재생 에너지로 텍사스 정전 예방

12개월 후, 주의 전력망이 개선되었지만, 여전히 취약 날씨로 인한 정전.

텍사스 A&M 대학의 대기과학과 앤드류 데슬러 교수는 “2021년에 우리가 Urey와 같은 또 다른 폭풍우를 만나면 그리드가 다시 다운될 것”이라고 말했습니다. “이것은 여전히 ​​우리에게 너무 위험합니다.”

지금, 최근 연구 이는 극한의 기상 상황에서도 가능한 전국적인 정전을 태양, 풍력, 물과 같은 100% 청정 재생 에너지로 전환함으로써 피할 수 있음을 보여줍니다.

“논문의 주저자이자 스탠포드 대학의 토목 및 환경 공학 교수인 마크 제이콥슨(Marc Jacobson)은 “기술적으로나 경제적으로 우리는 오늘날 모든 것을 변화시키는 데 필요한 기술의 95%를 보유하고 있습니다. 바람, 물, 태양열은 이미 국가 전력의 약 5분의 1을 차지하지만 많은 지역에서 완전한 변환이 느리다.

이 연구는 재생 가능 에너지원으로 전환하면 에너지 요구량을 줄이고 소비자 비용을 줄이며 수백만 개의 새로운 일자리를 창출하고 사람들의 건강을 향상시킬 수 있음을 보여주었습니다.

몇 년 동안 일부는 비용 때문에 재생 가능 에너지를 대규모로 채택하는 가능성에 대해 의구심을 표명했습니다. 그러나 Dessler는 10년 전만 해도 태양광 발전은 고가의 에너지원이었지만 이제는 오늘날 가장 저렴한 가격 중 하나.

연구에 참여하지 않은 Dessler는 “재생 에너지에 대한 많은 사람들의 이해가 매우 시대에 뒤떨어져 있습니다.”라고 말했습니다.

풍력은 또한 매우 효율적일 수 있으며 어떤 날에는 텍사스 에너지의 절반을 절약할 수 있습니다. 조 로건 그가 목요일 “The Joe Rogan Experience” 에피소드에 게스트로 출연했을 때.

Dessler는 “태양광과 풍력은 이용 가능한 가장 저렴한 에너지원입니다. “사람들은 그것을 이해하지 못하는 것 같고, 우리가 재생 가능 에너지에 주로 의존하는 안정적인 그리드를 만드는 방법을 알고 있다는 것 또한 이해하지 못하는 것 같습니다.”

최신 연구에서 Jacobson과 동료들은 2050년과 2051년에 더 친환경적이고 인구가 많은 국가에서 정전 없이 미국 전역에서 30초마다 에너지 수요를 충족하는 방법을 보여줍니다.

시뮬레이션에서 모든 차량이 전기 자동차이거나 수소 연료 전지로 구동된다고 상상해 보십시오. 전기 열 펌프, 온수기, 풍력 터빈 및 태양 전지판은 화석 연료 대안을 대체했습니다. 팀은 또한 새로운 열 에너지원을 포함했지만 새로운 수력 발전소는 포함하지 않았습니다.

그들은 대기 오염, 기후 및 날씨 모델의 데이터를 포함하여 인접한 미국 전역의 네트워크 안정성을 모델링했습니다. 여기에는 기후 요인과 특정 지역에서 발생하는 통계적으로 전형적인 기상 패턴이 포함됩니다. 팀은 Energy Information Administration의 에너지 소비 데이터를 사용하여 2050-2051년의 에너지 요구 사항을 시뮬레이션했습니다. 전원 공급 장치는 30초마다 전력 수요와 같아야 했습니다. 그렇지 않으면 모델이 닫힙니다..

연구팀은 더 효율적인 재생 가능 자원으로 전환하는 것만으로도 실제 에너지 수요가 크게 감소한다는 것을 발견했습니다. 미국 전체의 경우 총 최종 사용 에너지 수요는 약 57% 감소했습니다. 가구의 연간 1인당 에너지 비용은 “평소와 같은 비즈니스” 시나리오보다 약 63% 낮습니다.

“현재 화석 연료로 하는 모든 일은 전기로 구동되는 기술로 수행될 것입니다.”라고 Jacobson 연구실의 박사 과정 후보자이자 공동 저자인 Anna Katharina von Kreland가 말했습니다. “주로 조명에 전력을 공급하거나 산업 공정에 연료를 공급하기 위해 활동을 수행하는 데 필요한 에너지의 양은 보다 효율적인 전원을 사용하는 경우 실제로 줄어들 것입니다.”

기상이변이 발생하는 동안 전력망을 온라인 상태로 유지하려면 에너지 수요를 낮추는 것이 중요합니다. 텍사스에서 완전한 녹색 전환은 평균 연간 최종 사용 에너지 수요를 56%까지 줄일 수 있습니다. 또한 최대 부하 또는 한 번에 그리드에서 끌어오는 최대 전력량을 줄입니다. Jacobson은 많은 가정에 자체 스토리지가 있을 것이며 네트워크에 그다지 의존할 필요가 없을 것이라고 말했습니다.

팀은 또한 다른 지역의 전기 그리드를 연결하면 전력 시스템을 보다 안정적으로 만들고 비용을 절감할 수 있음을 발견했습니다. 바람은 더 넓은 지역에서 불거나 태양을 비추거나 다른 곳에서 수력 발전을 가동할 가능성이 더 높아 공급의 격차를 메우는 데 도움이 될 수 있습니다.

Dessler는 “재생 에너지의 간헐성은 점점 더 큰 지역을 볼수록 감소합니다.”라고 말했습니다. “텍사스에 바람이 불지 않으면 아이오와에 바람이 불 수 있습니다. 이 경우 에너지를 과도하게 생산하고 추가 전력의 일부를 우리에게 청구할 수 있습니다.”

이 연구에 따르면 텍사스의 에너지 단위당 비용은 현재와 같이 중서부 그리드에 연결될 때보다 격리되어 있을 때 27% 더 낮습니다.

von Kruland는 “전반적으로 상호 연결을 확장하면 비용이 덜 들고 안정적이며 에너지 활용도가 더 높다는 것을 알았습니다.”라고 말했습니다. 그래도 추가 “각 주가 독립된 섬이더라도 각 주에서 100% 풍력과 태양열 물을 구현하는 것은 여전히 ​​가능합니다.”

텍사스의 겨울 동안 Jacobson은 적절하게 유지된 풍력 터빈이 전력 공급을 유지하는 데 도움이 될 것이라고 말했습니다. 2021년 2월 한파 기간 동안 일부 동결된 풍력 터빈은 제빙 장비 부족으로 인해 가동이 중단되었습니다. (석탄, 가스 및 원자력 너무 닫기 장비의 직접 동결로부터 훨씬 더 큰 전력 감소에 기여했습니다.)

Jacobson은 “추울 때 바람이 많이 부는 날은 추울 때 난방 수요가 있기 때문에 정말 좋은 소식입니다.”라고 말했습니다. “실제로 추운 날에는 더 많은 에너지를 얻을 수 있습니다.”

겨울에는 햇빛이 부족하여 태양 전지판을 쓸모 없게 만들 수 있습니다. 이 경우 풍력 터빈과 태양 전지판은 보완적인 에너지원입니다. 어느 시점에서 둘 다 실패하면 지열 에너지 또는 수력 발전과 같은 다른 에너지원이 시작될 수 있습니다.

배터리는 태양열이나 풍력이 낮을 때 전력을 공급하는 데도 사용되지만 팀은 오래 지속되는 배터리가 그리드 안정성에 필요하지 않거나 유익하지 않다는 것을 보여주었습니다. 현재 시장에 나와 있는 많은 4시간 배터리는 정전과 같은 장기 저장을 위해 연결될 수 있습니다. 이 발견은 오래 지속되는 배터리 기술이 아직 시장에 출시되기까지는 상대적으로 멀 수 있기 때문에 특히 유용합니다.

Dessler는 “재생에너지 자체를 생각하지 않기 때문에 재생에너지를 신뢰할 수 없다고 생각하는 것은 실수입니다.”라고 말했습니다. “당신은 그것들을 시스템의 일부로 생각합니다. 많은 재생 가능 에너지를 특징으로 하는 안정적인 그리드는 또한 재생 가능 에너지가 부족할 때 반등할 배치 가능한 일정한 용량을 가질 것입니다.”

팀의 시뮬레이션은 또한 다음과 같은 캘리포니아의 정전을 제안했습니다. 2020년 8월의 것, 저렴한 비용으로. 여름 동안 더 많은 해상 풍력 터빈을 설치하면 건물 냉각을 포함하여 에너지를 절약할 수 있습니다. 모든 종류의 깨끗하고 재생 가능한 에너지로 전환하면 캘리포니아의 에너지 수요를 60%까지 줄일 수 있습니다.

네트워크 안정성을 개선하는 것 외에도 연구에 따르면 깨끗하고 재생 가능한 네트워크를 운영하면 건설에서 제조, 기업의 간접 고용에 이르기까지 거의 500만 개의 장기 정규직 일자리가 창출될 수 있습니다. 이 시스템은 또한 더 깨끗한 공기를 생산하여 매년 53,000명의 사람들이 오염 관련 사망을 줄이고 2050년에 수백만 명의 오염 관련 질병을 줄일 수 있습니다.

연구에 참여하지 않은 코넬 대학의 로버트 하워스 교수는 “이것은 매우 중요한 연구”라고 말했다. “화석 연료 산업은 재생 가능 에너지가 위험한 실험이며 그리드 안정성과 신뢰성이 부분적으로 화석 연료에 계속 의존할 것이라고 계속 주장합니다. 여기서 Jacobson과 동료들은 이것이 전혀 사실이 아님을 분명히 보여줍니다.”

Desler는 이 연구의 결과가 “전혀 논란의 여지가 있다”고 생각하지 않는다는 데 동의합니다.

“분명히 그것은 지구상에서 이용할 수 있는 재생 가능한 에너지가 많기 때문에 효과가 있을 것입니다. 물리학의 관점에서 볼 때 여기에는 근본적인 제한이 없습니다.”라고 그는 말했습니다. “한계는 정치적입니다. 사람들이 모여서 그렇게 하기로 결정해야 하는데 그게 정말 어렵습니다.”

2021년 2월 한파 기간 동안 전 텍사스 주지사인 Rick Perry는 텍사스 주민들이 “연방 정부의 사업 중단”을 위해 전기가 없는 추위 속에서 더 많은 시간을 보낼 것이라고 말했습니다. 민주당원은 좌절했다 새로운 규정을 제안하고 싶은 분.

약 15개 주, 준주 및 180개 이상의 도시에서 재생 가능 전력의 양을 늘리는 정책을 시행했지만 Jacobson은 이와 같은 결과가 정책 입안자들에게 더 빠른 전환을 위한 법률과 정책을 통과시킬 자신감을 주기를 바랍니다. Jacobson의 이전 연구 및 그의 비영리 조직을 통한 작업 프로젝트 솔루션 다음과 같은 정보에 입각한 계획을 세우는 데 도움이 됩니다. 그린뉴딜 그리고 주 의회.

“정말 빠른 80% 전환이 필요합니다. [of clean energy] Jacobson은 2030년까지 그리고 그 이후에는 가능한 한 빨리 100%라고 말했습니다. “이 문제를 풀기 위해서는 정말 많은 사람들의 엄청난 노력이 필요합니다. 하나의 과학적 연구가 문제를 해결할 수 있는 것은 아닙니다.”