新研究可以帮助电力公司解释气候变化

研究人员设计了一种方法来确定气候变化对当地可再生能源供应和可的影响。与气候变化相关的异常天气模式的增加意味着对电力的需求以及太阳能、水力和风能的可用性都可能变得更加多变。

阿拉斯加大学费尔班克斯地球物理研究所和西班牙的研究人员采用的方法将帮助当地能源规划者确定可再生能源和能源储存需求的最佳组合。

该研究于8月发表在《土地》杂志上。地球物理研究所大气科学教授UmaBhatt是第一作者。

“对于社会来说，重要的是要了解气候变化和可对可再生能源资源的影响，以便设计一个有弹性的电力系统并为未来做准备，”巴特说。

研究人员在两个地点的历史气候数据背景下研究了间歇性、电力生产和能源储存：位于威廉王子湾的阿拉斯加科尔多瓦市，具有亚极地海洋气候，以及位于西班牙亚热带岛屿上的马略卡岛帕尔马。.研究人员获得了每个地点60年的气候数据。

风能、太阳能和水力发电都容易受到越来越难以预测并产生更多极端天气事件的气候的影响。云量的增加可能会降低太阳能的可用性。降水减少可能会降低水电的可用性。风力增加可以增加风力发电的可用性。

如果没有适当的规划，随着可再生能源在供应中的占比越来越大，电网可能会变得不那么可靠。

UAF地球物理研究所的研究合著者兼物理学教授大卫纽曼说：“如果系统中没有适当备用电源的高可可再生能源的百分比过高，实际上会大大降低系统的可靠性。”

使情况更加复杂的是，随着天气变得越来越多变，对电力的需求以不可预测的方式发生变化。即使在需求正常的情况下，可再生能源的可用性突然下降(例如，风力停止转动涡轮机)也可能导致停电，如果备用电源无法立即使用。

“你如何解决它?你必须找到一种方法来消除变异性或有一种方法来快速补偿它，”纽曼说。

最简单和最明显的方法是让基于化石燃料的发电机处于备用状态。其中，由天然气驱动的发电机可以在需要时相当快地启动。但它仍然是一种化石燃料产品，尽管比其他化石燃料来源更清洁。

另一种更清洁的方法是在正常需求期间存储可再生能源产生的多余能量。

技术的进步改进了电网规模的电池，它可以储存多余的电力，可以在大范围停电期间分配以供短期使用。

其他储能方式包括抽水蓄能水电、重力储能、飞轮储能和压缩空气储能。所有这些都是从根本上简单的方法，并由国家可再生能源实验室进行了解释。

“这是目前真正令人兴奋的[研究]领域之一，”纽曼说。

抽水蓄能水电占美国所有公用事业规模储能容量的95%。在电力过剩期间，水从一个水电站水库抽到另一个海拔较高的水库，从而提高了较高水库的水位。该水在需要时被释放到下部水库的发电机中。

重力储能涉及使用多余的能量来提升由沙子、砾石或岩石组成的重物，并使重物处于悬浮状态。当需要动力时，重物可以下降，它们连接的电缆会转动发电机。

飞轮储能通常用于小型应用，并且与其他储能方法相比，其能源需求要短得多。电机为飞轮提供动力，飞轮是在电机失去动力时自由旋转的重轮。自由旋转的轮子转动发电机，产生几分钟的电能。

压缩空气储能可以在电网规模上提供数天的电力。电力用于压缩和储存地下空气，通常在盐洞中。需要时，释放空气并加热膨胀以驱动发电机。

研究论文的作者对他们的工作提出了一个值得注意的警告：气候变化很复杂，并且因地点而异，可用的可再生能源也是如此。

“气候和能源都是相互关联的复杂系统，重要的是我们教育下一代跨学科思考，以便他们准备好解决迫在眉睫的复杂问题，”巴特说。