Er verschijnen voortdurend nieuwe bronnen van hernieuwbare energie, van zonne gordelroos naar zonneboerderijen, en uiteindelijk misschien zelfs zonnewegen. Om ervoor te zorgen dat deze fotovoltaïsche innovaties de meeste impact hebben - het omzetten van licht in emissievrije elektriciteit - moeten we een netwerk bouwen dat kan zorgen voor betrouwbare, consistente stroom omdat het deze technologieën bevat.
“We hebben voortdurend nieuwe bronnen van hernieuwbare energie nodig, maar het waarborgen van de betrouwbaarheid van het net is van cruciaal belang om hun belofte waar te maken. Deze spanning tussen innovatie en betrouwbaarheid is de fundamentele uitdaging van de koolstoftransitie.” – Takajiro Ishikawa, President en CEO van Mitsubishi Heavy Industries America
Een flexibeler raster
Het toevoegen van meer wind- en zonne-energie aan het net is essentieel voor de transitie van koolstof. Maar omdat die bronnen niet constant zijn - zon en wind zijn van nature intermitterend - zullen er onvermijdelijk tijden zijn dat de opwekking van zonne- en windenergie niet aan de vraag voldoet. Deze variabiliteit bemoeilijkt de vermogensafgifte op een net dat de geproduceerde energie zonder onderbreking van seconde tot seconde in evenwicht moet brengen met de verbruikte energie.
Zoals Takajiro Ishikawa, President en CEO van Mitsubishi Heavy Industries America, opmerkt: “We hebben voortdurend nieuwe bronnen van hernieuwbare energie nodig, maar het waarborgen van de betrouwbaarheid van het net is van cruciaal belang om hun belofte waar te maken. Deze spanning tussen innovatie en betrouwbaarheid is de fundamentele uitdaging van de koolstoftransitie.”
Wanneer de vraag naar elektriciteit stijgt, hebben energiebedrijven het vermogen nodig om het aanbod onverwijld te vergroten; het alternatief is brown-outs en black-outs. In de praktijk moeten energieleveranciers in staat blijven om meer elektriciteit te produceren dan er op een bepaald moment wordt verbruikt. Toch moeten ze die capaciteit strategisch en flexibel opvoeren, want wanneer de productie de vraag overtreft, moeten energiebedrijven de overtollige belasting afwerpen om het net stabiel te houden. Op de dag in april bijvoorbeeld, toen Californië 100% van de benodigde stroom voorzag door gebruik te maken van hernieuwbare bronnen, besloot de staat overtollige elektronen te verkopen aan andere elektriciteitsleveranciers.
Hoe meer hernieuwbare energiebronnen op het net worden geïntroduceerd, hoe groter het risico op intermitterende storingen en hoe urgenter de noodzaak om belastingen snel en naadloos in evenwicht te brengen. Deze evolutie van het net vormt een uitdaging voor producenten. Veel van de bestaande infrastructuur voor elektriciteitsopwekking vereist te veel opstarttijd om snel te kunnen worden verzonden.
"Het in evenwicht brengen van verminderde uitstoot en betrouwbaarheid is de sleutel tot het bevorderen van welvaart en het opnieuw uitvinden van het netwerk voor een toekomst met schone energie." – Raul Pereda, President en CEO van Mitsubishi Power Aero
Een oplossing zijn aero-afgeleide gasturbines. Ze kunnen stroom op aanvraag produceren met weinig opstarttijd en de flexibiliteit om vervolgens snel op en af te schalen, wat helpt om continu vraag en aanbod op elkaar af te stemmen. Dit stelt netbeheerders in staat om meer hernieuwbare energie aan hun netten toe te voegen zonder in te boeten aan betrouwbaarheid. Deze fabrieken met pieken staan klaar wanneer nodig om snel op te starten en de gaten tussen de vraag en de productie uit andere bronnen op te vullen. Bovendien kunnen deze turbines draaien op een steeds groter aantal brandstoffen, zoals aardgas, LNG, propaan en binnenkort een mengsel van waterstof en aardgas, waardoor ze kunnen evolueren naar koolstofarme en koolstofvrije oplossingen.
"Het balanceren van verminderde emissies en betrouwbaarheid is de sleutel tot het bevorderen van welvaart en het opnieuw uitvinden van het elektriciteitsnet voor een toekomst met schone energie", zegt Raul Pereda, President en CEO van Mitsubishi Power Aero, een toonaangevende leverancier van wereldwijde stroomoplossingen die worden aangedreven door van aero-afgeleide gasturbines.
Op zoek naar win-wins
Een steeds flexibeler netwerk zal kansen bieden om te profiteren van de huidige rijkdom aan innovatie op het gebied van hernieuwbare energie. Bijvoorbeeld, ProjectNexus, die dit najaar baanbrekend werk verricht, zal een proof-of-concept opleveren voor het bedienen van zonnepanelen over de kanalen die water door Californië verplaatsen.
In een nieuw proefproject installeert Californië zonnepanelen boven verschillende delen van irrigatiekanalen om verdamping te verminderen en tegelijkertijd schone energie te leveren.
getty
Het is het eerste project in zijn soort in de Verenigde Staten, maar het concept wint aan kracht in het hete, droge klimaat van het landelijke India. Een recent studies ontdekte dat het installeren van zonnepanelen over de 4,000 mijl aan kanalen van Californië zou kunnen voorkomen dat jaarlijks 63 miljard gallons water verdampt, terwijl het ook 13 gigawatt aan elektriciteit levert - ongeveer de helft van wat de staat nodig heeft om zijn doelstellingen voor hernieuwbare energie te halen.
Agrivoltaïsche oplossingen, die zonne-installaties op landbouwgrond plaatst, bieden vergelijkbare win-winscenario's. De panelen zorgen voor een goed microklimaat voor schaduwminnende gewassen en als voer voor schapen, die op hun beurt het gras en onkruid gesnoeid houden zonder de noodzaak om fossiele brandstoffen te verbranden.
De energietransitie vraagt om veel van dergelijke oplossingen. In onze steeds meer geëlektrificeerde wereld moeten ze samenwerken om de klok rond schone en betrouwbare elektriciteit te leveren. Om Californië op 30 april te makenth een dagelijkse realiteit zijn, moeten we met creativiteit, urgentie en vooruitziende blik handelen om aan de energiebehoeften van vandaag te voldoen en tegelijkertijd het flexibele, veerkrachtige energiesysteem van morgen te bouwen.
GERELATEERDE INHOUD
Het grote verschil tussen de opwarming van de aarde van 1.5°C en 2.0°C
Bron: https://www.forbes.com/sites/mitsubishiheavyindustries/2022/06/22/to-harness-innovation-in-renewables-make-the-grid-more-flexible/