Een macrogrid verplaatst elektriciteit van gebieden die het halen naar gebieden die het nodig hebben

Een macrogrid verplaatst elektriciteit van gebieden die het halen naar gebieden die het nodig hebben Het Pine Tree Wind Farm and Solar Power Plant van het Department of Water and Power van Los Angeles in Tehachapi, Californië, 115 mijl van LA. Irfan Khan / Los Angeles Times via Getty Images

Veel soorten extreme gebeurtenissen kunnen de elektriciteitsvoorziening verstoren, waaronder orkanen, aardbevingen, overstromingen, bosbranden, extreme hitte, extreme kou en langdurige droogte. Bij grote rampen kunnen duizenden mensen in het duister tasten. De diepvriezer in Texas viel in februari uit 40% van de elektrische opwekkingscapaciteit van de staat.

Tijdens dergelijke gebeurtenissen hebben niet-getroffen regio's mogelijk stroom over. Tijdens de stroomuitval in Texas in februari produceerden nutsbedrijven bijvoorbeeld elektriciteit uit waterkracht in de Pacific Northwest, aardgas in het noordoosten, wind op de noordelijke vlaktes en zonne-energie in het zuidwesten.

Tegenwoordig is het niet mogelijk om elektriciteit naadloos van het ene uiteinde van de VS naar het andere te verplaatsen. Maar het afgelopen decennium hebben onderzoekers van nationale laboratoria en universiteiten nauw samengewerkt met industriële ingenieurs om een ​​interstatelijk elektriciteitssysteem te ontwerpen dat dat wel kan. En Het infrastructuurplan van president Biden zou in deze richting gaan door miljarden dollars uit te trekken voor de aanleg van hoogspanningstransmissielijnen die "goedkopere, schonere elektriciteit kunnen verplaatsen naar waar die het meest nodig is".

My technisch onderzoek richt zich op elektrische energiesystemen. Aan de Iowa State University hebben we gewerkt aan het kwantificeren van de voordelen die macrogrids voor de VS kunnen opleveren. Deze transmissiesystemen met hoge capaciteit verbinden energiebronnen en gebieden met een grote vraag naar elektriciteit, bekend als laadcentra, in grote geografische regio's.

 Het elektriciteitsnet verplaatst stroom van generatoren, die vaak ver van bevolkingscentra staan, naar energieklanten.

Een rijkswegennet voor elektriciteit

Dwight Eisenhower had nagedacht over een nationaal snelwegsysteem al decenia voordat hij in 1953 als president werd ingehuldigd. Eisenhower voerde aan dat een dergelijk systeem 'net zo noodzakelijk was voor de verdediging als voor onze nationale economie en persoonlijke veiligheid. '

Het congres ging akkoord en keurde het Federal-Aid Highway Act van 1956, die de federale overheid machtigde om 90% van de kosten van dit systeem van 114 miljard dollar te betalen, terwijl de staten de rest voor hun rekening namen.

Eisenhower maakte zich zorgen steden evacueren in het geval van een nucleaire oorlog. Het veiligheidsargument voor een macrogrid richt zich op extreme gebeurtenissen die het elektriciteitsnet verstoren. En het economische argument draait om het verplaatsen van wind-, zonne- en waterkracht van gebieden waar ze overvloedig aanwezig zijn naar gebieden met een grote vraag naar energie.

Tegenwoordig is het Noord-Amerikaanse elektriciteitsnet dat eigenlijk vijf roosters, ook wel interconnecties genoemd. Twee grote, de Eastern en Western Interconnects, bestrijken de meeste van de 48 lagere staten en grote delen van Canada, terwijl drie kleinere netwerken Texas, Alaska en Noord-Quebec bedienen. Elk van deze roosters gebruikt wisselstroom of AC, om elektriciteit van generatoren naar klanten te verplaatsen.

De Eastern, Western en Texas Interconnects zijn verbonden door gelijkstroom met hoge spanningof HVDC, lijnen die het mogelijk maken om vermogen tussen hen over te brengen. Deze faciliteiten verouderen en kan slechts kleine hoeveelheden elektriciteit overdragen tussen roosters. Een manier om een ​​macrogrid te zien, is als een overlay die de bestaande Amerikaanse netten samenbrengt en het gemakkelijker maakt om de macht tussen hen te verplaatsen.

Een macrogrid verplaatst elektriciteit van gebieden die het halen naar gebieden die het nodig hebben Een potentieel Amerikaans macrogrid dat de oostelijke, westelijke en Texas-netten verbindt en verbindt met offshore windparken. James McCalley, CC BY-SA

Macht delen tussen regio's

President Biden heeft ingrijpende maatregelen voorgesteld om een ​​schone energietransitie in de VS te bewerkstelligen, inclusief elektriciteit koolstofvrij maken tegen 2035​ Hiervoor is de komende 15 jaar veel nieuwe hernieuwbare opwekkingscapaciteit nodig.

De kosten van wind en zonne-energie zijn de afgelopen jaren dramatisch gedaald. Tegenwoordig is stroom uit nieuwe, grootschalige wind- of zonne-energiecentrales goedkoper dan elektriciteit uit bestaande kolencentrales​ Maar hernieuwbare energiebronnen bieden alleen ongeveer 21% van de Amerikaanse elektriciteit.

Een macrogrid zou de elektriciteitskosten van nieuwe wind- en zonne-energiecentrales op twee manieren verlagen. Ten eerste zou het hoogwaardige hernieuwbare energie mogelijk maken - voornamelijk wind uit het middenwesten en zuidelijke zonne-energie, en mogelijk Canadese waterkracht - om kustbelastingscentra te bevoorraden. Het is goedkoper om transmissiesystemen te bouwen die dit vermogen over lange afstanden kunnen verplaatsen dan het op te wekken uit lagere kwaliteit, zwakkere zon- en windbronnen dichter bij steden.

Ten tweede zou een macrogrid het mogelijk maken om energieproductie en netdiensten tussen regio's te delen. Deze strategie maakt gebruik van tijdsverschillen als gevolg van tijdzones en het feit dat de vraag naar elektriciteit de neiging heeft piek op bepaalde tijden van de dag, zoals wanneer mensen 's avonds thuiskomen. En elektriciteitsprijzen stijgen en dalen gedurende de dag met de vraag.

Om 3 uur Pacific Time is de vraag naar stroom bijvoorbeeld relatief laag aan de westkust, wat betekent dat de kosten van die elektriciteit ook laag zijn. Overtollige westerse elektriciteit zou kunnen worden gebruikt om te voorzien in de vraag aan de oostkust, die dagelijks een piek bereikt, gelijktijdig met deze "lage" westkust van 3 uur die plaatsvindt om 6 uur Eastern Time. Vier uur later, wanneer de westkust zijn dagelijkse piek van 7 uur Pacific Time bereikt, zou het 10 uur zijn aan de oostkust, die een extra generatie zou hebben om westwaarts te delen.

Capaciteitsverdeling werkt ook omdat de jaarlijkse piekvraag naar stroom voor verschillende regio's op verschillende tijdstippen van het jaar plaatsvindt. Elke regio moet toegang hebben tot voldoende opwekkingscapaciteit om aan zijn jaarlijkse piekbelasting te voldoen, met een zekere marge om storingen op te vangen. Een macrogrid zou regio's in staat stellen om overtollige opwekkingscapaciteit te delen wanneer dit lokaal niet nodig is.

Deze strategie biedt voordelen, zelfs wanneer jaarlijkse pieken in twee regio's slechts enkele dagen verschillen. Als ze weken of maanden verschillen, kan de uitbetaling groot zijn. De stroomvraag in de Pacific Northwest piekt bijvoorbeeld typisch in de winter, dus de regio zou capaciteit kunnen lenen van het zuidwesten en middenwesten, waar de vraag piekt in de zomer, en vice versa.

Transmissie van gebouwen bespaart geld

In een studie die ik in 2020 publiceerde met academische en industriële collega's, toonden we aan dat het zonder een macrogrid zou kosten meer dan $ 2.2 biljoen van 2024 tot 2038 om het elektriciteitssysteem van het land te ontwikkelen en te exploiteren en in 50 2038% hernieuwbare energieopwekking te realiseren. Dit omvat de kosten voor het toevoegen van 600 gigawatt aan nieuwe opwekkingscapaciteit die bijna volledig uit wind en zon zou bestaan; exploitatiekosten voor resterende fossiele en kerncentrales; en het bouwen van nieuwe AC-transmissielijnen om nieuwe energiecentrales met klanten te verbinden.

We hebben echter berekend dat als de VS $ 50 miljard zou uitgeven om een ​​macrogrid te ontwikkelen, de totale langetermijnkosten voor de ontwikkeling en exploitatie van het elektriciteitssysteem van het land en het bereiken van 50% hernieuwbare elektriciteit in 2038 met meer dan $ 50 miljard zouden dalen. Met andere woorden, door het mogelijk te maken om stroom over regio's te delen en hoogwaardige duurzame stroom te leveren vanuit afgelegen gebieden naar laadcentra, zou het macrogrid zichzelf meer dan terugbetalen.

Sommige waarnemers maken zich misschien zorgen dat een landelijk aangesloten netwerk kwetsbaarder zou zijn voor trapsgewijze stroomuitval dan ons bestaande systeem. In feite zou een macrogrid eigenlijk betrouwbaarder zijn, omdat HVDC via zijn flexibele convertorstations meer netwerkbeheer biedt.

Industrie leiders en voorstanders van schone energie roepen de VS op om macrogrid-ontwikkeling na te streven. Maar Noord-Amerika is dat wel achterlopen het grootste deel van de wereld bij de ontwikkeling van interregionale elektriciteitsleidingen om goedkope schone energiebronnen aan te boren. En als $ 50 miljard een grote investering lijkt, overweeg dan dit: het is ook de geschatte minimale kosten van uitval en pieken in de energieprijzen tijdens de diepvries in Texas.

Over de auteur

James D. McCalley, Hoogleraar elektrotechniek, Iowa State University

Verwante Boeken

Drawdown: het meest uitgebreide plan ooit voorgesteld om opwarming van de aarde tegen te gaan

door Paul Hawken en Tom Steyer
9780143130444In het licht van de wijdverspreide angst en apathie, is een internationale coalitie van onderzoekers, professionals en wetenschappers bij elkaar gekomen om een ​​reeks realistische en gewaagde oplossingen voor klimaatverandering aan te bieden. Honderd technieken en werkwijzen worden hier beschreven - sommige zijn bekend; sommigen heb je misschien nog nooit van gehoord. Ze variëren van schone energie tot het opleiden van meisjes in lagere inkomenslanden tot landgebruikspraktijken die koolstof uit de lucht halen. De oplossingen bestaan, zijn economisch levensvatbaar, en gemeenschappen over de hele wereld voeren ze momenteel uit met vaardigheid en vastberadenheid. Beschikbaar op Amazon

Ontwerp van klimaatoplossingen: een beleidsgids voor koolstofarme energie

door Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
1610919564Nu de gevolgen van klimaatverandering al voor ons zijn, is de noodzaak om de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen terug te dringen niets minder dan urgent. Het is een enorme uitdaging, maar de technologieën en strategieën om eraan te voldoen, bestaan ​​tegenwoordig. Een klein aantal goed ontworpen en geïmplementeerde energiebeleidslijnen kan ons op weg helpen naar een koolstofarme toekomst. Energiesystemen zijn groot en complex, dus het energiebeleid moet gericht en kosteneffectief zijn. One-size-fits-all benaderingen zullen de klus gewoon niet klaren. Beleidsmakers hebben een duidelijke, alomvattende bron nodig die het energiebeleid schetst dat de grootste impact zal hebben op onze klimaattoekomst, en beschrijft hoe dit beleid goed vormgegeven kan worden. Beschikbaar op Amazon

Dit verandert alles: Kapitalisme versus The Climate

door Naomi Klein
1451697392In Dit verandert alles Naomi Klein betoogt dat klimaatverandering niet alleen een kwestie is die netjes moet worden ingediend tussen belastingen en gezondheidszorg. Het is een alarm dat ons oproept om een ​​economisch systeem te repareren dat ons op veel manieren al tekortschiet. Klein bouwt nauwgezet op hoe massaal onze uitstoot van broeikasgassen wordt teruggedrongen, is onze beste kans om tegelijkertijd gapende ongelijkheden te verminderen, onze gebroken democratieën opnieuw te verbeelden en onze uitgeholde lokale economieën weer op te bouwen. Ze legt de ideologische wanhoop bloot van ontkenners van klimaatverandering, de messiaanse waanideeën van de zogenaamde geo-ingenieurs en het tragische defaitisme van te veel mainstream groene initiatieven. En ze laat precies zien waarom de markt de klimaatcrisis niet-kan en niet-kan oplossen, maar in plaats daarvan de zaken erger zal maken, met steeds extremere en ecologisch schadelijke extractiemethoden, vergezeld door een ongebreideld rampzalig kapitalisme. Beschikbaar op Amazon

Van de uitgever:
Aankopen op Amazon gaan om de kosten van het brengen van je te bekostigen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, en ClimateImpactNews.com zonder kosten en zonder adverteerders die je surfgedrag volgen. Zelfs als u op een link klikt maar deze geselecteerde producten niet koopt, betaalt alles wat u bij hetzelfde bezoek op Amazon koopt, een kleine commissie. Er zijn geen extra kosten voor u, dus draag alstublieft bij aan de moeite. Je kan ook gebruik dan deze link te gebruiken op elk gewenst moment voor Amazon, zodat u ons kunt helpen onze inspanningen te ondersteunen.

 

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

volg InnerSelf op

facebook icontwitter iconyoutube iconinstagram pictogrampintrest pictogramrss-pictogram

 Ontvang de nieuwste via e-mail

Wekelijks tijdschrift Dagelijkse inspiratie

NIEUWSTE VIDEO'S

De grote klimaatmigratie is begonnen
De grote klimaatmigratie is begonnen
by Super User
De klimaatcrisis dwingt duizenden over de hele wereld te vluchten omdat hun huizen steeds onbewoonbaarder worden.
De laatste ijstijd vertelt ons waarom we ons zorgen moeten maken over een verandering in temperatuur van 2 ℃
De laatste ijstijd vertelt ons waarom we ons zorgen moeten maken over een verandering in temperatuur van 2 ℃
by Alan N Williams, et al
Het laatste rapport van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) stelt dat zonder een substantiële afname ...
De aarde is al miljarden jaren bewoonbaar - hoe gelukkig hebben we het gehad?
De aarde is al miljarden jaren bewoonbaar - hoe gelukkig hebben we het gehad?
by Toby Tyrrell
Het kostte de evolutie 3 of 4 miljard jaar om Homo sapiens te produceren. Als het klimaat maar één keer volledig was mislukt in die ...
Hoe het weer in kaart brengen 12,000 jaar geleden kan helpen bij het voorspellen van toekomstige klimaatverandering
Hoe het weer in kaart brengen 12,000 jaar geleden kan helpen bij het voorspellen van toekomstige klimaatverandering
by Brice Rea
Het einde van de laatste ijstijd, zo'n 12,000 jaar geleden, werd gekenmerkt door een laatste koude fase genaamd de Jongere Dryas.…
De Kaspische Zee zal deze eeuw met 9 meter of meer dalen
De Kaspische Zee zal deze eeuw met 9 meter of meer dalen
by Frank Wesselingh en Matteo Lattuada
Stel je voor dat je aan de kust bent en uitkijkt over zee. Voor je ligt 100 meter kaal zand dat eruitziet als een ...
Venus leek weer op de aarde, maar door klimaatverandering werd het onbewoonbaar
Venus leek weer op de aarde, maar door klimaatverandering werd het onbewoonbaar
by Richard Ernst
We kunnen veel leren over klimaatverandering van Venus, onze zusterplaneet. Venus heeft momenteel een oppervlaktetemperatuur van ...
Vijf klimaatongevallen: een spoedcursus in verkeerde klimaatinformatie
The Five Climate Disbeliefs: een spoedcursus in verkeerde klimaatinformatie
by John Cook
Deze video is een spoedcursus over verkeerde informatie over het klimaat, waarin de belangrijkste argumenten worden samengevat die worden gebruikt om de realiteit in twijfel te trekken ...
Het noordpoolgebied is al 3 miljoen jaar niet zo warm geweest en dat betekent grote veranderingen voor de planeet
Het noordpoolgebied is al 3 miljoen jaar niet zo warm geweest en dat betekent grote veranderingen voor de planeet
by Julie Brigham-Grette en Steve Petsch
Elk jaar krimpt de zee-ijsbedekking in de Noordelijke IJszee tot half september tot een dieptepunt. Dit jaar meet het slechts 1.44 ...

LAATSTE ARTIKELEN

groene energie2 3
Vier groene waterstofkansen voor het middenwesten
by Christian Tae
Om een ​​klimaatcrisis af te wenden, zal het Midwesten, net als de rest van het land, zijn economie volledig koolstofarm moeten maken door...
ug83qrfw
Grote barrière om respons te eisen moet worden beëindigd
by John Moore, op aarde
Als federale regelgevers het juiste doen, kunnen elektriciteitsklanten in het Midwesten binnenkort misschien geld verdienen terwijl ...
bomen om te planten voor het klimaat
Plant deze bomen om het stadsleven te verbeteren
by Mike Williams-Rice
Een nieuwe studie stelt levende eiken en Amerikaanse platanen vast als kampioenen onder 17 "superbomen" die zullen helpen steden te maken ...
Noordzee zeebodem
Waarom we de geologie van de zeebodem moeten begrijpen om de wind te benutten?
by Natasha Barlow, universitair hoofddocent quartaire milieuverandering, Universiteit van Leeds
Voor elk land dat gezegend is met gemakkelijke toegang tot de ondiepe en winderige Noordzee, zal offshore wind de sleutel zijn om te voldoen aan de netto ...
3 natuurbrandlessen voor bossteden terwijl Dixie Fire het historische Greenville, Californië vernietigt
3 natuurbrandlessen voor bossteden terwijl Dixie Fire het historische Greenville, Californië vernietigt
by Bart Johnson, hoogleraar landschapsarchitectuur, Universiteit van Oregon
Een wildvuur brandde in heet, droog bergbos op 4 augustus door de Gold Rush-stad Greenville, Californië, ...
China kan energie- en klimaatdoelstellingen halen om steenkoolstroom af te dekken
China kan energie- en klimaatdoelstellingen halen om steenkoolstroom af te dekken
by Alvin Lin
Tijdens de klimaattop van de leider in april beloofde Xi Jinping dat China “de kolengestookte energie strikt zal controleren …
Blauw water omringd door dood wit gras
Kaart volgt 30 jaar extreme sneeuwsmelt in de VS
by Mikayla Mace-Arizona
Een nieuwe kaart van extreme sneeuwsmeltgebeurtenissen in de afgelopen 30 jaar verduidelijkt de processen die snel smelten veroorzaken.
Een vliegtuig laat rode brandvertrager op een bosbrand vallen terwijl brandweerlieden die langs een weg geparkeerd staan ​​omhoog kijken naar de oranje lucht
Model voorspelt 10-jarige uitbarsting van natuurbrand, daarna geleidelijke afname
by Hannah Hickey-U. Washington
Een blik op de toekomst van bosbranden op de lange termijn voorspelt een eerste ruwweg tien jaar durende uitbarsting van natuurbrandactiviteit, ...

 Ontvang de nieuwste via e-mail

Wekelijks tijdschrift Dagelijkse inspiratie

Nieuwe attitudes - nieuwe mogelijkheden

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf Publications. Alle rechten voorbehouden.