เพื่อใช้ประโยชน์จากนวัตกรรมในพลังงานหมุนเวียน ทำให้กริดมีความยืดหยุ่นมากขึ้น

วันสุดท้ายของเดือนเมษายนปีนี้เป็นวันฤดูใบไม้ผลิตามปกติในแคลิฟอร์เนีย พระอาทิตย์ส่องแสงลมพัดและน้ำละลายในฤดูใบไม้ผลิก็ไหล ด้วยสภาวะที่เหมาะสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์ ลม และพลังน้ำ รัฐประสบความสำเร็จในด้านพลังงานเป็นอันดับแรก: ประมาณหนึ่งชั่วโมง พลังงานหมุนเวียนมีให้ 100% ของไฟฟ้าในแคลิฟอร์เนีย และเหลือบยั่วเย้าในอนาคตสุทธิศูนย์

รัฐยังคงมีทางยาวไกลก่อนที่จะมีกำลังการผลิตเพียงพอที่จะจ่ายพลังงานให้กับกริดอย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องใช้คาร์บอน แหล่งพลังงานหมุนเวียนใหม่ปรากฏขึ้นตลอดเวลาจาก งูสวัดพลังงานแสงอาทิตย์ ไปยัง โซล่าฟาร์มและสุดท้ายก็อาจจะถึงขั้น ถนนพลังงานแสงอาทิตย์. เพื่อให้นวัตกรรมเซลล์แสงอาทิตย์เหล่านี้มีผลกระทบมากที่สุด - การแปลงแสงเป็นไฟฟ้าที่ปราศจากการปล่อย - เราจำเป็นต้องสร้างกริดที่สามารถตรวจสอบพลังงานที่เชื่อถือได้และสม่ำเสมอในขณะที่รวมเอาเทคโนโลยีเหล่านี้

“เราต้องการแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่แปลกใหม่เพื่อให้เกิดขึ้นได้อย่างต่อเนื่อง แต่การรับรองความน่าเชื่อถือของกริดนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปฏิบัติตามคำมั่นสัญญาของพวกเขา ความตึงเครียดระหว่างนวัตกรรมและความน่าเชื่อถือนี้เป็นความท้าทายพื้นฐานของการเปลี่ยนแปลงคาร์บอน” – ทาคาจิโร อิชิกาวะ ประธานและซีอีโอของ Mitsubishi Heavy Industries America

กริดที่ยืดหยุ่นมากขึ้น

การเพิ่มการผลิตพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ให้กับกริดเป็นสิ่งจำเป็นต่อการเปลี่ยนผ่านจากคาร์บอน แต่เนื่องจากแหล่งที่มาเหล่านี้ไม่คงที่ โดยธรรมชาติแล้ว ดวงอาทิตย์และลมมักเกิดขึ้นเป็นระยะๆ จึงย่อมมีบางครั้งที่การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์และลมไม่เพียงพอต่อความต้องการ ความแปรปรวนนี้ทำให้การส่งพลังงานซับซ้อนบนกริดที่ต้องสร้างสมดุลของพลังงานที่ผลิตด้วยพลังงานที่ใช้เป็นวินาทีต่อวินาทีโดยไม่หยุดชะงัก

Takajiro Ishikawa ประธานและซีอีโอของ Mitsubishi Heavy Industries America กล่าวว่า "เราต้องการแหล่งพลังงานหมุนเวียนรูปแบบใหม่เพื่อให้เกิดขึ้นได้อย่างต่อเนื่อง แต่การรับรองความน่าเชื่อถือของโครงข่ายไฟฟ้าเป็นสิ่งสำคัญในการปฏิบัติตามคำมั่นสัญญาของพวกเขา ความตึงเครียดระหว่างนวัตกรรมและความน่าเชื่อถือนี้เป็นความท้าทายพื้นฐานของการเปลี่ยนแปลงคาร์บอน”

เมื่อความต้องการใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น บริษัทพลังงานต้องการความสามารถในการเพิ่มอุปทานโดยไม่ชักช้า ทางเลือกอื่นคือไฟดับและไฟดับ ในทางปฏิบัติ ผู้ให้บริการไฟฟ้าต้องรักษาความสามารถในการผลิตไฟฟ้าให้มากกว่าที่ใช้ในช่วงเวลาที่กำหนด แต่พวกเขาจำเป็นต้องเพิ่มขีดความสามารถนั้นอย่างมีกลยุทธ์และคล่องตัว เพราะเมื่อการผลิตเกินความต้องการ บริษัทพลังงานจำเป็นต้องกำจัดภาระส่วนเกินเพื่อให้โครงข่ายไฟฟ้ามีเสถียรภาพ ตัวอย่างเช่น ในเดือนเมษายนที่แคลิฟอร์เนียให้พลังงาน 100% ที่จำเป็นโดยใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน รัฐเลิกขายอิเล็กตรอนส่วนเกินให้กับซัพพลายเออร์ไฟฟ้ารายอื่น

ยิ่งมีการนำพลังงานหมุนเวียนมาใช้ในกริดมากเท่าใด ความเสี่ยงของการหยุดชะงักก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และความจำเป็นเร่งด่วนมากขึ้นคือการปรับสมดุลของโหลดอย่างรวดเร็วและราบรื่น วิวัฒนาการของตารางนี้สร้างความท้าทายให้กับผู้ผลิต โครงสร้างพื้นฐานด้านการผลิตไฟฟ้าที่มีอยู่ส่วนใหญ่ต้องใช้เวลาในการเริ่มต้นมากเกินไปในการจัดส่งอย่างรวดเร็ว

“การสร้างสมดุลของการปล่อยมลพิษที่ลดลงและความน่าเชื่อถือเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาความเจริญรุ่งเรืองในขณะที่สร้างกริดขึ้นมาใหม่เพื่ออนาคตพลังงานสะอาด” – Raul Pereda ประธานและ CEO ของ Mitsubishi Power Aero

ทางออกหนึ่งคือกังหันก๊าซอนุพันธ์ทางอากาศ สามารถผลิตไฟฟ้าได้ตามต้องการโดยใช้เวลาเริ่มต้นเพียงเล็กน้อยและมีความยืดหยุ่นในการขยายขนาดขึ้นและลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งช่วยให้จับคู่อุปทานกับอุปสงค์ได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งช่วยให้ผู้ให้บริการกริดสามารถเพิ่มพลังงานหมุนเวียนเพิ่มเติมให้กับกริดของตนได้โดยไม่สูญเสียความน่าเชื่อถือ โรงงานที่มีจุดพีคกิ้งเหล่านี้พร้อมเมื่อจำเป็นต้องเพิ่มกำลังอย่างรวดเร็วและเติมเต็มช่องว่างระหว่างความต้องการและการผลิตจากแหล่งอื่น ยิ่งไปกว่านั้น เทอร์ไบน์เหล่านี้ยังสามารถทำงานโดยใช้เชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้น เช่น ก๊าซธรรมชาติ LNG โพรเพน และส่วนผสมของก๊าซไฮโดรเจน-ธรรมชาติในเร็วๆ นี้ ทำให้พวกมันสามารถพัฒนาไปสู่โซลูชันที่มีคาร์บอนต่ำและไม่มีคาร์บอน

Raul Pereda ประธานและซีอีโอของ Mitsubishi Power Aero ผู้ให้บริการชั้นนำด้านโซลูชันพลังงานระดับโลกที่ขับเคลื่อนด้วยกังหันก๊าซอนุพันธ์ทางอากาศกล่าวว่า "การสร้างสมดุลของการปล่อยมลพิษที่ลดลงและความน่าเชื่อถือเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาความเจริญรุ่งเรืองในขณะที่สร้างกริดใหม่เพื่ออนาคตพลังงานสะอาด"

มองหา win-wins

ตารางที่ยืดหยุ่นมากขึ้นจะเปิดโอกาสในการใช้ประโยชน์จากความมั่งคั่งของนวัตกรรมในปัจจุบันในด้านพลังงานหมุนเวียน ตัวอย่างเช่น, โครงการ Nexusซึ่งทำลายพื้นดินในฤดูใบไม้ร่วงนี้จะเป็นการพิสูจน์แนวคิดสำหรับการดำเนินงานแผงโซลาร์เซลล์เหนือคลองที่เคลื่อนน้ำไปทั่วแคลิฟอร์เนีย

เป็นโครงการแรกในสหรัฐอเมริกา แต่แนวคิดนี้ได้รับแรงผลักดันในสภาพอากาศที่ร้อนและแห้งแล้งของชนบทอินเดีย เมื่อเร็ว ๆ นี้ ศึกษา พบว่าการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์เหนือคลองระยะทาง 4,000 ไมล์ของแคลิฟอร์เนียสามารถป้องกันน้ำ 63 พันล้านแกลลอนจากการระเหยในแต่ละปีในขณะเดียวกันก็จ่ายไฟฟ้าได้ 13 กิกะวัตต์ – ประมาณครึ่งหนึ่งของที่รัฐต้องการเพื่อให้บรรลุเป้าหมายด้านพลังงานหมุนเวียน

โซลูชั่น Agrivoltaicซึ่งไซต์การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์บนพื้นที่การเกษตร เสนอสถานการณ์แบบ win-win ที่คล้ายคลึงกัน แผงเหล่านี้ให้ปากน้ำที่ดีสำหรับพืชที่ชอบร่มเงาเช่นเดียวกับอาหารสัตว์สำหรับแกะ ซึ่งจะทำให้หญ้าและวัชพืชถูกตัดแต่งโดยไม่จำเป็นต้องเผาเชื้อเพลิงฟอสซิล

การเปลี่ยนแปลงด้านพลังงานต้องการวิธีแก้ปัญหาดังกล่าวมากมาย ในโลกที่มีกระแสไฟฟ้าเพิ่มมากขึ้น พวกเขาต้องทำงานร่วมกันเพื่อส่งมอบไฟฟ้าที่สะอาดและเชื่อถือได้ตลอดเวลา เพื่อให้เป็นวันที่ 30 เมษายนของแคลิฟอร์เนีย^th ก้าวไปสู่ความเป็นจริงในชีวิตประจำวัน เราต้องดำเนินการด้วยความคิดสร้างสรรค์ ความเร่งด่วน และการมองการณ์ไกลเพื่อตอบสนองความต้องการด้านพลังงานในปัจจุบัน ในขณะที่สร้างระบบพลังงานที่ยืดหยุ่นและยืดหยุ่นสำหรับอนาคต

เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง

พบกับ Generation Green วิศวกรที่ช่วย Decarbonize พลังงานและอุตสาหกรรม [วิดีโอ]

คำแนะนำสำหรับวิศวกรรุ่นเยาว์: ใช้จินตนาการของคุณ

ความแตกต่างอย่างสิ้นเชิงระหว่างภาวะโลกร้อน 1.5 °C และ 2.0 °C