Laikinas energijos tiekimas su ilgesniu energijos kaupimu

Nagrinėdami įvairius saugyklos ploto scenarijus (kintamuosius), mokslininkai randa novatoriškų novatoriškų, nebrangių, ilgalaikių energijos kaupimo parametrų derinius, kurie labai įtakoja labiau prieinamos ir patikimos energijos perdavimą. Paskolos: „Buferis DeJesus“ / „Andlinger Energy“ միջավայր aplinkos centras

Mokslininkai vertina ilgalaikių energiją taupančių technologijų vaidmenį ir vertę teikiant anglies dioksido neturintį elektros tinklą.

„Man dažnai kyla klausimas, kaip angliavandenilinti visuomenę labiau prieinamu būdu“, – sako Nestoras Sepulveda SM ’16, daktaras20. Kaip gydytojas po rinkimų SU: հետազոտ „MIT Energy Initiative“ (MITEI) tyrėjas keletą metų dirbo su komanda, kad ištirtų, kokie energijos šaltiniai gali geriausiai pasiekti šį tikslą. Preliminarūs grupės tyrimai rodo, kad „reikia sukurti energijos kaupimo technologijas, kurios galėtų ekonomiškai panaudoti daug didesnį pralaidumą nei ličio jonų baterijos“, – sakė MITEI tyrėjas Darikas Mallapragada.

Paskelbtame naujame straipsnyje Gamtos energija, Sepulveda, Mallapragada և partneriai iš MIT և Prinstono universitetas pasiūlyti išsamų ilgalaikio energijos kaupimo (angl. LDES) technologijų sąnaudų efektyvumo transformuojant energetikos sistemas vertinimą. LDES – terminas, apimantis įvairią, besikeičiančią technologijų klasę, gali reaguoti į įvairius atsinaujinančios energijos produktus, išleisdamas elektronus kelias dienas, net savaites, suteikdamas tinklui stabilumo paskirstyti didelius saulės ir vėjo energijos kiekius.

„Jei norime labai pasikliauti vėjo energija, kuri yra pats prieinamiausias būdas sumažinti anglies dvideginio išmetimą, turime susitvarkyti su jų pertraukimais“, – sako ess y enkins SM ’14, PhD ’18, aviacijos inžinieriaus padėjėjas, Endlingerio energetikos centras. և Prinstono universitetas և Aplinka նախկին Buvęs MITEI bendradarbis.

Savo darbe mokslininkai išanalizavo, ar LDES kartu su atsinaujinančiais energijos šaltiniais կարճ trumpalaikiais energijos kaupimo būdais, tokiais kaip ličio jonų baterijos, iš tikrųjų galėtų suteikti masinį, ekonomišką perėjimą prie angliavandenilių tinklo. Jie taip pat panagrinėjo, ar LDES netgi gali pašalinti prieinamų ar stabilių mažai anglies dioksido išskiriančių energijos šaltinių, tokių kaip branduolinė energija, gamtinės dujos, anglies dioksido surinkimas, poreikį.

„Čia yra ta žinia, kad novatoriškos, nebrangios LDES technologijos gali turėti didelę įtaką, nes giliųjų angliavandenilių sistemos tampa labiau prieinamos ir patikimos“, – sakė Sepulveda, pagrindinis autorius ir dabar „McKinsey and Company“ konsultantas. Bet jis pažymi. “Vis dar gerai, kad mūsų versijose yra tvarių mažai anglies dioksido išskiriančių energijos šaltinių.”

Be „Enkins en Malapragada“, šio straipsnio bendraautorė yra Aurora Edington SM ’19, MITEI tyrimų padėjėja ir dabar „Cadmus“ grupės konsultantė. Կ Richardas K. Lesteris: plieno Aponia plieno pramonės profesorius պող MIT docentas, buvęs Branduolinio mokslo katedros vedėjas: Inžinerija.

„Kai pasaulis ateinančiais dešimtmečiais pradeda rimčiau susitelkti į tai, kaip pasiekti giliavandenilių angliavandenilių tikslus, reikia įžvalgos apie šiuos sistemos lygio tyrimus“, – sako Lesteris. “Tyrėjams, novatoriams, investuotojams, politikos formuotojams bus naudinga žinoti apie šiame darbe siūlomus ekonominius-techninius rodiklius”.

Našumas և kaina

Komanda nusprendė įvertinti LDES sprendimų poveikį hipotetinėms elektros sistemoms, atspindinčioms realias sąlygas, kai technologijos yra tikrinamos ne tik dėl jų savybių, bet ir dėl jų santykinės vertės, kai jos derinamos su kitais energijos šaltiniais.

“Turime dehidruoti už kainą, kuri yra prieinama visuomenei. Mes norėjome sužinoti, ar LDES galėtų padidinti mūsų sėkmės galimybes, tuo pačiu sumažinant bendras sistemos išlaidas, atsižvelgiant į kitas konkuruojančias kosmoso technologijas”, – sako Sepulveda.

Tuo tikslu komanda įdiegė „GenX“ energijos generavimo modelį, kurį anksčiau MIT sukūrė En Enkinsas եպ Sepulveda. Ši modeliavimo priemonė leido įvertinti galimą LDES technologijų, įskaitant šiuo metu kuriamą kitų potencialiai besivystančių technologijų sistemą, poveikį įvairiems ateities mažo anglies dioksido kiekio elektros energijos scenarijams, kuriems būdingos atsinaujinančios energijos sąnaudos, našumo rūšys ir įmonės veiklos rezultatai. elektros paklausos prognozės. Tyrimas, sako En Enkins, “Tai buvo pirmas tokio tipo eksperimentinio metodo, plačiai panaudoto didelio masto parametrų neapibrėžtumui, ilgalaikės sistemos lygio analizės, siekiant nustatyti ilgalaikio energijos taupymo technologijų ekonominio efektyvumo tikslus.”

Savo tyrimui mokslininkai ištyrė keletą ilgalaikių technologijų, iš kurių kai kurias palaiko JAV Energetikos departamento pirmaujančių mokslinių tyrimų projektų agentūros (ARPA-E) programa, kad nustatytų patikimą būsimų LDES sistemų vertę. pagrindiniai parametrai, kurie apima daugybę mechaninių, cheminių, elektrocheminių ir šiluminių metodų. Tai apima siurblinę hidroelektrinę, vanadžio oksidacijos srauto radiatorius, vandens sieros srauto radiatorius ir ugniai atsparias plytų šilumos saugyklas.

„Įsivaizduokite vonią, kurioje energijos kaupimo pajėgumų nustatymas yra panašus į vonios tūrį“, – paaiškina En Enkinsas. Tęsiant analogiją, dar vienas svarbus parametras yra užpildymo energijos galia, maišytuvo, kuris užpildo vonią, dydis, o išmetamųjų dujų galia yra kanalizacijos dydis. Labiausiai apibendrintoje LDES technologijos versijoje kiekvienas sistemos atributas gali būti matuojamas atskirai. Optimizuojant elektros energijos sistemą, kai LDES technologija veikia kaip „ekonomiškai patrauklus investuotojas už mažesnę kainą be anglies dioksido tinklo“, sako En Enkinsas, mokslininkai nustatė, kad svarbiausias parametras buvo energijos kaupimo pajėgumų vertė.

„Norėdami išsamiai įvertinti LDES technologijos projektavimo savo angliavandenilių tinklams ekonominę vertę, mes apskaičiuojame beveik 18 000 išskirtinių atvejų“, – aiškina Eddingtonas, „įskaitant apkrovą և atsinaujinančius išteklius, šiaurės – pietų platumos klimatą, LDES technologijas. Projektavimo parametrai ընտր pasirinkimas mažai anglies dioksido išskiriančių gamybos išteklių “.

Keli svarbūs tyrėjų griežtos analizės žingsniai.

  • LDES technologijos gali pasiūlyti daugiau kaip 10% mažinti giliavandenių angliavandenilių energijos sąnaudas, jei saugojimo talpa (vonios dydžio padidinimo kaina) nesiekia 20 USD / kWh ribos. Ši vertė gali būti padidinta iki 40%, jei būsimųjų technologijų energijos kaina bus sumažinta iki 1 $ 1 / kWh և iki 50%, jei norite gauti geriausią simuliuojamų parametrų derinį kosmose. Palyginimui, dabartinė akumuliatoriaus talpa yra 200 USD / kWh.
  • Atsižvelgiant į šiandien vyraujančius elektros energijos paklausos modelius, LDES energijos kaina turėtų nukristi žemiau 10 USD / kWh, kad būtų pakeista atominė energija. Norint, kad LDES visiškai pakeistų visus kietosios energijos variantus, kaina turi nukristi žemiau 1 USD / kWh.
  • Scenarijuose, kai plataus masto elektrifikavimas naudojamas kitam transporto galutiniam naudojimui, kad būtų pasiekti giluminiai visos ekonomikos angliavandenilių tikslai, bus sunkiau išstumti tvirtą generaciją šiaurinėse platumose su bet kokiu galimu žinomų LDES technologijų ekonominio efektyvumo deriniu. . Tai daugiausia lemia didžiausias didžiausias elektros energijos poreikis, atsirandantis dėl šildymo poreikio šaltesnio klimato sąlygomis.

Vaidybos idėjos

Nors branduolių sintezės energijos, naujos kartos branduolinės energijos ar anglies dioksido surinkimo pažanga gali sukrėsti jų modelius, mokslininkai mano, kad jų išvados gali turėti įtakos jau dabar.

„Žmonės, dirbantys su LDES, gali pamatyti, kur jų technologijos tinka būsimam elektros energijos deriniui, ir paklausti:„ Ar tai ekonomiškai prasminga sistemos požiūriu? “- sako„ Mallapragada “. “Ir tai yra kvietimas į politiką, investuoti į inovacijas, nes mes parodome, kur yra technologijų spragos, kur didžiausią vertę matome pažangiausiose LDES technologijose.”

Ne visos LDES technologijos negali pašalinti liejimo šioje projektavimo srityje, taip pat jos negali priklausyti nuo LDES kaip išskirtinės greito vėjo ir saulės plėtimosi priemonės ar galimybės iki 2050 m. Visiškai pereiti prie anglies dvideginio.

„Mes parodome, kokios perspektyvios gali būti LDES technologijos“, – sako Sepulveda. “Tačiau mes taip pat parodome, kad šios technologijos nėra vienintelis sprendimas, kad mums dar geriau, kai jos papildo tvarius išteklius”.

„Jenkins“ iš karto šnipinėja LDES rinkos galimybes, pvz., Didelio vėjo vietas, ir šios elektros energijos perdavimo apribojimus. Tokiose vietose saugykla gali būti papildyta, kai perdavimas yra ribinis, o vėliau elektros energija eksportuojama prijungus elektrą prie perdavimo linijos. Tačiau LDES technologijos turi būti pasirengusios padaryti didelę įtaką iki 2030-ųjų pabaigos և iki 2040-ųjų pabaigos, sakė jis. Tuo metu ekonomikai gali tekti visiškai pašalinti priklausomybę nuo gamtinių dujų, jei angliavandeniliams pasiseks.

„Šį dešimtmetį turime išplėtoti և dislokuoti LDES և ir tobulinti kitas mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančias technologijas, kad galėtume pasiūlyti realias alternatyvas politikos formuotojams ir energetikos sistemų operatoriams“, – sakė jis.

Atsižvelgiant į šį neatidėliotiną poreikį, atliekos Prinstone ալ Malla Pragada MIT dabar siekia įvertinti technologijas, turinčias didžiausią potencialą atsarginių kopijų ir energijos srityje, siekiant paspartinti anglies dvideginio kiekį. Padedami „ARPA-E և MITEI“, jie greitojo „GenX“ maitinimo sistemos planavimo modelį paverčia atviro kodo įrankiu taip pat viešam naudojimui. Jei jų mokslinių tyrimų modeliavimo metodas gali parodyti kūrėjams ir politikos formuotojams, koks dizainas yra efektyviausias, sako Sepulveda: „Mes galime turėti angliavandenilių sistemą, kuri yra pigesnė nei šiandieninė sistema, jei tai darome tinkamai“.

Nuoroda. „Ilgalaikis energijos kaupimo planas dekarbonizuotose elektros sistemose“ – „Nestor A.“ Sepulveda, ess esi D. En Enkins, Aurora Eddington, Darik S. Mallapragada և Richardas K. Lesteris, 2021 m. Kovo 29 d. Gamtos energija,
DOI: 10.1038 / s41560-021-00796-8:

Šį tyrimą parėmė Nacionalinio mokslo fondo և MITEI mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančių energijos sistemų centras.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Išradingi vandenyno mikrobai puikiai renka maistą, kai jo trūksta

Coscinodiscus wailesii diatoma su pritvirtinta Pseudovorticella coscinodisci ciliarine epibionte. Brūkšninės linijos gaunamos iš srautų, kuriuos generuoja silikatiniai epibionai. Šaltinio vaizdo įrašas buvo...

Netikėti pterozaurai lengvai galėjo skristi

Nuotraukoje pavaizduota Pterodaustro guinazui banda. Autorius: dr. Markas Wittonas Naujai suformuoti pterozaurai galėjo skristi, tačiau jų skraidymo įgūdžiai galėjo skirtis nuo suaugusiųjų pterozaurų. Pterozaurai -...

Žindymas – net kelias dienas – susijęs su mažesniu vaikystės kraujospūdžiu

Net keletą dienų žindomų kūdikių kraujospūdis 3 metų amžiaus yra žemesnis nei vaikų, kurie niekada nemaitino krūtimi. Žindomų naujagimių kraujospūdis yra žemas, neatsižvelgiant į jų...

Dirbtinio intelekto naudojimas norint rasti senėjimo cheminius junginius

Iki Surėjaus universitetas 2021 m. Liepos 24 d Surrey universitetas sukūrė dirbtinio intelekto (AI) modelį, kuris identifikuoja sveiką senėjimą skatinančius cheminius junginius, atverdamas kelią farmacijos naujovėms,...

NASA apdovanojo „SpaceX“ sutartį su „Europa Clipper“ misijos įkūrimu

Jis yra NASA 2021 m. Liepos 24 d Šis vaizdas, patikslintas 2020 m. Gruodžio mėn., Rodo NASA erdvėlaivį „Europa Clipper“. Vidaus vandenynams padvigubėjus žemės vandenynų...

Newsletter

Subscribe to stay updated.