Dicembre 7, 2022

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Prevenire i blackout in Texas con le energie rinnovabili

Prevenire i blackout in Texas con le energie rinnovabili

Dodici mesi dopo, la rete elettrica statale, pur essendo migliorata, Ancora vulnerabile Interruzioni di corrente dovute al maltempo.

“Se veniamo colpiti da un’altra tempesta quest’anno, come Urey nel 2021, la griglia si abbasserà di nuovo”, ha affermato Andrew Dessler, professore di scienze atmosferiche alla Texas A&M University. “Questo è ancora troppo rischioso per noi”.

Adesso, studi recenti Dimostra che i blackout a livello nazionale, forse anche durante eventi meteorologici estremi, potrebbero essere evitati passando a energia pulita e rinnovabile al 100%, come solare, eolica e acqua.

“Tecnicamente ed economicamente, disponiamo del 95% delle tecnologie di cui abbiamo bisogno per trasformare tutto oggi”, ha affermato Marc Jacobson, autore principale dell’articolo e professore di ingegneria civile e ambientale alla Stanford University. L’eolico, l’acqua e il solare rappresentano già circa un quinto dell’elettricità del Paese, sebbene la piena trasformazione in molte aree sia lenta.

Lo studio ha mostrato che il passaggio a fonti di energia rinnovabile ridurrebbe anche il fabbisogno energetico, ridurrebbe i costi per i consumatori, creerebbe milioni di nuovi posti di lavoro e migliorerebbe la salute delle persone.

Alcuni da anni esprimono dubbi sulla fattibilità dell’adozione delle rinnovabili su larga scala, a causa dei loro costi. Ma Dessler ha detto che sebbene l’energia solare fosse una fonte di energia costosa 10 anni fa, lo è Uno dei prezzi più economici oggi.

“La comprensione di molte persone dell’energia rinnovabile è diventata molto obsoleta”, ha affermato Dessler, che non è stato coinvolto nella ricerca.

L’energia eolica può anche essere molto efficiente e risparmiare metà dell’energia del Texas in alcuni giorni, un fatto che il podcaster ha sorpreso Joe Rogan Quando è apparso come ospite nell’episodio di giovedì di “The Joe Rogan Experience”.

“Il solare e l’eolico sono le fonti di energia più economiche disponibili”, ha affermato Dessler. “La gente non sembra capirlo, e non capiscono nemmeno che sappiamo come creare una rete affidabile che si basi principalmente sulle energie rinnovabili”.

Nell’ultimo studio, Jacobson e colleghi mostrano come soddisfare la domanda di energia ogni 30 secondi negli Stati Uniti senza blackout in una nazione più verde e popolosa nel 2050 e nel 2051.

Nelle simulazioni, immagina che tutti i veicoli fossero elettrici o alimentati da celle a combustibile a idrogeno. Pompe di calore elettriche, scaldabagni, turbine eoliche e pannelli solari hanno sostituito le alternative ai combustibili fossili. Il team ha incluso anche nuove fonti di energia termica ma nessun nuovo impianto idroelettrico.

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Hanno modellato la stabilità della rete negli Stati Uniti contigui, inclusi i dati del modello di inquinamento atmosferico, climatico e meteorologico, che include fattori climatici e modelli meteorologici statisticamente tipici che si verificano in una determinata area. Utilizzando i dati sul consumo energetico dell’Energy Information Administration, il team ha simulato il fabbisogno energetico per il periodo 2050-2051. L’alimentatore doveva eguagliare la richiesta di potenza ogni 30 secondi, altrimenti il ​​modello sarebbe stato chiuso.

Il team ha scoperto che la domanda effettiva di energia è stata notevolmente ridotta semplicemente passando a risorse rinnovabili, che sono più efficienti. Per tutti gli Stati Uniti, la domanda totale di energia per uso finale è diminuita di circa il 57%. I costi energetici pro capite annuali per le famiglie erano inferiori di circa il 63% rispetto allo scenario “business as usual”.

“Tutto ciò che attualmente facciamo con i combustibili fossili sarà fatto con la tecnologia alimentata dall’elettricità”, ha affermato Anna Katharina von Kreland, coautrice e dottoranda nel laboratorio di Jacobson. “La quantità di energia necessaria per svolgere attività, principalmente per alimentare la luce o per alimentare processi industriali, che sarebbe effettivamente ridotta se si utilizzasse una fonte di alimentazione più efficiente”.

Durante un evento meteorologico estremo, una minore domanda di energia è importante per mantenere la rete in linea. In Texas, una transizione verde completa ridurrebbe la domanda media annua di energia per uso finale del 56%. Riduce anche i picchi di carico o la massima quantità di energia che si estrae dalla rete alla volta. Jacobson ha affermato che molte case avranno anche il proprio spazio di archiviazione e non avranno bisogno di fare molto affidamento sulla rete.

Il team ha anche scoperto che il collegamento di reti elettriche di aree geografiche diverse potrebbe rendere il sistema elettrico più affidabile e ridurre i costi. È più probabile che i venti soffino in aree più grandi, o facciano splendere il sole o facciano funzionare l’energia idroelettrica altrove, il che potrebbe essere in grado di colmare eventuali lacune nella fornitura.

“L’intermittenza nell’energia rinnovabile diminuisce quando si osservano aree sempre più grandi”, ha affermato Dessler. “Se non c’è vento in Texas, potrebbe esserci vento in Iowa. In tal caso, potrebbero produrre energia in eccesso e potrebbero addebitarci parte della loro energia extra”.

Lo studio ha riportato che i costi per unità di energia in Texas sono inferiori del 27% quando sono collegati alla rete del Midwest rispetto a quando sono isolati, come lo sono attualmente.

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“Su tutta la linea, abbiamo scoperto che sarebbe stato meno costoso, più affidabile e avrebbe un migliore utilizzo dell’energia se dovessimo espandere l’interconnessione”, ha affermato von Kreland. aggiungi peròAnche se ogni stato fosse un’isola a sé stante, sarebbe comunque possibile implementare il 100% di acqua eolica e solare in ogni singolo stato”.

Durante l’inverno del Texas, Jacobson ha affermato che le turbine eoliche adeguatamente mantenute aiuteranno anche a mantenere l’alimentazione. Durante la ondata di freddo del febbraio 2021, alcune turbine eoliche ghiacciate sono state spente a causa della mancanza di apparecchiature antigelo. (Carbone, gas e risorse nucleari chiudi anche tu dal congelamento diretto delle apparecchiature e ha contribuito a una diminuzione ancora maggiore della potenza.)

“In quei giorni in cui fa freddo, c’è vento forte, il che è davvero una buona notizia perché quando fa freddo, hai una richiesta di riscaldamento”, ha detto Jacobson. “In realtà ottieni più energia nei giorni freddi.”

Durante l’inverno, la scarsa luce solare può rendere inutili i pannelli solari. In questo caso, le turbine eoliche e i pannelli solari sono fonti di energia complementari. Se entrambi si guastano a un certo punto, può iniziare un’altra fonte di energia, come l’energia geotermica o l’energia idroelettrica.

Le batterie vengono utilizzate anche per fornire energia quando l’energia solare o eolica è bassa, ma il team ha dimostrato che le batterie a lunga durata non sono necessarie o benefiche per la stabilità della rete. Molte delle batterie da 4 ore attualmente sul mercato possono essere collegate per fornire una conservazione a lungo termine, ad esempio durante un’interruzione di corrente. Questa scoperta è particolarmente utile perché la tecnologia delle batterie a lunga durata potrebbe essere ancora relativamente lontana dal raggiungere il mercato.

“È un errore pensare alle rinnovabili come inaffidabili perché non si pensa alle rinnovabili di per sé”, ha detto Dessler. “Li consideri come parte di un sistema. Una rete stabile che include molte energie rinnovabili avrà anche una capacità costante dispiegabile che rimbalzerà quando le energie rinnovabili si esauriranno”.

La simulazione del team ha anche suggerito un’interruzione di corrente in California, ad esempio Quelli di agosto 2020, a basso costo. L’installazione di più turbine eoliche offshore durante l’estate può far risparmiare energia, compreso il raffreddamento degli edifici. Il passaggio a tutti i tipi di energia pulita e rinnovabile potrebbe ridurre la domanda di energia della California del 60%.

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Oltre a migliorare la stabilità della rete, lo studio ha rilevato che la gestione di una rete pulita e rinnovabile potrebbe creare quasi 5 milioni di posti di lavoro a tempo pieno a lungo termine, dall’edilizia alla produzione fino all’occupazione indiretta nelle aziende. I sistemi produrrebbero anche aria più pulita, che potrebbe ridurre i decessi legati all’inquinamento di 53.000 persone all’anno e ridurre le malattie legate all’inquinamento per milioni di persone nel 2050.

“Questo è uno studio molto importante”, ha affermato Robert Howarth, professore alla Cornell University che non è stato coinvolto nella ricerca. “Le industrie dei combustibili fossili continuano a sostenere che le energie rinnovabili sono un esperimento pericoloso e che la stabilità e l’affidabilità della rete continueranno a dipendere in parte dai combustibili fossili. Qui Jacobson e colleghi dimostrano chiaramente che non è affatto così”.

Dessler concorda sul fatto che non pensa che i risultati di questo studio siano “per niente controversi”.

“Ovviamente funzionerà solo perché c’è molta energia rinnovabile disponibile sul pianeta. Solo da un punto di vista fisico, qui non ci sono limiti fondamentali”, ha detto. “Il limite è politico. Devi convincere le persone a riunirsi e decidere di farlo, ed è davvero difficile”.

Durante l’ondata di freddo del febbraio 2021, l’ex governatore del Texas Rick Perry ha detto che i texani avrebbero trascorso più tempo al freddo e senza elettricità per “tenere il governo federale fuori dai loro affari” e democratici contrastati che vogliono proporre nuove normative.

Circa 15 stati, territori e più di 180 città hanno messo in atto politiche che aumentano la quantità di elettricità rinnovabile, ma Jacobson spera che risultati come questo diano ai politici la fiducia per approvare leggi e politiche per una transizione più rapida. Gli studi precedenti di Jacobson e il lavoro attraverso la sua organizzazione senza scopo di lucro soluzioni di progetto Aiuta a fare piani informati come New Deal verde e il legislatore statale.

“Abbiamo bisogno di una transizione dell’80 percento davvero veloce [of clean energy] entro il 2030 e il 100 percento il prima possibile, ha affermato Jacobson. “Ci vuole davvero uno sforzo su larga scala tra molte persone per risolvere questo problema. Non è un singolo studio scientifico che risolverà il problema”.