For å utnytte innovasjon innen fornybar energi, gjør nettet mer fleksibelt

Den siste dagen i april i år var en typisk vårdag i California. Solen skinte, vinden blåste og vårens smeltevann strømmet. Med forhold ideelle for sol, vind og vannkraft, oppnådde staten en bemerkelsesverdig førsteplass innen energi: I omtrent en time ga fornybar energi 100 % av Californias elektrisitet og et fristende glimt av en netto null fremtid.

Så viktig som denne milepælen var, har staten fortsatt en lang vei å gå før den har nok kapasitet til å drive nettet sitt kontinuerlig uten karbon. Nye kilder til fornybar kraft dukker opp hele tiden, fra helvetesild til solar gårder, og til slutt kanskje til og med solveier. For at disse solcelle-innovasjonene skal ha størst effekt – å konvertere lys til utslippsfri elektrisitet – må vi bygge et nett som kan sikre pålitelig, konsistent strøm ettersom det inkorporerer disse teknologiene.

"Vi trenger nye kilder til fornybar energi for å kontinuerlig dukke opp, men å sikre nettpålitelighet er avgjørende for å utnytte løftet deres. Denne spenningen mellom innovasjon og pålitelighet er den grunnleggende utfordringen i karbonovergangen.» – Takajiro Ishikawa, president og administrerende direktør i Mitsubishi Heavy Industries America

Et mer fleksibelt rutenett

Å legge til mer vind- og solkraftproduksjon til nettet er avgjørende for overgangen bort fra karbon. Men fordi disse kildene ikke er konstante - sol og vind, av natur, er intermitterende - vil det uunngåelig være tider da sol- og vindproduksjonen ikke oppfyller etterspørselen. Denne variasjonen kompliserer kraftleveransen på et nett som må balansere energien som produseres med energien som forbrukes på sekund-for-sekund basis uten avbrudd.

Som Takajiro Ishikawa, president og administrerende direktør i Mitsubishi Heavy Industries America, bemerker: "Vi trenger nye kilder til fornybar energi for å kontinuerlig dukke opp, men å sikre nettpålitelighet er avgjørende for å utnytte løftet deres. Denne spenningen mellom innovasjon og pålitelighet er den grunnleggende utfordringen i karbonovergangen.»

Når etterspørselen etter elektrisitet øker, trenger kraftselskapene muligheten til å øke tilbudet uten forsinkelser; alternativet er brownouts og blackouts. I praksis må kraftleverandørene opprettholde kapasiteten til å produsere mer strøm enn det som brukes på et gitt tidspunkt. Likevel må de fyre opp den kapasiteten strategisk og fleksibelt, for når produksjonen overstiger etterspørselen, må kraftselskapene fjerne overskuddsbelastningen for å holde nettet stabilt. For eksempel, dagen i april da California ga 100 % av kraften som trengs ved å bruke fornybare kilder, endte staten opp med å selge overflødige elektroner til andre strømleverandører.

Jo mer fornybar energi introduseres til nettet, desto større er risikoen for intermittens og desto mer presserende er behovet for å balansere laster raskt og sømløst. Denne utviklingen av nettet skaper en utfordring for produsentene. Mye av eksisterende kraftproduksjonsinfrastruktur krever for mye oppstartstid for å kunne sendes raskt.

"Balanse av reduserte utslipp og pålitelighet er nøkkelen til å fremme velstand og samtidig gjenoppfinne nettet for en fremtid med ren energi." – Raul Pereda, president og administrerende direktør i Mitsubishi Power Aero

En løsning er luftavledede gassturbiner. De kan produsere strøm på etterspørsel med kort oppstartstid og fleksibiliteten til å deretter skalere opp og ned raskt, noe som bidrar til å kontinuerlig matche tilbud med etterspørsel. Dette gjør det mulig for nettoperatører å legge til mer fornybar energi til sine nett uten å ofre påliteligheten. Disse toppanleggene er klare når det er nødvendig for å starte opp raskt og fylle tomrom mellom etterspørsel og produksjon fra andre kilder. Dessuten kan disse turbinene kjøre på et utvidet utvalg av drivstoff, som naturgass, LNG, propan og snart en hydrogen-naturgassblanding, noe som gjør dem i stand til å utvikle seg mot lav- og ingen-karbonløsninger.

"Balanse av reduserte utslipp og pålitelighet er nøkkelen til å fremme velstand og samtidig gjenoppfinne nettet for en fremtid for ren energi," sier Raul Pereda, president og administrerende direktør i Mitsubishi Power Aero, en ledende leverandør av globale kraftløsninger drevet av gassturbiner fra fly.

Ser etter vinn-vinn

Et stadig mer fleksibelt nett vil åpne muligheter for å utnytte dagens rikdom av innovasjon innen fornybar energi. For eksempel, Prosjekt Nexus, som bryter bakken denne høsten, vil gi proof of concept for drift av solcellepaneler over kanalene som flytter vann gjennom California.

Det er det første prosjektet i sitt slag i USA, men konseptet har fått fart i det varme, tørre klimaet på landsbygda i India. En nylig studere fant ut at installering av solcellepaneler over Californias 4,000 miles med kanaler kan forhindre at 63 milliarder liter vann fordamper hvert år, samtidig som den leverer 13 gigawatt elektrisitet – omtrent halvparten av hva staten trenger for å oppfylle sine mål for fornybar energi.

Agrivoltaiske løsninger, som plasserer solcelleinstallasjoner på jordbruksland, tilbyr lignende vinn-vinn-scenarier. Panelene gir gode mikroklimaer for skyggeelskende avlinger samt grovfôr for sauer, som igjen holder gresset og ugresset trimmet uten å måtte brenne fossilt brensel.

Energiomstillingen krever mange slike løsninger. I vår stadig mer elektrifiserte verden må de jobbe sammen for å levere ren og pålitelig strøm døgnet rundt. For å gjøre Californias 30. april^th milepæl en hverdagsrealitet, må vi handle med kreativitet, haster og fremsyn for å møte dagens energibehov samtidig som vi bygger morgendagens fleksible, spenstige energisystem.

RELATERT INNHOLD

Møt Generation Green, ingeniører som hjelper til med å avkarbonisere energi og industri [Video]

Råd til unge ingeniører: Bruk fantasien din

Den sterke forskjellen mellom global oppvarming på 1.5°C og 2.0°C