Az éghajlatváltozással összefüggő szokatlan időjárási minták növekedése azt jelenti, hogy az energia iránti kereslet és a nap-, víz- és szélenergia rendelkezésre állása változékonyabbá válhat. Az Alaszkai Fairbanks-i Egyetem Geofizikai Intézete spanyol kutatókkal közösen kidolgozott módszere segít a helyi energiatervezőknek meghatározni a megújuló energiaforrások optimális keverékét és az energiatárolási igényeket.
A kutatást augusztusban publikálták a Land című folyóiratban. A Geofizikai Intézet légköri tudományok professzora, Uma Bhatt a vezető szerző.
Fontos, hogy a társadalom megértse az éghajlatváltozás és a változékonyság hatását a megújuló energiaforrásokra, hogy rugalmas energiarendszert tervezhessen és felkészülhessen a jövőre
– mondta Bhatt.
A kutatók az intermittenciát (szakaszosságot, szaggatottságot, ismétlődést), az energiatermelést és az energiatárolást vizsgálták a történelmi éghajlati adatok összefüggésében két helyszínen: az alaszkai Cordova városában, a Prince William Soundban, amely szubpoláris óceáni éghajlatú, és Palma de Mallorca városában, egy szubtrópusi spanyol szigeten. A kutatók mindkét helyszínről 60 év éghajlati adatait szerezték be.
A szél-, a nap- és a vízenergia mind érzékenyek egy olyan éghajlatra, amely egyre kevésbé kiszámítható és egyre több szélsőséges időjárási eseményt produkál. A felhőzet növekedése csökkentheti a napenergia elérhetőségét. A csökkenő csapadékmennyiség csökkentheti a vízenergia elérhetőségét. A szélerősödés növelheti a szélenergia rendelkezésre állását. Megfelelő tervezés nélkül a villamosenergia-hálózatok megbízhatatlanná válhatnak, mivel a megújuló energiaforrások egyre nagyobb részt képviselnek az ellátásban.
Ha a rendszerben túl nagy százalékban van jelen a nagy ingadozású megújuló energia megfelelő tartalék energia nélkül, az nagymértékben rontja a rendszer megbízhatóságát
– mondta David Newman, a tanulmány társszerzője, az UAF Geofizikai Intézet fizikaprofesszora.
Tovább bonyolítja a helyzetet, hogy az energiaigény kiszámíthatatlanul változik, ahogy az időjárás is egyre változékonyabbá válik. Még akkor is, ha a kereslet normális, egy megújuló forrás rendelkezésre állásának hirtelen csökkenése – például ha a szél nem forgatja tovább a turbinákat – áramkimaradásokat okozhat, ha nem áll rendelkezésre tartalékforrás az azonnali használatra.
Hogyan lehet ezt megoldani? Meg kell találni a módját, hogy megszüntessük a változékonyságot, vagy hogy legyen módunk gyorsan kompenzálni azt
– mondta Newman.
A legegyszerűbb és legkézenfekvőbb megoldás a fosszilis tüzelőanyag-alapú generátorok készenlétben tartása. Ezek közül a földgázzal működő generátorok szükség esetén viszonylag gyorsan beindíthatók. De ez még mindig fosszilis tüzelőanyag, bár tisztább, mint más fosszilis tüzelőanyagok. Egy másik, tisztább módszer a megújuló források által termelt többletenergia tárolása a normál igénybevétel idején.
A technológia fejlődése javította a hálózati méretű akkumulátorokat, amelyek képesek tárolni a többletenergiát, amelyet egy kiterjedt áramszünet során rövid távú felhasználásra lehet elosztani. Más tárolási módszerek közé tartozik a szivattyús vízenergia-tárolás, a gravitációs energiatárolás, a lendkerekes energiatárolás és a sűrített levegős energiatárolás. Ez jelenleg az egyik igazán izgalmas kutatási terület – mondta Newman.
Kapcsolódó bejegyzések
Az energiatárolás forradalmát hozhatják a következő évek
Az energiatárolási kapacitás forradalmian növekszik. Bár még jellemző a szivattyús módszer, már a lítiumionos akkumulátorok is helyet követelnek. Ugyanakkor más technikák is egyre inkább törnek előre.
A szivattyús víztározó az Egyesült Államokban az összes közüzemi energiatárolási kapacitás 95%-át teszi ki. A vizet az egyik víztározóból egy másik, magasabban fekvő víztározóba szivattyúzzák a többletenergia idején, megemelve a magasabb víztározó szintjét. Ezt a vizet szükség esetén az alacsonyabb tározó generátoraiba engedik.
A gravitációs energiatárolás során a többletenergiát arra használják, hogy homokból, kavicsból vagy sziklából álló masszív súlyokat emelnek fel, és a súlyokat függőben hagyják. Amikor energiára van szükség, a súlyokat hagyják leesni, és a hozzájuk csatlakozó kábelek egy generátort forgatnak.
A lendkerekes energiatárolást jellemzően kis alkalmazásokban és sokkal rövidebb energiaigény esetén alkalmazzák, mint más tárolási módszereket. Egy motor egy lendkereket, egy nehéz kereket hajt meg, amely szabadon forog, amikor a motor elveszíti az energiát. A szabadon forgó kerék megforgat egy generátort, amely néhány percig termel áramot.
A sűrített levegős energiatárolás több napig képes áramot biztosítani hálózati szinten. A villamos energiát a levegő sűrítésére és tárolására használják a föld alatt, gyakran sóbarlangokban. Amikor szükség van rá, a levegőt kiengedik és tágulásig felmelegítik, hogy egy generátort tápláljon.
A tanulmányok szerzői egy figyelemre méltó fenntartással szolgálnak munkájukkal kapcsolatban: Az éghajlatváltozás bonyolult és helyenként eltérő, ahogyan a rendelkezésre álló megújuló energiaforrások is.
Mind az éghajlat, mind az energia egymással összefüggő, összetett rendszerek, és fontos, hogy a következő generációt a tudományágak közötti gondolkodásra neveljük, hogy felkészülten tudjanak foglalkozni a fenyegető összetett problémákkal
– mondta Bhatt.
(forrás: gi.alaska)