השמש והרוח מתחרות בתחנות כוח פחם בכל הקשור למערכות אחסון אנרגיה. צילום AP / מל אוונס

אנרגיה נטולת פחמן: האם התשובה נושבת ברוח? אולי, אבל הרוח לא תמיד נושבת, וגם השמש לא תמיד זורחת. האנרגיה הנוצרת על ידי אנרגיה רוח ושמש היא לסירוגין, כלומר החשמל הנוצר עולה ויורד בהתאם למזג האוויר.

אך על התפוקה מרשת החשמל להיות ניתנת לשליטה בכדי להתאים לדרישה המשתנה השנייה לשנייה מצד הצרכנים. אז ההתערבות של אנרגיה רוח ושמש היא אתגר תפעולי עבור מערכת החשמל.

אחסון אנרגיה הוא פיתרון מוכר נרחב לבעיית מתחדשים לסירוגין. הרעיון הוא שהאחסון נטען כשהרוח נושבת, או שהשמש זורחת, ואז מתפזר מאוחר יותר כאשר יש צורך באנרגיה. אחסון לרשת יכול להיות סוללה כימית כמו אלה שאנו משתמשים במכשירים אלקטרוניים, אך זה יכול גם להיות בצורה של שאיבת מים במעלה גבעה למאגר וייצור חשמל כאשר נותנים לו לזרום חזרה או לאחסון ולפריקה אוויר דחוס במערה תת קרקעית.

הצורה הנפוצה ביותר של אחסון אנרגיה ברשת החשמלית היא שאיבת מים במעלה ההר ואז משחררים אותם בשעות השיא להפעלת טורבינת חשמל. Vattenfall, CC BY-NC-ND

מונע על ידי השקפה כי אחסון הוא טכנולוגיה "ירוקה", ממשלות מקדמות יותר ויותר את אמצעי האחסון והפצת אחסון אנרגיה. לדוגמה, בנובמבר 2017 חתם השלטון בניו יורק אנדרו קואומו על הצעת חוק יעדים לאימוץ אחסון עד ל- 2030. מדינות אחרות עם מדיניות דומה הן אורגון, מסצ'וסטס, קליפורניה ומרילנד. חברות כמו טסלה מיתגו גם מערכות אחסון כטכנולוגיות נקיות.

אך האם מערכות אחסון גדולות מורידות את הפליטות ברשתות הנוכחיות שלנו? ב מחקר שנערך לאחרונהמצאנו שזה לא בהכרח המקרה - השתקפות של עד כמה מורכבת מערכת החשמל יכולה להיות.

תפקיד הפחם

מכיוון שאחסון יכול לאפשר לחידוש התחדשות לעמוד בביקוש המשתנה, אנו מניחים לעיתים קרובות שהטכנולוגיה היא מטבעה ירוקה - כלומר, על ידי הוספת אחסון ואיכות מתחדשת לרשת, אנו מקטינים את פליטת גזי החממה. זה דומה לשים לב שמחשבים יכולים לספק יתרונות חינוך ופריון, ואז בהנחה שכל מה שאדם עושה במחשב הוא חינוכי או יצרני. הן לאחסון אנרגיה והן למחשבים, זה תלוי באופן השימוש בו.

בניתוח שלנו מצאנו כי הוספת אחסון יכולה, עבור חלק מהרשתות, להגדיל את פליטת הפחמן. אף שמבחינה ראשונה אינטואיטיבית, תוצאה זו הגיונית כשחושבים כיצד פועלים רשתות החשמל. באופן כללי, הרשת האמריקאית כולה מופעלת כ- קבוצה של רשתות משנה אזוריות שמכסים את ארה"ב כמו שמיכת טלאים.

מנכ"ל טסלה, אלון מאסק, מציג את הסוללה של החברה לרשת החשמלית ב- 2015. צילום AP / Ringo HW Chiu

באגירת אנרגיה אין פליטות עישון כמו פחם או תחנות כוח גז טבעי. אולם אחסון חדש משפיע על הפעלת תחנות כוח אחרות ברשת, וכתוצאה מכך עלייה או ירידה בפליטת פחמן בהתאם לסוג תחנות הכוח המספקות חשמל לאזור זה.

ברוב המקרים, מערכות אחסון בארה"ב פועלות למקסום הרווח. לשם כך, האחסון "קונה נמוך ומוכר גבוה." חשמל בדרך כלל זול בלילה כאשר הביקוש הוא נמוך ויקר יותר בשעות היום, במיוחד כשאנשים חוזרים מהעבודה ומדליקים חבורה של מכשירים. כך שמפעילי מערכות אחסון נוטים לקנות בלילה ולמכור במהלך היום. ההשפעה נטו של האחסון על פליטות תלויה אפוא בסוג הגנרטורים המשמשים לענות על ביקוש חדש בלילה לעומת היום.

ברשתות עם הרבה כוח פחם - מדינות מערב-מערב, מערב ודרום להסתמך בכבדות על פחם מפעלי הפחם משמשים בדרך כלל כדי לענות על שינויים קטנים בביקוש בלילה. מפעלי גז טבעי נוטים לעבוד במהלך היום בכדי לענות על ביקוש שיא. ברשתות החשמל הללו, האחסון נוטה להטעין את כוח הפחם בלילה, ומוזר את כוח הגז הטבעי במהלך היום.

כוח פחם הוא מקור חשמל מלוכלך יותר מאשר גז טבעי, עם כפליים מפליטות הפחמן עבור כל יחידת חשמל המיוצרת. לפיכך, במקומות שבהם אחסון חדש פירושו יותר ייצור פחם ופחות גז טבעי, האחסון יגדיל את סך פליטת הפחמן מהרשת.

במערב התיכון גילינו כי הוספת קיבולת אחסון של 3 ג'יגה-וואט, מספיק כוח בכדי לספק בערך 500,000 בתים בארה"ב, מעלה את פליטת הפחמן המקבילה להוספת מכוניות 6,700 לשנה לכביש. וככל שנוספים יותר אחסון, פליטות הפחמן גדלות.

מצד שני, מצאנו כי בניו יורק, מדינה עם מעט מאוד כוח פחם, הוספת אחסון מפחיתה את פליטת הפחמן. המערב התיכון הוא כרגע רשת החשמל הכי מלוכלכת בארצות הברית, וניו יורק היא אחת הנקיות ביותר, ולכן אזורים אחרים ייפלו איפשהו בין לבין.

לא תמיד קל להיות ירוק

אז איך מתכנני רשת יכולים להשיג את ההבטחה לנישואין מאושרים בין אחסון ומתחדשים, בהנחה שהם צריכים לגור באותו בית עם הדוד פחם הוותיק והסדוק?

אפשרות אחת היא שגם אם אחסון פועל למקסום הרווח, הוספת רוח ושמש מספיק לרשת עשויה לנטרל את השפעת הפחם. עם מספיק אנרגיה מתחדשת עודפת מספקת, אחסון בכל צורה שהיא - סוללות או מאגרי מים, למשל - יעדיף להשתמש בשמש ורוח מכיוון שהם המקורות הזולים ביותר כאשר אספקת החשמל עולה על הביקוש. האחסון ימשיך להסיט את כוח הפחם מהלילה ליום, אך אפשר לאפשר יותר אנרגיה מתחדשת כדי לפצות על הפליטות הנוספות.

ניתן לתכנן תקנות כך שמערכות אחסון אנרגיה יעמיסו עודף חשמל מרוח ושמש, המהווה צעד לעבר ניקוי האחסון. petrmalinak / Shutterstock.com

בדקנו זאת וגילינו שלרשת המערב התיכון יש נקודת מפנה כאשר הרוח והשמש מגיעים לכדי 18 אחוז מכושר הייצור הכולל: בשלב זה הוספת האחסון מתחילה לרדת ולא להגדיל את הפליטה. רמת האימוץ הנוכחית היא 10 אחוזים, כך שייקח זמן עד שהאחסון במערב התיכון יפחית את הפליטות.

אפשרות נוספת היא לשנות את אופן פעולת האחסון. עם מחיר צנוע על פחמן, למשל, עלותם של גנרטורים שונים תועבר כך שתאגר אחסון לעתים קרובות פחות ממתקני פחם, ותפחית את הפליטות אפילו ברשת הכבדה התיכונה הכבדה.

בעוד שמס פחמן לאומי לא נראה סביר בעתיד הקרוב, ישנם דרכים אחרות להבטיח תוצאות ירוקות מהאחסון. לדוגמה, מדינות יכולות לנקוט במדיניות שמעודדת שימוש רב יותר במשאבי אפס פחמן במקום בפחם.

בלי קשר, אחסון תמיד יעזור לנו להשתמש יותר ממקורות החשמל הזולים שלנו. השאלה היא אם זה פחם, גרעיני או מתחדשים.

על המחבר

נגה סרוג'נה גוטטי, סטודנטית לתואר שלישי באנרגיה וקיימות, המכון הטכנולוגי של רוצ'סטר; אריק היטינגר, עוזר פרופסור למדיניות ציבורית, המכון הטכנולוגי של רוצ'סטר, ואריק וויליאמס, פרופסור חבר לקיימות, המכון הטכנולוגי של רוצ'סטר

מאמר זה פורסם במקור ב שיחה. קרא את מאמר מקורי.

ספרים קשורים

הוספה: התוכנית המקיפה ביותר שהציעה אי פעם להפוך את ההתחממות הגלובלית

מאת פול הוקן וטום שטייר
מול פחד ואדישות נרחבים, קואליציה בינלאומית של חוקרים, אנשי מקצוע ומדענים התאגדה כדי להציע מערך של פתרונות מציאותיים ונועזים לשינויי אקלים. מאה טכניקות ושיטות מתוארות כאן-כמה ידוע; כמה שמעולם לא שמעת עליהם. הם נעים מאנרגיה נקייה לחינוך בנות במדינות בעלות הכנסה נמוכה וכלה בפרקטיקות בשימוש בקרקע ששולפות פחמן מהאוויר. הפתרונות קיימים, הם קיימא מבחינה כלכלית, וקהילות ברחבי העולם מיישמות אותם כיום במיומנות ובנחישות. זמין באמזון

עיצוב פתרונות אקלים: מדריך מדיניות אנרגיה מעוטת פחמן

מאת האל הארווי, רובי אורוויס, ג'פרי רסמן
עם ההשפעות של שינויי האקלים כבר עלינו, הצורך לקצץ בפליטת גזי חממה עולמיים הוא לא פחות דחוף. זה אתגר מרתיע, אך הטכנולוגיות והאסטרטגיות לעמידה בו קיימות כיום. קבוצה קטנה של מדיניות אנרגיה, שתוכננה ומיושמת היטב, יכולה להכניס אותנו לנתיב לעתיד נמוך בפחמן. מערכות אנרגיה הן גדולות ומורכבות, ולכן מדיניות האנרגיה חייבת להיות ממוקדת וחסכונית. גישות המתאימות לכל אחד פשוט לא יעשו את העבודה. קובעי המדיניות זקוקים למשאב ברור ומקיף המתאר את מדיניות האנרגיה שתשפיע בצורה הגדולה ביותר על עתידנו באקלים, ומתאר כיצד לתכנן היטב מדיניות זו. זמין באמזון

זה משנה את הכל: קפיטליזם מול האקלים

מאת נעמי קליין
In זה משנה הכל נעמי קליין טוענת כי שינויי אקלים אינם סתם נושא נוסף שמוגש בצורה מסודרת בין מיסים לטיפול בבריאות. זו אזעקה שקוראת לנו לתקן מערכת כלכלית שכבר כושלת אותנו במובנים רבים. קליין בונה בקפדנות את המקרה לכך שהפחתה מאסיבית של פליטת החממה שלנו היא הסיכוי הטוב ביותר שלנו בו זמנית לצמצם את אי השוויון הפעור, לדמיין מחדש את הדמוקרטיות השבורות שלנו ולבנות מחדש את הכלכלות המקומיות המרוויחות שלנו. היא חושפת את הייאוש האידיאולוגי של מכחישי שינויי האקלים, את האשליות המשיחיות של אנשי ההנדסה הגיאולוגית, ואת התבוסתנות הטראגית של יותר מדי יוזמות ירוקות-מיינסטרימיות. והיא מדגימה בדיוק מדוע השוק לא - ולא יכול - לתקן את משבר האקלים, אלא במקום זאת יחמיר את המצב, עם שיטות מיצוי קיצוניות ופוגעות יותר ויותר מבחינה אקולוגית, המלוות בקפיטליזם אסון. זמין באמזון

מאת המו"ל:
רכישות באמזון ללכת לפרוע את העלות של הבאת לך InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ו ClimateImpactNews.com ללא עלות וללא מפרסם לעקוב אחר הרגלי הגלישה שלך. גם אם תלחץ על קישור אך אינך קונה את המוצרים הנבחרים האלה, כל דבר אחר שאתה קונה באותו ביקור באמזון משלם לנו עמלה קטנה. אין עלות נוספת עבורך, אז אנא תרום למאמץ. אתה יכול גם להשתמש בקישור זה להשתמש באמזון בכל עת כדי שתוכלו לתמוך במאמצים שלנו.