Wind en zonne-energie kunnen steenkoolenergie in Texas vervangen

Texas kan een voorbeeld zijn voor de natie over hoe steenkool effectief kan worden vervangen door wind en zonne-energie voor de energiebehoeften van de staat en tegelijkertijd aan de milieudoelstellingen, volgens nieuw onderzoek door ingenieurs van Rice University.

Het nieuwe werk onder leiding van milieu-ingenieur Daniel Cohan en senior informatica-majoor Richard Morse van Rice's George R. Brown School of Engineering maakt gebruik van optimalisatiemodellering om de goedkoopste combinaties van voorgestelde wind- en zonne-energieprojecten te identificeren met het potentieel om kolengestookte energie te vervangen generatie in Texas.

Zoals de auteurs aangeven in het artikel, dat in het tijdschrift verschijntHernieuwbare energiebronnen: wind, water en zonne-energie"Simpel gezegd, het is niet altijd winderig en niet altijd zonnig, maar het is bijna altijd winderig of zonnig ergens in Texas."

Cohan zei dat wind- en zonne-energie in staat zouden kunnen zijn om bijna alle kolenproductie te vervangen, vooral als wind- en zonne-energieprojecten zich op locaties bevinden die complementaire output bieden. Het nieuwe artikel bouwt voort op een studie uit 2018 van zijn laboratorium.

"Dit artikel gaat echt over hoe we zo snel mogelijk van steenkool kunnen overstappen", zegt Cohan, universitair hoofddocent civiele techniek en milieutechniek. "Texas verbrandt nog steeds meer steenkool en stoot meer zwaveldioxide en andere vervuiling uit dan welke andere staat dan ook. Hoewel een overgang onvermijdelijk is, is het dringend noodzakelijk dat we zo snel mogelijk van steenkool afstappen om de luchtkwaliteit en de gezondheid te verbeteren."

"Het opruimen van de energie die we gebruiken om de samenleving van stroom te voorzien, is een van de belangrijkste dingen die we moeten doen", zegt Morse, die de Malcolm Verdict Memorial Poster Competition op de Texas Energy Summit in 2020 won voor zijn werk aan het project. "Professor Cohan adverteerde het als een wiskundeproject, en dat is mijn achtergrond, dus het was erg interessant voor mij om te kunnen helpen met een integratieproject voor schone energie."

Verschillende grote steenkoolcentrales in Texas zijn in 2018 gesloten en de meeste resterende centrales hebben ver onder hun capaciteit gewerkt, ook te midden van storingen tijdens de bevriezing van februari 2021. Uit het onderzoek van het team bleek dat slechts een derde van de wind- en zonne-energieprojecten die al in juni 2020 aan de Electric Reliability Council van Texas waren voorgesteld, bijna de hele kolenproductie van de staat zou kunnen vervangen. Sinds juni 2020 zijn er tientallen van die projecten gerealiseerd en is de rij voorgestelde zonneprojecten verdubbeld.

De sleutel tot succes voor wind- en zonne-energie zal een uitbreiding zijn van transmissielijnen die de meest winderige en zonnigste delen van de staat met steden verbinden.

"In Texas is dat het grootste knelpunt dat de groei van wind en zon vertraagt", zei Cohan. "De tweeledige infrastructuurwet die vorig jaar is aangenomen, is een goed begin, maar heeft lang niet genoeg financiering voor transmissie. Bovendien heeft Texas, door geen verbinding te maken met andere netwerken, kansen gemist om overtollige wind- en zonne-energie aan andere staten te verkopen ."

Cohan merkte op dat aardgas op korte termijn van cruciaal belang zal blijven voor de elektrische betrouwbaarheid van Texas, vooral omdat ERCOT zich probeert te herstellen van de vorst van 2021. Aanvullende plaatsing van wind- en zonneparken kan echter de behoefte aan aardgas en opslag verminderen en elimineren de behoefte aan steenkool, zei hij. De studie toont aan dat windenergie uit West-Texas de neiging heeft om 's nachts te pieken, terwijl de wind uit Zuid-Texas piekt met zeebries op zomermiddagen en -avonden. Samen met zonne-energie overdag kunnen deze complementaire bronnen de meeste, maar niet alle uren van het jaar dekken.

"Zelfs met complementaire locatie, zullen er nog steeds uren zijn dat de zon niet schijnt en de wind niet waait", zei Cohan. "Historisch gezien waren de zomermiddagen, wanneer airconditioners op volle toeren draaien, en af ​​en toe diepvriezen. Zonne- en kustwinden presteren goed tijdens zomerpieken, maar kunnen op sommige avonden een pauze hebben wanneer we iets anders nodig hebben om te schoppen in."

Hij zei dat het een kwestie van tijd is om steenkool uit het netwerk van Texas te halen. "Ik denk dat geen van de energiebedrijven kolencentrales voor de lange termijn wil laten draaien", zei Cohan. "Ze zijn vuiler en duurder om te exploiteren dan wind- en zonne-energieprojecten helemaal opnieuw te bouwen, en de meeste nutsbedrijven hebben nu plannen om tegen 2050 netto nul CO2-uitstoot te bereiken, zo niet eerder.

"Misschien hebben ze daarom niet geïnvesteerd in upgrades van hun kolencentrales, waarvan er vele meer dan 40 jaar oud zijn en niet erg efficiënt zijn", zei hij.

Co-auteurs van het artikel zijn Sarah Salvatore, bachelor civiele techniek, en alumna Joanna Slusarewicz, nu een afgestudeerde student aan de Carnegie Mellon University.

De Energy Foundation ondersteunde het onderzoek.

erts.

"Misschien hebben ze daarom niet geïnvesteerd in upgrades van hun kolencentrales, waarvan er vele meer dan 40 jaar oud zijn en niet erg efficiënt zijn", zei hij.

Co-auteurs van het artikel zijn Sarah Salvatore, bachelor civiele techniek, en alumna Joanna Slusarewicz, nu een afgestudeerde student aan de Carnegie Mellon University.

De Energy Foundation ondersteunde het onderzoek.