Diciembre 1, 2022

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Prevención de apagones en Texas con energía renovable

Prevención de apagones en Texas con energía renovable

Doce meses después, la red eléctrica del estado, mientras mejoraba, Todavía vulnerable Cortes de energía debido al clima.

“Si nos golpea otra tormenta este año, como Urey en 2021, la red volverá a fallar”, dijo Andrew Dessler, profesor de ciencias atmosféricas en la Universidad Texas A&M. “Esto sigue siendo demasiado arriesgado para nosotros”.

Ahora, estudio reciente Muestra que los apagones en todo el país, quizás incluso durante eventos climáticos extremos, podrían evitarse cambiando a energía 100 por ciento limpia y renovable, como la solar, la eólica y la hidráulica.

“Técnicamente y económicamente, tenemos el 95 por ciento de las tecnologías que necesitamos para transformar todo hoy”, dijo Marc Jacobson, autor principal del artículo y profesor de ingeniería civil y ambiental en la Universidad de Stanford. El viento, el agua y la energía solar ya representan alrededor de una quinta parte de la electricidad del país, aunque la transformación total en muchas áreas es lenta.

El estudio mostró que cambiar a fuentes de energía renovable también reduciría los requisitos de energía, reduciría los costos del consumidor, crearía millones de nuevos puestos de trabajo y mejoraría la salud de las personas.

Durante años, algunos han expresado dudas sobre la viabilidad de adoptar energías renovables a gran escala, debido a sus costos. Pero Dessler dijo que aunque la energía solar era una fuente de energía costosa hace 10 años, es Uno de los precios más baratos hoy.

“La comprensión de mucha gente sobre la energía renovable se ha vuelto muy obsoleta”, dijo Dessler, que no participó en la investigación.

La energía eólica también puede ser muy eficiente y ahorrar la mitad de la energía de Texas en algunos días, un hecho que sorprendió al podcaster. joe rogan Cuando apareció como invitado en el episodio del jueves de “The Joe Rogan Experience”.

“La energía solar y eólica son las fuentes de energía más baratas disponibles”, dijo Dessler. “La gente parece no entender eso, y tampoco entienden que sabemos cómo hacer una red confiable que dependa principalmente de las energías renovables”.

En el último estudio, Jacobson y sus colegas muestran cómo satisfacer la demanda de energía cada 30 segundos en los Estados Unidos sin apagones en una nación más verde y poblada en 2050 y 2051.

En las simulaciones, imagina que todos los vehículos fueran eléctricos o propulsados ​​por pilas de combustible de hidrógeno. Las bombas de calor eléctricas, los calentadores de agua, las turbinas eólicas y los paneles solares han reemplazado a las alternativas de combustibles fósiles. El equipo también incluyó nuevas fuentes de energía térmica, pero no nuevas centrales hidroeléctricas.

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Modelaron la estabilidad de la red en los Estados Unidos contiguos, incluidos datos del Modelo de contaminación del aire, clima y tiempo, que incluye factores climáticos y patrones meteorológicos estadísticamente típicos que ocurren en un área determinada. Usando datos de consumo de energía de la Administración de Información de Energía, el equipo simuló los requisitos de energía para 2050-2051. La fuente de alimentación tenía que igualar la demanda de energía cada 30 segundos, de lo contrario, el modelo se cerraría.

El equipo descubrió que la demanda de energía real se redujo significativamente simplemente cambiando a recursos renovables, que son más eficientes. Para todo Estados Unidos, la demanda total de energía de uso final cayó alrededor de un 57 por ciento. Los costos anuales de energía per cápita para los hogares fueron aproximadamente un 63 por ciento más bajos que el escenario de “negocios como siempre”.

“Todo lo que hacemos actualmente con combustibles fósiles se hará con tecnología alimentada por electricidad”, dijo Anna Katharina von Kreland, coautora y candidata a doctorado en el laboratorio de Jacobson. “La cantidad de energía necesaria para realizar actividades, principalmente para encender la luz o alimentar procesos industriales, que en realidad se reduciría si se utilizara una fuente de energía más eficiente”.

Durante un evento climático extremo, es importante reducir la demanda de energía para ayudar a mantener la red en línea. En Texas, una transición ecológica completa reduciría la demanda anual promedio de energía de uso final en un 56 por ciento. También reduce las cargas máximas, o la mayor cantidad de energía que se extrae de la red a la vez. Jacobson dijo que muchos hogares también tendrán su propio almacenamiento y no necesitarán depender tanto de la red.

El equipo también descubrió que la conexión de redes eléctricas de diferentes geografías podría hacer que el sistema de energía sea más confiable y reducir los costos. Es más probable que los vientos soplen en áreas más grandes, brille el sol u opere la energía hidroeléctrica en otros lugares, lo que puede ayudar a llenar cualquier vacío en el suministro.

“La intermitencia en la energía renovable disminuye a medida que observa áreas cada vez más grandes”, dijo Dessler. “Si no hace viento en Texas, podría haber viento en Iowa. En ese caso, podrían estar produciendo energía en exceso y podrían cobrarnos parte de su energía adicional”.

El estudio informó que los costos por unidad de energía en Texas son un 27 por ciento más bajos cuando están conectados a la red del Medio Oeste que cuando están aislados, como lo están actualmente.

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“En general, descubrimos que sería menos costoso, más confiable y tendría una mejor utilización de la energía si expandiéramos la interconexión”, dijo von Kreland. agregar sin embargoIncluso si cada estado fuera una isla por sí solo, aún sería posible implementar agua 100 por ciento eólica y solar en cada estado individual”.

Durante el invierno de Texas, Jacobson dijo que las turbinas eólicas mantenidas adecuadamente también ayudarán a mantener el suministro de energía. Durante la ola de frío de febrero de 2021, algunas turbinas eólicas congeladas se apagaron debido a la falta de equipos de deshielo. (Carbón, gas y recursos nucleares cerca también de la congelación directa del equipo y contribuyó a una disminución aún mayor de la potencia).

“En esos días cuando hace frío, hay fuertes vientos, lo cual es una muy buena noticia porque cuando hace frío, hay demanda de calefacción”, dijo Jacobson. “En realidad obtienes más energía en los días fríos”.

Durante el invierno, la poca luz solar puede inutilizar los paneles solares. En este caso, los aerogeneradores y los paneles solares son fuentes de energía complementarias. Si ambos fallan en algún momento, puede comenzar otra fuente de energía, como la energía geotérmica o la hidroeléctrica.

Las baterías también se utilizan para suministrar energía cuando la energía solar o eólica es baja, pero el equipo demostró que las baterías de larga duración no son necesarias ni beneficiosas para la estabilidad de la red. Muchas de las baterías de 4 horas actualmente en el mercado se pueden conectar para proporcionar almacenamiento a largo plazo, como durante un corte de energía. Este hallazgo es particularmente útil porque la tecnología de baterías de larga duración aún puede estar relativamente lejos de llegar al mercado.

“Es un error pensar que las energías renovables no son confiables porque no estás pensando en las energías renovables per se”, dijo Dessler. “Piensas en ellos como parte de un sistema. Una red estable que presenta muchas energías renovables también tendrá una capacidad constante desplegable que se recuperará cuando las energías renovables se agoten”.

La simulación del equipo también sugirió un corte de energía en California, como Los de agosto de 2020, a bajo costo. La instalación de más turbinas eólicas marinas durante el verano puede ahorrar energía, incluida la refrigeración de edificios. Pasar a todo tipo de energía limpia y renovable podría reducir la demanda de energía de California en un 60 por ciento.

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Además de mejorar la estabilidad de la red, el estudio encontró que operar una red limpia y renovable podría crear casi 5 millones de empleos de tiempo completo a largo plazo, desde la construcción hasta la fabricación y el empleo indirecto en empresas. Los sistemas también producirían aire más limpio, lo que podría reducir las muertes relacionadas con la contaminación en 53 000 personas al año y reducir las enfermedades relacionadas con la contaminación en millones de personas en 2050.

“Este es un estudio muy importante”, dijo Robert Howarth, profesor de la Universidad de Cornell que no participó en la investigación. “Las industrias de combustibles fósiles continúan argumentando que las energías renovables son un experimento peligroso y que la estabilidad y confiabilidad de la red seguirán dependiendo en parte de los combustibles fósiles. Aquí, Jacobson y sus colegas muestran claramente que este no es el caso en absoluto”.

Dessler está de acuerdo en que no cree que los resultados de este estudio sean “en absoluto controvertidos”.

“Obviamente, solo funcionará porque hay mucha energía renovable disponible en el planeta. Solo desde el punto de vista de la física, no hay limitaciones fundamentales aquí”, dijo. “La limitación es política. Tienes que hacer que la gente se reúna y decida hacer eso, y eso es muy difícil”.

Durante la ola de frío de febrero de 2021, el exgobernador de Texas Rick Perry dijo que los tejanos pasarían más tiempo en el frío y sin electricidad para “mantener al gobierno federal fuera de sus asuntos” y demócratas frustrados que quieren proponer nuevas regulaciones.

Alrededor de 15 estados, territorios y más de 180 ciudades han implementado políticas que aumentan la cantidad de electricidad renovable, pero Jacobson espera que hallazgos como este les den confianza a los legisladores para aprobar leyes y políticas para una transición más rápida. Estudios y trabajos previos de Jacobson a través de su organización sin fines de lucro soluciones de proyecto Ayude a hacer planes informados como Nuevo trato verde y la legislatura estatal.

“Necesitamos una transición realmente rápida del 80 por ciento [of clean energy] para el 2030 y el 100 por ciento tan pronto como sea posible después de eso, dijo Jacobson. “Realmente se necesita un esfuerzo a gran escala entre muchas personas para resolver este problema. No es un solo estudio científico que resolverá el problema”.