再生可能エネルギーによるテキサスの停電の防止

12か月後、州の電力網は改善されましたが、 まだ脆弱 天候による停電。

テキサスA＆M大学の大気科学教授であるアンドリュー・デスラーは、次のように述べています。 「これはまだ私たちにとってリスクが高すぎます。」

今、 最近の研究 これは、太陽、風力、水などの100％クリーンで再生可能なエネルギーに切り替えることで、おそらく異常気象の際でも、全国的な停電を回避できることを示しています。

スタンフォード大学の論文の筆頭著者であり、土木環境工学の教授であるマーク・ジェイコブソンは、次のように述べています。 多くの地域での完全な変革は遅いものの、風力、水、太陽光はすでに国の電力の約5分の1を占めています。

この調査では、再生可能エネルギー源に切り替えることで、エネルギー要件が削減され、消費者のコストが削減され、何百万もの新しい雇用が創出され、人々の健康が改善されることが示されました。

何年もの間、再生可能エネルギーを大規模に採用することの実現可能性について、そのコストのために疑問を表明する人もいます。 しかし、デスラー氏は、太陽光発電は10年前は高価なエネルギー源でしたが、 今日最も安い価格の1つ。

「再生可能エネルギーに対する多くの人々の理解は非常に時代遅れになっています」と、研究に関与していなかったデスラーは言いました。

風力発電も非常に効率的で、テキサスのエネルギーの半分を節約できる日もあります。これは、Desslerポッドキャスターが驚いた事実です。 ジョー・ローガン 彼が木曜日の「ジョー・ローガン・エクスペリエンス」のエピソードにゲストとして出演したとき。

「太陽と風力は利用可能な最も安価なエネルギー源です」とDesslerは言いました。 「人々はそれを理解していないようです。また、主に再生可能エネルギーに依存する信頼性の高いグリッドを作成する方法を私たちが知っていることも理解していません。」

最新の研究では、ジェイコブソンと同僚は、2050年と2051年に、より環境に優しく人口の多い国で停電なしに、米国全体で30秒ごとにエネルギー需要を満たす方法を示しています。

シミュレーションでは、すべての車両が電気式または水素燃料電池で駆動されていると想像してください。 電気ヒートポンプ、給湯器、風力タービン、ソーラーパネルが化石燃料の代替燃料に取って代わりました。 チームには新しい熱エネルギー源も含まれていましたが、新しい水力発電所は含まれていませんでした。

彼らは、大気汚染、気候および気象モデルからのデータを含む、米国本土全体のネットワークの安定性をモデル化しました。これには、特定の地域で発生する気候要因と統計的に典型的な気象パターンが含まれます。 チームは、エネルギー情報局からのエネルギー消費データを使用して、2050〜2051年のエネルギー要件をシミュレートしました。 電源は30秒ごとに電力需要と等しくなければなりませんでした。そうでない場合、モデルは閉じられます。。

チームは、より効率的な再生可能資源に切り替えるだけで、実際のエネルギー需要が大幅に削減されることを発見しました。 米国全体では、最終用途の総エネルギー需要は約57％減少しました。 世帯の一人当たりの年間エネルギーコストは、「通常のビジネス」シナリオよりも約63％低かった。

「私たちが現在化石燃料で行っていることはすべて、電気を動力源とする技術で行われるでしょう」と、ジェイコブソンの研究室の共著者で博士課程の候補者であるアンナ・カタリーナ・フォン・クレランドは述べています。 「主に光に電力を供給したり、工業プロセスに燃料を供給したりするために活動を実行するために必要なエネルギー量。これは、より効率的な電源を使用した場合に実際に削減されます。」

異常気象時には、グリッドをオンラインに保つために、より低いエネルギー需要が重要です。 テキサスでは、完全なグリーン移行により、年間の平均最終使用エネルギー需要が56％削減されます。 また、ピーク負荷、つまり一度にグリッドから引き出す最大量の電力を削減します。 ジェイコブソン氏によると、多くの家庭にも独自のストレージがあり、ネットワークにそれほど依存する必要はないという。

チームはまた、さまざまな地域の電力網を接続することで、電力システムの信頼性を高め、コストを削減できることを発見しました。 風はより広い地域で吹くか、太陽を照らすか、他の場所で水力発電を操作する可能性が高く、供給のギャップを埋めるのに役立つ可能性があります。

「ますます広い地域を見ると、再生可能エネルギーへの混乱は減少しています」とデスラー氏は述べています。 「テキサスで風が強くなければ、アイオワで風が強くなる可能性があります。その場合、彼らはエネルギーを過剰に生産し、余分な電力の一部を私たちに請求する可能性があります。」

この調査によると、テキサス州のエネルギーの単位あたりのコストは、現在のように、中西部のグリッドに接続した場合の方が、孤立した場合よりも27％低くなっています。

「全体的に見て、相互接続を拡張した場合、コストが低く、信頼性が高く、エネルギー使用率が高くなることがわかりました」とフォン・クルランド氏は述べています。 でも追加 「」各州がそれ自体で島であったとしても、個々の州で100％の風力と太陽熱を導入することは可能です。」

テキサスの冬の間、ジェイコブソンは、適切に維持された風力タービンも電力供給を維持するのに役立つだろうと言いました。 2021年2月の寒波の間に、除氷装置が不足していたため、一部の凍結風力タービンが停止しました。 （石炭、ガス、原子力資源 閉めすぎる 機器の直接凍結によるものであり、電力の大幅な低下に貢献しました。）

「寒い日には強風が吹く。寒いときは暖房の需要があるので、これは本当に良いニュースだ」とジェイコブソン氏は語った。 「実際、寒い日にはより多くのエネルギーを得ることができます。」

冬の間、日光が少ないとソーラーパネルが役に立たなくなる可能性があります。 この場合、風力タービンとソーラーパネルは補完的なエネルギー源です。 ある時点で両方が失敗した場合、地熱エネルギーや水力発電などの別のエネルギー源が開始される可能性があります。

バッテリーは、太陽光や風力が少ないときに電力を供給するためにも使用されますが、チームは、長持ちするバッテリーはグリッドの安定性に必要ではない、または有益ではないことを示しました。 現在市場に出回っている4時間のバッテリーの多くは、停電時などの長期保管を提供するために接続できます。 この発見は、長持ちするバッテリー技術がまだ市場に到達するのに比較的遠い可能性があるため、特に有用です。

「再生可能エネルギー自体を考えていないので、再生可能エネルギーを信頼できないと考えるのは間違いです」とデスラー氏は述べています。 「あなたはそれらをシステムの一部と考えています。多くの再生可能エネルギーを特徴とする安定したグリッドには、再生可能エネルギーが少なくなったときにリバウンドする展開可能な一定の容量もあります。」

チームのシミュレーションでは、カリフォルニアでの停電なども示唆されました。 2020年8月のもの、低コストで。 夏に洋上風力タービンを増設することで、建物の冷却などのエネルギーを節約できます。 あらゆる種類のクリーンで再生可能なエネルギーに移行することで、カリフォルニアのエネルギー需要を60％削減できる可能性があります。

この調査では、ネットワークの安定性を向上させるだけでなく、クリーンで再生可能なネットワークを運用することで、建設から製造、企業での間接雇用に至るまで、500万人近くの長期的なフルタイムの雇用を創出できることがわかりました。 このシステムはまた、よりきれいな空気を生み出し、汚染関連の死亡を年間53,000人削減し、2050年には数百万人の汚染関連の病気を削減する可能性があります。

「これは非常に重要な研究です」と、研究に関与していなかったコーネル大学のロバート・ハワース教授は言いました。 「化石燃料業界は、再生可能エネルギーは危険な実験であり、グリッドの安定性と信頼性は化石燃料に部分的に依存し続けると主張し続けています。ここで、ジェイコブソンと同僚は、これがまったく当てはまらないことを明確に示しています。」

再生可能エネルギーの大規模な変革に関する2015年のジェイコブソンの以前の研究 批判 科学界の何人かから。 20人以上の研究者が発表 勉強 不十分なモデリング手法と仮定に関する懸念を引用します。 問題のある仮定の1つは、既存の水力発電ダムがエネルギー生産を促進する可能性があるというものでした。 ジェイコブソンは名誉毀損で筆頭著者のクリストファー・クラックを訴えたが 訴訟を取り下げる。

この新しい研究は、以前の批判を考慮に入れ、仮定を修正し、多くの異なる条件下でモデルをテストし、2015年の研究以降に利用可能なデータを含めています。日付」と述べた。

デスラーは言った 彼は、この研究の結果が「完全に物議を醸している」とは信じていません。 理論的には、100％クリーンで再生可能なネットワークが可能であると述べています。

「明らかに、地球上に利用可能な再生可能エネルギーがたくさんあるためにのみ機能します。物理学の観点からは、ここに基本的な制限はありません」と彼は言いました。 「制限は政治的なものです。人々を集めてそれを行うことを決定する必要がありますが、それは本当に難しいことです。」

2021年2月の寒波の最中に、元テキサス州知事のリック・ペリーは、テキサス人は「連邦政府を彼らのビジネスから遠ざける」ために、寒波の中で電気なしでより多くの時間を過ごすだろうと言いました。 民主党は阻止した 新しい規制を提案したい人。

約15の州、準州、180以上の都市が再生可能エネルギーの量を増やす政策を実施していますが、ジェイコブソンはこのような結果が政策立案者に法と政策を通過させてより迅速に移行する自信を与えることを望んでいます。 ジェイコブソンの以前の研究と彼の非営利組織を通しての仕事 プロジェクトソリューション 次のような情報に基づいた計画を立てるのを手伝ってください グリーンニューディール そして州議会。

「私たちは本当に速い80パーセントの移行が必要です [of clean energy] ジェイコブソン氏によると、2030年までにそしてその後できるだけ早く100パーセント。 「この問題を解決するには、多くの人々の間で本当に大規模な努力が必要です。問題を解決するのは単一の科学的研究ではありません。」