11.03.2018
Как заявили ученые Калифорнийского университета города Ирвин и Института Карнеги, Соединенные Штаты вполне могут гарантированно удовлетворить около 80 % своего спроса на электроэнергию, используя лишь энергию ветра и солнечную энергию.
Однако, для удовлетворения 100 % спроса на электроэнергию с использованием только солнечной и ветровой энергии (ресурсов достаточно переменчивых и нестабильных), потребуется запас электроэнергии в объеме, которого хватит на несколько недель.
«Солнце садится и прячется за тучи, ветер дует далеко не всегда. Для создания в рамках страны надежной энергетической системы, основанной лишь на этих двух ресурсах, нужно найти механизмы, которые позволят легко преодолеть все сложности, в том числе погодные и сезонные изменения» - отметил Стивен Дэвис, доцент кафедры науки о Земле и соавтор исследования по возобновляемой энергии, опубликованного в журнале Energy and Environmental Science.
Группа ученых в ходе работы проанализировала 36-летние почасовые данные о погоде в США (с 1980 по 2015 год), чтобы понять, какие существуют фундаментальные геофизические барьеры для подачи электроэнергии, которую производят исключительно солнечные элементы и ветровые энергетические установки.
«Мы анализировали изменчивость солнечной и ветровой энергии, как во времени, так и в пространстве, а затем сравнивали ее с потребностью в электроэнергии США. Мы обнаружили, что могли бы стабильно получить около 80 % электроэнергии из этих источников, построив либо систему передачи данных в континентальном масштабе, либо объекты, которые могли бы хранить 12-часовой запас электроэнергии», - сказал Дэвис.
Исследователи заявили, что такое расширение возможностей (для передачи или хранения энергии) нуждается в значительных инвестициях. Они подсчитали, что стоимость новых линий электропередач, необходимых для этого, может составлять сотни миллиардов долларов. А, к примеру, солнечные батареи, самые дешевые, для сохранения такого количества электроэнергии, вероятно, будут стоить более триллиона долларов.
Другие формы накопления энергии, такие, как перекачивание воды в гору, к более позднему потоку вниз по гидрогенераторам, являются привлекательными, в том числе экономически. Однако они ограничены по объему. У США много воды на Востоке, но она расположена не очень высоко.
На электроэнергию, произведенную на основе ископаемого топлива, приходится около 38 % выбросов углекислого газа в США. И именно загрязнение CO2 является основной причиной глобального изменения климата нашей планеты. Однако Стивен Дэвис все же отметил, что его радует прогресс, который был достигнут в плане использования возобновляемой энергии, и будущие перспективы этой сферы.
«Тот факт, что мы могли бы получить 80 % нашей энергии от ветра и солнца, действительно обнадеживает. Для сравнения – всего пять лет назад многие люди сомневались, что эти ресурсы смогут обеспечить более 20 или 30 % энергии» - сказал он
Но помимо 80 % отметки, количество хранилищ энергии, необходимое для преодоления сезонных и погодных изменений, быстро растет.
«Наша работа показывает, что источники энергии с низким уровнем выбросов углерода будут необходимы для того, чтобы дополнить ту энергию, которую мы можем получать, применяя солнечные модули и ветросиловые установки. И нужны они будут до тех пор, пока возможности хранения и передачи энергии не достигнут нужного уровня. Варианты могут включать в себя производство ядерной и гидроэлектроэнергии, а также управление спросом» - сказал соавтор Кэн Калдейра из Института Карнеги.