Министерство Энергетики Нацелено На Значительно Более Дешевые Батареи, Чтобы Очистить Сеть

Стремление администрации Байдена к увеличению количества энергии ветра и солнца создает большие проблемы. Новые типы накопителей энергии могут помочь. но только если они станут намного дешевле.

ВАШИНГТОН. В среду министерство энергетики объявило о новых усилиях по решению одной из самых сложных технических проблем, с которыми сталкивается президент Байден, стремясь создать электрическую сеть, в которой преобладает солнечная и ветровая энергия, а именно: что делать, когда солнце перестает светить, а ветер перестает дуть.

Правительство ищет многообещающее, но ненадежное решение: недорогой способ хранить электроэнергию, вырабатываемую солнцем или ветром, в течение нескольких часов, дней или даже недель, сохраняя ее на тот момент, когда она наиболее необходима. Это выходит далеко за рамки того, на что способны нынешние батареи. Хотя десятки компаний работают над различными идеями так называемого «длительного хранения энергии», большинство из них по-прежнему слишком дороги, чтобы быть полезными.

В рамках своей инициативы министерство энергетики хочет снизить к 2030 году стоимость долговременного хранения на 90 процентов ниже стоимости сегодняшних литий-ионных батарей. Агентство направит экспертов из своих национальных лабораторий в ФОКУС для улучшения таких технологий, в то же время он ищет финансирование от Конгресса для ранних демонстрационных проектов.

Объявление является частью инициативы агентства Energy Earthshots Initiative, которая направлена ​​на ускорение внедрения новых технологий для борьбы с изменением климата. Программа является признанием того, что Соединенные Штаты еще не полностью разработали все технологии, необходимые для достижения цели г-на Байдена по сокращению выбросов нации в результате потепления планеты к 2050 году.

«Если мы хотим достичь нулевых выбросов, нам нужно не только развернуть уже проверенные решения, такие как энергия ветра и солнца». заявила в интервью в начале этого года министр энергетики Дженнифер Гранхольм. «Мы также должны выяснить, как использовать технологии чистой энергии, которые были продемонстрированы в лаборатории, и расширить их масштабы в мире. В этом есть настоящая срочность.

В прошлом месяце г-жа Гранхольм объявила о цели снижения на 80 процентов стоимости чистого водородного топлива, что может помочь сократить выбросы от заводов, грузовиков или электросети. Обе программы построены по образцу инициативы «Sunshot Initiative» времен Обамы, которая, как считается, помогла снизить стоимость солнечной энергии в течение 2010-х годов и вывела эту технологию в широкое распространение.

READ  5 Лучших Брендов Стильных И Доступных Солнцезащитных Очков

Г-н Байден рассчитывает на все более дешевую солнечную и ветровую энергию для достижения своей цели. к 2035 году Соединенные Штаты будут получать 100 процентов своей электроэнергии от электростанций, не выбрасывающих углекислый газ. В настоящее время Белый дом пытается убедить Конгресс принять соответствующие меры. стандарт чистой электроэнергии, который потребовал бы от коммунальных предприятий по всей стране для достижения этой цели.

На электроэнергетический сектор приходится четверть выбросов парниковых газов в Соединенных Штатах, при этом примерно 60 процентов электроэнергии по-прежнему вырабатывается за счет сжигания ископаемого топлива, в основном природного газа и угля. Администрация Байдена считает сокращение выбросов электроэнергии центральным элементом своих климатических планов, поскольку она также пытается убедить американцев покупать больше электромобилей и тепловых насосов, которые будут подключаться к электросети.

Но, по мнению экспертов, для очистки электроэнергетики потребуется нечто большее, чем просто новые законы. Это также создает серьезные технологические проблемы.

Несколько недавних исследований показали, что коммунальные предприятия могут с уверенностью получить до 80 процентов чистой электроэнергии с использованием современных технологий, в основном за счет установки гораздо большего числа ветряных турбин и солнечных панелей и использования существующих плотин гидроэлектростанций и ядерных реакторов.

Но очистка последних 20 процентов выбросов может оказаться более сложной задачей. Одно препятствие: ветряные и солнечные фермы вырабатывают электроэнергию только при благоприятных погодных условиях. Это означает, что сегодня коммунальные предприятия по-прежнему полагаются на газовые или угольные электростанции в качестве резервных источников.

Многие коммунальные предприятия в настоящее время устанавливают большие массивы литий-ионных батарей, подобных тем, которые используются в электромобилях, чтобы помочь сгладить колебания в электроснабжении. Но эти батареи обычно хранят электроэнергию всего от четырех до шести часов за раз, что недостаточно для выдерживания больших сезонных колебаний ветровой и солнечной энергии. В некоторых регионах страны может идти несколько дней или недель без ветра.

READ  Как Смотреть Турне British & Irish Lions По Телевизору: Расписание Каналов Игр По Регби 2021 Года

Есть правдоподобные решения, но у многих все же есть недостатки. Сетевые операторы могут построить новые огромные линии электропередач по всей стране, исходя из теории, что где-то обычно ветрено. Но некоторые сообщества выступили против новых линий электропередач.

Коммунальные предприятия также могут использовать излишки энергии ветра и солнца для производства водорода, который затем можно чисто сжигать для получения электроэнергии в случае необходимости. Этой осенью Управление энергетики Нью-Йорка протестирует этот вид «зеленого» водорода в качестве замены части газа, который он обычно сжигает на предприятии на Лонг-Айленде. Но пока это по-прежнему дороже, чем сжигание ископаемого топлива, такого как природный газ.

Другая возможность. разработка новых типов безуглеродных электростанций, которые могут работать в любое время, таких как усовершенствованные ядерные реакторы, геотермальные станции или газовые установки, которые могут улавливать и захоранивать свои выбросы под землей. Но многие из этих технологий все еще находятся в зачаточном состоянии.

Длительное хранение предлагает еще один потенциально полезный вариант. Десятки компаний экспериментируют с различными устройствами, которые могут хранить электроэнергию в течение длительных периодов времени.

Некоторые коммунальные предприятия строят гидроаккумулирующие гидроэлектростанции. более старую технологию, которая использует электричество, когда ее достаточно, чтобы перекачивать воду в гору, выпуская воду для вращения турбины для получения энергии в случае необходимости. Департамент водоснабжения и энергетики Лос-Анджелеса изучает способы закачки сжатого воздуха или водорода в подземные соляные пещеры, которые впоследствии можно будет использовать для выработки электроэнергии.

Другие компании работают над новым химическим составом батарей. Form Energy, стартап при поддержке Билла Гейтса, недавно объявил, что будет сотрудничать с коммунальным предприятием в Миннесоте в рамках пилотного проекта по созданию водно-воздушной батареи, которая могла бы обеспечивать непрерывную мощность в течение 150 часов.

Тем не менее, исследователи энергетики говорят, что эти технологии длительного хранения должны быть значительно дешевле, чтобы быть жизнеспособными, отчасти потому, что они будут работать нечасто. Одно недавнее исследование, проведенное в Nature Energy, показало, что, возможно, затраты на мощность должны упасть ниже 50 долларов за киловатт-час, что составляет примерно одну треть стоимости сегодняшних литий-ионных батарей сетевого масштаба, прежде чем коммунальные предприятия начнут более широко использовать долговременные накопители. И такое хранилище, возможно, придется подешеветь от 1 до 10 долларов за киловатт-час, прежде чем оно станет доминирующим решением.

READ  Lions V Stormers, Турне По Южной Африке В 2021 Году: Во Сколько Он Стартует, На Каком Телеканале Он Транслируется И Каков Наш Прогноз?

«Достичь этих целевых показателей затрат будет непросто, хотя они соответствуют тому, к чему стремятся многие разработчики». сказал Нестор Сепульведа, руководивший исследованием в Массачусетском технологическом институте. «Одно из серьезных препятствий на данный момент состоит в том, что у коммунальных предприятий нет политических требований к созданию хранилищ длительного хранения. Просто сжигать природный газ проще и дешевле ».

В конечном счете, могут пройти годы, прежде чем коммунальные предприятия получат четкое представление о том, какие технологии лучше всего работают для баланса большого количества энергии ветра и солнца. Джесси Дженкинс, эксперт из Принстонского университета, сказал, что долговременное хранилище может сыграть ценную роль, если оно станет дешевым. Но в своем исследовании он обнаружил, что коммунальным предприятиям, вероятно, придется полагаться на сочетание различных решений для чистой электросети, потенциально включая водородные или усовершенствованные безэмиссионные электростанции, которые могут работать в любое время.

«Большое внимание уделяется хранению энергии как ответу Святого Грааля на непостоянство ветра и солнца». сказал д-р Дженкинс. «И мы обнаружили, что это может быть решение, но это одно из многих. Поэтому нам нужно делать как можно больше ставок на новые технологии, чтобы, когда они нам действительно понадобятся через десятилетие или два, они были готовы к работе ».

Источник