새로운 연구는 전기 유틸리티가 기후 변화를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다
날짜:
2022년 9월 27일
원천:
알래스카 페어뱅크스 대학교
요약:
연구원들은 기후 변화가 지역 재생 에너지의 공급 및 변동성에 미치는 영향을 결정하는 방법을 고안했습니다. 기후 변화와 관련된 비정상적인 기상 패턴의 증가는 전력 수요와 태양열, 수력 및 풍력 에너지의 가용성이 모두 더 다양해질 수 있음을 의미합니다.
연구원들은 기후 변화가 지역 재생 에너지의 공급 및 변동성에 미치는 영향을 결정하는 방법을 고안했습니다.
기후 변화와 관련된 비정상적인 기상 패턴의 증가는 전력 수요와 태양열, 수력 및 풍력 에너지의 가용성이 모두 더 다양해질 수 있음을 의미합니다.
알래스카 대학 페어뱅크스 지구물리학 연구소(University of Alaska Fairbanks Geophysical Institute)와 스페인의 연구원들이 수행한 이 방법은 지역 에너지 계획가가 재생 가능한 에너지원과 에너지 저장 요구 사항의 최적 조합을 결정하는 데 도움이 될 것입니다.
이 연구는 8월 랜드 저널에 게재되었습니다 . 지구 물리학 연구소의 대기 과학 교수인 Uma Bhatt가 주 저자입니다.
Bhatt는 "탄력적인 전력 시스템을 설계하고 미래를 준비하기 위해서는 사회가 기후 변화와 재생 가능 에너지 자원의 변동성이 미치는 영향을 이해하는 것이 중요합니다."라고 말했습니다.
연구자들은 아한대 해양성 기후를 가진 프린스 윌리엄 사운드의 알래스카 코르도바 시와 아열대 스페인 섬에 있는 도시인 팔마 데 마요르카의 두 위치에서 역사적 기후 데이터의 맥락에서 간헐성, 전력 생산 및 에너지 저장을 연구했습니다. . 연구원들은 각 위치에 대해 60년 동안의 기후 데이터를 얻었습니다.
풍력, 태양열 및 수력 발전은 모두 예측하기 어려워지고 더 극단적인 기상 현상을 일으키는 기후에 취약합니다. 구름이 많아지면 태양광 발전의 가용성이 감소할 수 있습니다. 강수량 감소는 수력 발전의 가용성을 감소시킬 수 있습니다. 바람의 증가는 풍력 발전의 가용성을 증가시킬 수 있습니다.
적절한 계획이 없으면 재생 에너지가 공급에서 점점 더 많은 부분을 차지함에 따라 전력망의 신뢰성이 떨어질 위험이 있습니다.
연구 공동 저자이자 UAF 지구 물리학 연구소의 물리학 교수인 David Newman은 "시스템에 적절한 백업 전원 없이 고가변성 재생 가능 전력의 비율이 너무 높으면 실제로 시스템의 신뢰성이 많이 저하됩니다."라고 말했습니다.
상황을 더욱 복잡하게 하는 것은 날씨가 점점 더 다양해짐에 따라 전력 수요가 예측할 수 없는 방식으로 변한다는 것입니다. 수요가 정상적일 때에도 재생 가능한 자원의 가용성이 갑자기 떨어지면(예: 터빈을 돌리는 바람이 중단됨) 즉시 사용할 백업 소스가 없는 경우 정전이 발생할 수 있습니다.
"어떻게 수정합니까? 변동성을 제거하거나 신속하게 보상할 수 있는 방법을 찾아야 합니다."라고 Newman이 말했습니다.
가장 쉽고 확실한 방법은 화석 연료 기반 발전기를 대기 상태로 두는 것입니다. 그 중 천연 가스로 구동되는 발전기는 필요할 때 상당히 빠르게 시작할 수 있습니다. 그러나 다른 화석 연료 공급원보다 깨끗하지만 여전히 화석 연료 제품입니다.
또 다른 깨끗한 방법은 정상 수요 시간 동안 재생 가능 에너지원에서 생산된 초과 에너지를 저장하는 것입니다.
기술의 발전으로 그리드 규모의 배터리가 개선되어 광범위한 정전 중에 단기 사용을 위해 분배할 수 있는 초과 전력을 저장할 수 있습니다.
다른 저장 방법에는 펌핑 저장 수력 발전, 중력 에너지 저장, 플라이휠 에너지 저장 및 압축 공기 에너지 저장이 포함됩니다. 모두 기본적으로 간단한 방법이며 국립 재생 에너지 연구소에서 설명합니다.
"이것은 현재 [연구의] 정말 흥미로운 분야 중 하나입니다."라고 Newman이 말했습니다.
양수 저장 수력 발전은 미국의 모든 유틸리티 규모 에너지 저장 용량의 95%를 차지합니다. 물은 전력이 초과될 때 한 수력발전소에서 더 높은 고도에 있는 다른 저수지로 펌핑되어 더 높은 저수지의 수위를 높입니다. 그 물은 필요할 때 하부 저수지의 발전기로 방출됩니다.
중력 에너지 저장은 과도한 에너지를 사용하여 모래, 자갈 또는 암석으로 구성된 거대한 추를 들어 올리고 추를 매달아 두는 것을 포함합니다. 전력이 필요할 때 추는 떨어질 수 있으며 연결된 케이블이 발전기를 돌립니다.
플라이휠 에너지 저장은 일반적으로 다른 저장 방법보다 훨씬 짧은 에너지 요구 사항과 소규모 애플리케이션에 사용됩니다. 모터는 모터가 동력을 잃을 때 자유롭게 회전하는 무거운 바퀴인 플라이휠을 회전시킵니다. 자유롭게 회전하는 바퀴는 발전기를 돌려 몇 분 동안 전기를 생산합니다.
압축 공기 에너지 저장은 그리드 규모의 전력을 며칠 동안 제공할 수 있습니다. 전기는 종종 소금 동굴에서 지하 공기를 압축하고 저장하는 데 사용됩니다. 필요할 때 공기가 방출되고 가열되어 팽창하여 발전기에 전력을 공급합니다.
연구 논문의 저자는 자신의 작업에 주목할만한 경고를 제공합니다. 기후 변화는 재생 가능 에너지의 사용 가능한 소스와 마찬가지로 복잡하고 위치에 따라 다릅니다.
Bhatt는 "기후와 에너지는 모두 상호 연결된 복잡한 시스템이며, 다음 세대가 여러 분야에 걸쳐 생각하도록 교육하여 다가오는 복잡한 문제를 해결할 수 있도록 준비하는 것이 중요합니다."라고 말했습니다.
출처 : https://www.sciencedaily.com/