Với sự pha trộn phù hợp, lưới điện có thể tái tạo hoàn toàn với cùng chi phí và độ tin cậy như nhiên liệu hóa thạch. Pixabay / Wikimedia Commons

Trong một bài phát biểu trước Câu lạc bộ Báo chí Quốc gia, Thủ tướng Malcolm Turnbull tuyên bố rằng các yêu cầu chính đối với hệ thống điện của Úc là nó phải có giá cả phải chăng, đáng tin cậy và có thể giúp đáp ứng các mục tiêu giảm phát thải quốc gia. Ông cũng nhấn mạnh rằng những nỗ lực để theo đuổi những mục tiêu này phải là công nghệ bất khả tri - đó là giải pháp tốt nhất nên được lựa chọn dựa trên công đức, bất kể chúng dựa trên nhiên liệu hóa thạch, năng lượng tái tạo hay công nghệ khác.

Khi nó xảy ra, gió hiện đại, quang điện mặt trời (PV) và dự trữ năng lượng thủy điện bơm ngoài sông (PHES) có thể đáp ứng các yêu cầu này mà không cần các giả định anh hùng, với chi phí cạnh tranh với các nhà máy năng lượng hóa thạch.

Turnbull và chính phủ của ông cũng đã xác định chính xác việc lưu trữ năng lượng là chìa khóa để hỗ trợ độ tin cậy của hệ thống cao. Gió và mặt trời là nguồn phát sinh không liên tục, và trong khi chúng ta ngày càng tốt hơn trong việc dự báo gió và nắng theo thang thời gian từ vài giây đến vài tuần, tuy nhiên việc lưu trữ là cần thiết để mang lại sự cân bằng giữa cung và cầu cho sự xâm nhập cao của gió và PV.

Lưu trữ trở nên quan trọng khi thành phần năng lượng tái tạo thay đổi của sản xuất điện tăng lên trên 50%. Úc hiện đang có nguồn về 18% điện từ năng lượng tái tạo - thủy điện ở vùng núi tuyết và Tasmania, năng lượng gió và số lượng lắp đặt PV trên tầng thượng ngày càng tăng.

Trong khi đó, ở Nam Úc năng lượng tái tạo đã ở mức 50% - chủ yếu là gió và PV - và vì vậy, bang này hiện có cơ hội kinh tế tiềm năng để bổ sung năng lượng lưu trữ vào lưới điện.

Đẩy lưu trữ

Để giúp nhận ra tiềm năng này, ở Nam Úc và các nơi khác, Tập đoàn Tài chính năng lượng sạch (CEFC) và Cơ quan năng lượng tái tạo Úc (ARENA) sẽ chi hàng triệu đô la Úc về việc giúp năng lực linh hoạt và các dự án lưu trữ năng lượng quy mô lớn trở nên khả thi về mặt thương mại, bao gồm cả bơm thủy điện và pin.

PHES cấu thành 97% lưu trữ điện trên toàn thế giới. Thị trường bán lẻ pin lưu trữ gia dụng như Powerwall của Tesla đang phát triển, nhưng pin lưu trữ quy mô lớn vẫn đắt hơn nhiều so với PHES. Nước ngoài sông được bơm ra có một tương lai tươi sáng ở Úc và nhiều nước khác, bởi vì có rất nhiều trang web phù hợp.

Wind và PV là những người chiến thắng áp đảo về sản xuất điện phát thải thấp mới bởi vì chúng có giá thấp hơn so với các giải pháp thay thế. Thật vậy, PV và gió chiếm một nửa công suất thế hệ mới được cài đặt trong 2015 và gần như tất cả công suất thế hệ mới được cài đặt tại Úc.

Gần đây, chúng tôi đã lập mô hình Thị trường Điện Quốc gia (NEM) cho kịch bản năng lượng tái tạo 100%. Trong kịch bản này, gió và PV cung cấp 90% điện năng hàng năm, với năng lượng thủy điện và năng lượng sinh học hiện có mang lại sự cân bằng. Trong mô hình của chúng tôi, chúng tôi tránh các giả định anh hùng về sự phát triển công nghệ trong tương lai, bằng cách chỉ bao gồm công nghệ đã được triển khai với số lượng lớn hơn gigUMX gigawts - cụ thể là gió, PV và PHES.

Giá cả cập nhật, đáng tin cậy có sẵn cho các công nghệ này và ước tính chi phí của chúng tôi mạnh hơn so với các mô hình sử dụng triển khai công nghệ và dự báo giảm chi phí khác xa với thực tế ngày nay.

Trong mô hình của chúng tôi, chúng tôi sử dụng dữ liệu lịch sử cho gió, mặt trời và nhu cầu cho mỗi giờ trong năm của 2006-10. Phân phối PV rất rộng và gió trên mạng giúp giảm thiếu hụt nguồn cung bằng cách tận dụng các hệ thống thời tiết khác nhau. Cân bằng năng lượng giữa cung và cầu được duy trì bằng cách bổ sung đủ PHES, công suất truyền tải điện áp cao và công suất gió và PV dư thừa.

Không phải là một công việc đắt tiền

Kết quả chính của công việc của chúng tôi là chi phí bổ sung để cân bằng nguồn cung năng lượng tái tạo với nhu cầu trên cơ sở hàng giờ, thay vì hàng năm, rất khiêm tốn: $ 25-30 mỗi megawatt giờ (MWh). Điều quan trọng, chi phí này là một giới hạn trên, bởi vì chúng tôi chưa bao gồm trong việc sử dụng Quản lý nhu cầu hoặc pin để làm dịu cung và cầu hơn nữa.

Hơn nữa, một phần lớn của chi phí ước tính này liên quan đến các giai đoạn của một vài ngày liên tiếp của thời tiết u ám và không có gió, chỉ xảy ra một vài năm một lần. Chúng tôi có thể giảm đáng kể hơn nữa thông qua việc giảm tải theo hợp đồng, thỉnh thoảng sử dụng máy phát điện than và khí đốt để sạc các hồ chứa PHES và quản lý thời gian sạc pin trong xe điện.

Sử dụng giá 2016 thịnh hành ở Úc, chúng tôi ước tính rằng chi phí năng lượng được cân bằng trong tương lai năng lượng tái tạo 100%, bao gồm chi phí cân bằng hàng giờ, là 93 mỗi MWh. Chi phí của gió và PV tiếp tục giảm nhanh chóng, và vì vậy sau 2020, giá này có thể sẽ vào khoảng AU $ 75 mỗi MWh.

Điều quan trọng là, con số này tương đương với con số ước tính tương ứng của một nhà máy điện than đen siêu tới hạn mới ở Úc, đã được đặt tại $ 80 mỗi MWh.

Trong khi đó, một hệ thống được phát triển xung quanh gió, PV và PHES và thủy điện hiện có có thể mang lại độ tin cậy tương tự như mạng ngày nay. PHES cũng có thể cung cấp nhiều dịch vụ cho phép hệ thống năng lượng đáng tin cậy hiện nay: năng lượng quán tính tuyệt vời, dự trữ kéo sợi, khởi động nhanh, khả năng khởi động đen, điều chỉnh điện áp và điều khiển tần số.

Hệ thống lão hóa

Hạm đội nhiên liệu hóa thạch của Úc đang già đi. Một ví dụ điển hình là chờ đóng cửa nhà máy điện than nâu Hazelwood, một tuổi trong Thung lũng Latcoat của Victoria. An ACIL Allen báo cáo Chính phủ Úc liệt kê tuổi thọ kỹ thuật của mỗi nhà máy điện và cho thấy hai phần ba công suất sản xuất nhiên liệu hóa thạch của Úc sẽ đạt đến hết tuổi thọ kỹ thuật trong hai thập kỷ tới.

Các lựa chọn thực tế để thay thế các nhà máy này là nhiên liệu hóa thạch (than và khí đốt) hoặc năng lượng tái tạo quy mô lớn hiện có (gió và PV). Tái tạo đã cạnh tranh kinh tế, và rõ ràng sẽ rẻ hơn bằng 2030.

Phát thải khí nhà kính liên quan đến năng lượng chiếm khoảng 84% tổng số của Úc. Sản xuất điện, giao thông đường bộ và sưởi ấm ở các khu vực đô thị chiếm 55% tổng lượng khí thải. Chuyển đổi ba chức năng năng lượng này thành năng lượng tái tạo dễ dàng hơn so với các thành phần khác của hệ thống năng lượng.

Vận chuyển và sưởi ấm đô thị có thể được điện khí hóa bằng cách triển khai xe điện và bơm nhiệt, tương ứng. Bơm nhiệt điện là đã cung cấp sự cạnh tranh mạnh mẽ cho khí đốt tự nhiên trong thị trường không gian và nước nóng. Điều quan trọng, các thiết bị này có bộ lưu trữ quy mô lớn dưới dạng pin trong xe và Quán tính nhiệt trong nước và các tòa nhà. Áp dụng tích hợp tốt những thay đổi công nghệ này sẽ giúp giảm giá điện hơn nữa.

Vì vậy, gió, PV và PHES cùng mang lại độ tin cậy và khả năng chi trả để phù hợp với hệ thống điện hiện tại. Ngoài ra, chúng tạo điều kiện cắt giảm sâu khí thải với chi phí thấp có thể vượt xa Úc mục tiêu khí hậu hiện có.

Giới thiệu về tác giả

Andrew Blakers, Giáo sư Kỹ thuật, Đại học Quốc gia Úc (ANU); Bin Lu, ứng cử viên tiến sĩ, Đại học Quốc gia Úc (ANU)và Matthew Stocks, Nghiên cứu viên, Đại học Kỹ thuật và Khoa học Máy tính ANU, Đại học Quốc gia Úc (ANU)

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

Giải ngân: Kế hoạch toàn diện nhất từng được đề xuất để đảo ngược sự nóng lên toàn cầu

của Paul Hawken và Tom Steyer
Trước nỗi sợ hãi và sự thờ ơ lan rộng, một liên minh quốc tế gồm các nhà nghiên cứu, chuyên gia và nhà khoa học đã cùng nhau đưa ra một loạt các giải pháp thực tế và táo bạo cho biến đổi khí hậu. Một trăm kỹ thuật và thực hành được mô tả ở đây, một số người nổi tiếng; một số bạn có thể chưa bao giờ nghe nói Chúng bao gồm từ năng lượng sạch đến giáo dục các cô gái ở các nước thu nhập thấp hơn đến các hoạt động sử dụng đất kéo carbon ra khỏi không khí. Các giải pháp tồn tại, có hiệu quả kinh tế và các cộng đồng trên toàn thế giới hiện đang ban hành chúng với kỹ năng và quyết tâm. Có sẵn trên Amazon

Thiết kế các giải pháp khí hậu: Hướng dẫn chính sách cho năng lượng carbon thấp

của Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Với những tác động của biến đổi khí hậu đã gây ra cho chúng ta, nhu cầu cắt giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính trên toàn cầu là không kém phần cấp bách. Đó là một thách thức khó khăn, nhưng các công nghệ và chiến lược để đáp ứng nó vẫn tồn tại ngày nay. Một bộ nhỏ các chính sách năng lượng, được thiết kế và thực hiện tốt, có thể đưa chúng ta vào con đường hướng tới một tương lai các-bon thấp. Hệ thống năng lượng rất lớn và phức tạp, vì vậy chính sách năng lượng phải được chú trọng và tiết kiệm chi phí. Phương pháp tiếp cận một kích thước phù hợp với tất cả đơn giản là sẽ không hoàn thành công việc. Các nhà hoạch định chính sách cần một nguồn lực rõ ràng, toàn diện để vạch ra các chính sách năng lượng sẽ có tác động lớn nhất đến tương lai khí hậu của chúng ta và mô tả cách thiết kế tốt các chính sách này. Có sẵn trên Amazon

Đây Changes Everything: Chủ nghĩa tư bản vs khí hậu

bởi Naomi Klein
In Đây Changes Everything Naomi Klein lập luận rằng biến đổi khí hậu không chỉ là vấn đề khác được nộp gọn gàng giữa thuế và chăm sóc sức khỏe. Đó là một báo động kêu gọi chúng tôi sửa chữa một hệ thống kinh tế đã làm chúng tôi thất bại theo nhiều cách. Klein xây dựng một cách tỉ mỉ trường hợp làm thế nào để giảm lượng khí thải nhà kính một cách ồ ạt là cơ hội tốt nhất của chúng tôi để đồng thời giảm bất bình đẳng, tưởng tượng lại các nền dân chủ bị phá vỡ của chúng tôi và xây dựng lại nền kinh tế địa phương bị cắt đứt. Cô vạch trần sự tuyệt vọng về ý thức hệ của những người từ chối biến đổi khí hậu, những ảo tưởng lộn xộn của những người theo chủ nghĩa địa lý và sự thất bại bi thảm của quá nhiều sáng kiến ​​xanh chính thống. Và cô ấy chứng minh chính xác lý do tại sao thị trường không khắc phục được và không thể khắc phục khủng hoảng khí hậu mà thay vào đó sẽ làm mọi thứ tồi tệ hơn, với các phương pháp khai thác cực kỳ nghiêm trọng và gây tổn hại về mặt sinh thái, kèm theo chủ nghĩa tư bản thảm họa tràn lan. Có sẵn trên Amazon

Từ Nhà xuất bản:
Mua hàng trên Amazon để giảm chi phí mang lại cho bạn InsideSelf.comelf.com, MightyNatural.com, và ClimateImpactNews.com miễn phí và không có nhà quảng cáo theo dõi thói quen duyệt web của bạn. Ngay cả khi bạn nhấp vào một liên kết nhưng không mua các sản phẩm được chọn này, bất kỳ thứ gì khác bạn mua trong cùng một lượt truy cập trên Amazon đều trả cho chúng tôi một khoản hoa hồng nhỏ. Không có chi phí bổ sung cho bạn, vì vậy hãy đóng góp cho nỗ lực. Bạn cũng có thể sử dụng liên kết này sử dụng cho Amazon bất cứ lúc nào để bạn có thể giúp hỗ trợ những nỗ lực của chúng tôi.