Ein 100% -erneuerbares Stromnetz ist in Reichweite, benötigt jedoch staatliche Mittel

Ein 100% -erneuerbares Stromnetz ist in Reichweite, benötigt jedoch staatliche Mittel
Mit der richtigen Mischung kann das Stromnetz zu den gleichen Kosten und der gleichen Zuverlässigkeit wie fossile Brennstoffe vollständig erneuert werden. Pixabay / Wikimedia Commons

In einem Rede vor dem National Press ClubPremierminister Malcolm Turnbull erklärte, dass die Hauptanforderungen an das australische Stromsystem bezahlbar, zuverlässig und in der Lage sein sollten, die nationalen Emissionsreduktionsziele zu erreichen. Er betonte auch, dass die Bemühungen zur Verfolgung dieser Ziele „technologieunabhängig“ sein sollten - das heißt, die besten Lösungen sollten nach ihrem Verdienst ausgewählt werden, unabhängig davon, ob sie auf fossilen Brennstoffen, erneuerbaren Energien oder anderen Technologien basieren.

Moderne Windkraft-, Solarphotovoltaik- und Off-River-Pumped-Hydro-Energy-Storage-Systeme (PHES) können diese Anforderungen ohne heldenhafte Annahmen zu einem Preis erfüllen, der mit fossilen Kraftwerken konkurrenzfähig ist.

Turnbull und seine Regierung haben auch den Energiespeicher korrekt als Schlüssel zur Unterstützung einer hohen Systemzuverlässigkeit identifiziert. Wind und Sonne sind intermittierende Erzeugungsquellen, und während wir Wind und Sonnenschein in Zeiträumen von Sekunden bis Wochen besser vorhersagen können, ist eine Speicherung dennoch erforderlich, um das richtige Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage für eine hohe Durchdringung von Wind und PV zu erzielen.

Speicher werden wichtig, sobald der variable Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung über 50% steigt. Australien Quellen derzeit über 18% seines Stroms aus erneuerbaren Energien - Wasserkraft in den schneebedeckten Bergen und in Tasmanien, Windenergie und die ständig wachsende Anzahl von PV-Anlagen auf dem Dach.

In Südaustralien liegt der Anteil der erneuerbaren Energien bereits bei rund 50% - hauptsächlich Wind und PV - und so hat dieser Staat jetzt eine potenzielle wirtschaftliche Chance, Energiespeicher in das Netz aufzunehmen.

Speicher verschieben

Um dieses Potenzial auszuschöpfen, haben in Südaustralien und anderswo die Clean Energy Finance Corporation (CEFC) und die Australian Renewable Energy Agency (ARENA) wird 20 Mio. AUD an öffentlichen Mitteln ausgeben zur Unterstützung flexibler Kapazitäten und groß angelegter Energiespeicherprojekte, einschließlich gepumpter Wasserkraftwerke und Batterien, werden wirtschaftlich rentabel.

PHES bildet 97% des weltweiten Stromspeichers. Der Einzelhandelsmarkt für Haushaltsakkus wie Teslas Powerwall wächst, aber großvolumige Akkus sind immer noch viel teurer als PHES. Pumped Hydro „off-river“ hat in Australien und vielen anderen Ländern eine glänzende Zukunft, denn es gibt sie sehr viele geeignete Standorte.


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Wind und Photovoltaik sind die überwältigenden Gewinner bei der emissionsarmen Stromerzeugung, da sie weniger kosten als die Alternativen. In der Tat machten PV und Wind die Hälfte der in 2015 und XNUMX installierten Kapazität der neuen Generation weltweit aus Fast die gesamte Kapazität der neuen Generation wurde in Australien installiert.

Kürzlich haben wir den National Electricity Market (NEM) für ein 100% -Szenario für erneuerbare Energien modelliert. In diesem Szenario liefern Wind und Photovoltaik 90% des jährlichen Stroms, wobei die vorhandene Wasserkraft und Bioenergie den Rest ausmachen. Bei unserer Modellierung vermeiden wir heldenhafte Annahmen über die zukünftige Technologieentwicklung, indem wir nur Technologien einbeziehen, die bereits in Mengen von mehr als 100 Gigawatt eingesetzt wurden - nämlich Wind, PV und PHES.

Für diese Technologien stehen zuverlässige, aktuelle Preise zur Verfügung, und unsere Kostenschätzungen sind robuster als für Modelle, bei denen Prognosen zur Bereitstellung und Kostensenkung von Technologien verwendet werden, die weit von der heutigen Realität abweichen.

Bei unserer Modellierung verwenden wir historische Daten für Wind, Sonne und Nachfrage für jede Stunde des Jahres 2006-10. Eine sehr breite Verteilung von PV und Wind über das Netzwerk reduziert Versorgungsengpässe, indem unterschiedliche Wettersysteme genutzt werden. Das Energiegleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage wird durch Hinzufügen von ausreichend PHES, Hochspannungsübertragungskapazität und überschüssiger Wind- und PV-Kapazität aufrechterhalten.

Keine teure Arbeit

Das Hauptergebnis unserer Arbeit ist, dass die zusätzlichen Kosten für die Abstimmung des Angebots an erneuerbarer Energie auf die Nachfrage auf Stundenbasis und nicht auf Jahresbasis bescheiden sind: A $ 25-30 pro Megawattstunde (MWh). Wichtig ist, dass diese Kosten eine Obergrenze sind, da wir die Verwendung von nicht berücksichtigt haben Nachfragemanagement oder Batterien, um Angebot und Nachfrage noch mehr zu glätten.

Ein großer Teil dieser geschätzten Kosten entfällt auf Perioden mit mehreren aufeinanderfolgenden Tagen bewölkten und windstillen Wetters, die nur alle paar Jahre auftreten. Durch vertraglichen Lastabwurf, den gelegentlichen Einsatz von alten Kohle- und Gasgeneratoren zum Laden von PHES-Speichern und die Steuerung der Ladezeiten von Batterien in Elektroautos könnten wir weitere erhebliche Einsparungen erzielen.

Unter Verwendung der in Australien vorherrschenden 2016-Preise schätzen wir, dass die Energiekosten für eine 100% -Erneuerbare-Energien-Zukunft, einschließlich der Kosten für den Stundenausgleich, A $ 93 pro MWh betragen. Die Kosten für Wind und Photovoltaik sinken weiterhin rapide, so dass dieser Preis nach 2020 voraussichtlich bei AU $ 75 pro MWh liegt.

Entscheidend ist, dass dies mit der entsprechenden Schätzung für ein neues überkritisches Steinkohlekraftwerk in Australien vergleichbar ist A $ 80 pro MWh.

In der Zwischenzeit kann ein System, das um Wind, PV und PHES und das vorhandene Wasserkraftwerk herum entwickelt wurde, die gleiche Zuverlässigkeit wie das heutige Netz bieten. PHES kann auch viele der Dienste liefern, die heute ein zuverlässiges Energiesystem ermöglichen: ausgezeichnete Trägheitsenergie, Spinnreserve, Schnellstart, Schwarzstartfähigkeit, Spannungsregelung und Frequenzsteuerung.

Alterungssystem

Die australische Flotte fossiler Brennstoffe altert. Ein gutes Beispiel ist das die Schließung des 49-jährigen Braunkohlekraftwerks Hazelwood steht noch aus in Victoria's Latrobe Valley. Ein ACIL Allen erstattet der australischen Regierung Bericht listet die technische Lebensdauer jedes Kraftwerks auf und zeigt, dass zwei Drittel der australischen Kapazität zur Erzeugung fossiler Brennstoffe in den nächsten zwei Jahrzehnten das Ende ihrer technischen Lebensdauer erreichen werden.

Die praktischen Alternativen für den Ersatz dieser Anlagen sind fossile Brennstoffe (Kohle und Gas) oder bestehende erneuerbare Energien in großem Maßstab (Wind und PV). Erneuerbare Energien sind bereits wirtschaftlich wettbewerbsfähig und werden von 2030 deutlich billiger.

Die energiebedingten Treibhausgasemissionen machen etwa 84% der Gesamtemissionen in Australien aus. Stromerzeugung, Landverkehr und Heizung in städtischen Gebieten machen 55% der Gesamtemissionen aus. Die Umwandlung dieser drei Energiefunktionen in erneuerbare Energien ist einfacher als für andere Komponenten des Energiesystems.

Transport- und Nahwärme können durch den Einsatz von Elektrofahrzeugen bzw. Wärmepumpen elektrifiziert werden. Elektrische Wärmepumpen sind auf den Märkten für Raum- und Warmwasserbereitung bereits einen starken Wettbewerb um Erdgas. Wichtig ist, dass diese Geräte großflächig in Form von Batterien in Fahrzeugen gelagert werden und thermische Trägheit in Wasser und Gebäuden. Eine gut integrierte Übernahme dieser Technologieänderungen wird dazu beitragen, die Strompreise weiter zu senken.

Somit bieten Wind, PV und PHES zusammen eine Zuverlässigkeit und Erschwinglichkeit, die dem aktuellen Stromsystem entspricht. Darüber hinaus ermöglichen sie tiefe Emissionssenkungen zu niedrigen Kosten, die weit über die von Australien hinausgehen können bestehendes Klimaziel.Das Gespräch

Über den Autor

Andrew Blakers, Professor für Ingenieurwissenschaften, Australische Nationale Universität; Bin Lu, Doktorandin, Australische Nationale Universitätund Matthew Stocks, wissenschaftlicher Mitarbeiter, ANU College of Engineering and Computer Science, Australische Nationale Universität

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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