Sol og vind konkurrerer med kullkraftverk når det gjelder energilagringssystemer. AP Photo / Mel Evans

Karbonfri energi: Blir svaret i vinden? Kanskje, men vinden blåser ikke alltid, og solen skinner ikke alltid. Energien som genereres av vind- og solkraft er intermitterende, noe som betyr at den genererte strømmen går opp og ned i henhold til været.

Men produksjonen fra strømnettet må være kontrollerbar for å samsvare med det andre etterspørsel fra forbrukerne. Så intermittency av vind og solenergi er en operativ utfordring for elsystemet.

Energilagring er en anerkjent løsning på problemet med periodisk fornybar energi. Tanken er at lagring lades opp når vinden blåser, eller solen skinner, for deretter å slippe ut senere når energien trengs. Lagring for nettet kan være en kjemisk batteri som de vi bruker på elektroniske enheter, men det kan også ta form av pumpe vann opp en bakke til et reservoar og genererer strøm når du lar det renne ned igjen, eller lagre og tømme trykkluft i en underjordisk grotte.

Den mest brukte formen for energilagring på det elektriske nettet er å pumpe vann oppover og deretter frigjøre det i rushtiden for å kjøre en kraftturbin. Vattenfall, CC BY-NC-ND

Motiverte av synet om at lagring er en "grønn" teknologi, fremmer myndigheter i økende grad bruksskala og distribuert energilager. I november 2017 signerte for eksempel regjeringen i New York Andrew Cuomo en lovforsikring mål for lagring adopsjon av 2030. Andre stater med lignende retningslinjer er Oregon, Massachusetts, California og Maryland. Selskaper som Tesla har også merket lagringssystemer som rene teknologier.

Men senker store lagringssystemer utslippene i dagens strømnett? I en fersk undersøkelse, vi fant at dette ikke nødvendigvis er tilfelle - en refleksjon av hvor komplisert elsystemet kan være.

Kullens rolle

Fordi lagring kan gjøre det mulig for fornybar energi å dekke skiftende etterspørsel, antar vi ofte at teknologien iboende er grønn - det vil si ved å legge lagring og fornybar energi til nettet, reduserer vi klimagassutslipp. Det ligner på å legge merke til at datamaskiner kan gi utdanning og produktivitetsfordeler, og så forutsette at alt en person gjør på en datamaskin er lærerikt eller produktivt. For både energilagring og datamaskiner avhenger det av hvordan du bruker den.

I vår analyse fant vi at å legge til lagring, for noen nett, kan øke karbonutslippene. Selv om det er intuitivt ved første øyekast, gir dette resultatet mening når man vurderer hvordan strømnett drives. Stort sett opereres hele det amerikanske nettet som et sett med regionale delnett som dekker USA som et lappeteppe.

Teslas administrerende direktør Elon Musk introduserer selskapets batteri for det elektriske nettet i 2015. AP Photo / Ringo HW Chiu

Energilagring har ingen utslipp av røyking som kull- eller naturgass kraftverk. Men ny lagring påvirker driften av andre kraftverk på nettet, noe som resulterer i en økning eller reduksjon i karbonutslipp, avhengig av hvilken type kraftverk som leverer strøm til regionen.

I de fleste tilfeller fungerer lagringssystemer i USA for å maksimere fortjenesten. For å gjøre dette, kjøper lagring lavt og selger høyt. Elektrisitet er vanligvis billig om natten når etterspørselen er lav og dyrere på dagtid, spesielt når folk kommer hjem fra jobb og slår på en mengde apparater. Så lagringssystemoperatører pleier å kjøpe om natten og selge i løpet av dagen. Lagringens nettoeffekt på utslipp avhenger dermed av hva slags generatorer som brukes til å imøtekomme ny etterspørsel om natten kontra dagen.

I rutenett med mye kullkraft - Midtvestlige, vestlige og sørlige stater stole sterkt på kull - kullanleggene brukes vanligvis for å møte små endringer i etterspørselen om natten. Naturgassanlegg har en tendens til å jobbe på dagtid for å dekke topp etterspørsel. I disse elektrisitetsnettene har lagring en tendens til å lade opp med kullkraft om natten, og fortrenge naturgassstrøm om dagen.

Kullkraft er en skitnere strømkilde enn naturgass, med omtrent det dobbelte av karbonutslippet for hver produserte enhet. Derfor, på steder der ny lagring betyr mer kull og mindre naturgassproduksjon, vil lagring øke de totale karbonutslippene fra nettet.

I Midtvesten fant vi at å legge til en lagringskapasitet på 3 gigawatt, nok strøm til å forsyne omtrent 500,000 amerikanske hjem, øker karbonutslippet, tilsvarende å legge 6,700 biler per år til veien. Og etter hvert som mer lagring blir lagt til, øker karbonutslippene.

På den annen side fant vi ut at i New York, en stat med veldig lite kullkraft, og ved å legge til lagring reduserer karbonutslippene. Midtvesten er for tiden det skitneste strømnettet i USA, og New York er en av de reneste, så andre regioner vil falle et sted i mellom.

Ikke alltid lett å være grønn

Så, hvordan kan nettplanleggere oppnå løftet om et lykkelig ekteskap mellom lagring og fornybar energi, forutsatt at de må bo i samme hus med knusende gamle onkel kull?

En mulighet er at selv med lagring som drar for å maksimere fortjenesten, kan tilsetning av vind og sol til nettet motvirke effekten av kull. Med nok overflødig fornybar energi vil lagring i noen form - for eksempel batterier eller vannmagasiner - helst bruke sol og vind fordi de er de billigste kildene når strømforsyningen overstiger etterspørselen. Lagring vil fortsatt skifte kullkraft fra natt til dag, men å muliggjøre mer fornybar energi ville være nok til å gjøre opp for ekstrautslippene.

Forskrifter kan utformes slik at energilagringssystemer lader opp for mye strøm fra vind og sol, som er et skritt mot å gjøre lagring renere. petrmalinak / Shutterstock.com

Vi studerte dette og fant ut at for Midtvestnettet er det et vendepunkt når vind og sol når omtrent 18 prosent av total generasjonskapasitet: På det tidspunktet begynner lagring å redusere i stedet for å øke utslippene. Det nåværende adopsjonsnivået er 10 prosent, så det vil ta litt tid før lagring i Midtvesten reduserer utslippene.

Et annet alternativ er å endre hvordan lagring drives. Med en beskjeden pris på karbon, for eksempel, ville kostnadene for forskjellige generatorer skiftes slik at lagringskostnader sjeldnere fra kullanlegg, noe som reduserer utslippene selv i det kulltunge Midtvestnettet.

Mens en nasjonal karbonavgift ikke ser sannsynlig ut i nær fremtid, er det andre veier for å sikre grønne utfall fra lagring. For eksempel kan stater sette i verk politikk som oppfordrer til mer bruk av null-karbonressurser i stedet for kull.

Uansett vil lagring alltid hjelpe oss å bruke flere av våre lave strømkilder. Spørsmålet er om det er kull, kjernefysisk eller fornybar energi.

Om forfatteren

Naga Srujana Goteti, doktorgradsstudent i energi og bærekraft, Rochester Institute of Technology; Eric Hittinger, adjunkt i offentlig politikk, Rochester Institute of Technology, og Eric Williams, førsteamanuensis i bærekraft, Rochester Institute of Technology

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

Drawdown: Den mest omfattende planen som noen gang har foreslått å reversere global oppvarming

av Paul Hawken og Tom Steyer
I møte med utbredt frykt og apati har en internasjonal koalisjon av forskere, fagfolk og forskere kommet sammen for å tilby et sett av realistiske og dristige løsninger på klimaendringer. Et hundre teknikker og praksis er beskrevet her-noen er velkjente; noe du kanskje aldri har hørt om. De spenner fra ren energi til å utdanne jenter i lavinntektsland til landbrukspraksis som trekker karbon ut av luften. Løsningene eksisterer, er økonomisk levedyktige, og samfunn over hele verden for tiden anvender dem med dyktighet og besluttsomhet. Tilgjengelig på Amazon

Utforming av klimaproblemer: En retningslinje for lavkol Energi

av Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Med effekten av klimaendringene som allerede er over oss, er behovet for å kutte globale klimagassutslipp intet mindre enn presserende. Det er en skremmende utfordring, men teknologiene og strategiene for å møte den eksisterer i dag. Et lite sett med energipolitikk, designet og implementert godt, kan sette oss på veien mot en fremtid med lite karbon. Energisystemer er store og komplekse, så energipolitikken må være fokusert og kostnadseffektiv. En-størrelse-passer-alle-tilnærminger vil ganske enkelt ikke få jobben gjort. Politiske beslutningstakere trenger en klar, omfattende ressurs som skisserer energipolitikken som vil ha størst innvirkning på klimafremtiden vår, og beskriver hvordan vi kan utforme disse retningslinjene. Tilgjengelig på Amazon

Dette forandrer alt: kapitalisme vs klimaet

av Naomi Klein
In Dette endrer alt Naomi Klein hevder at klimaendringer ikke bare er et annet problem, som skal skjenkes nøye mellom skatt og helsevesen. Det er en alarm som kaller oss for å fikse et økonomisk system som allerede mangler oss på mange måter. Klein bygger omhyggelig saken for hvor massivt å redusere utslippene av drivhusgasser er vår beste mulighet til samtidig å redusere ulikheter i ulikhet, omdefinere våre ødelagte demokratier og gjenoppbygge våre slanke lokale økonomier. Hun avslører den ideologiske desperasjonen til klimaendringene, de rasjonelle vrangforestillinger fra de vilde geoengineers og den tragiske nederlaget av for mange grønne grenser. Og hun demonstrerer nettopp hvorfor markedet ikke har - og ikke kan løse klimakrisen, men vil i stedet gjøre ting verre, med stadig mer ekstreme og økologisk skadelige utvinningsmetoder, ledsaget av voldsomme katastrofkapitalisme. Tilgjengelig på Amazon

Fra Utgiver:
Innkjøp på Amazon går for å dekke kostnadene ved å bringe deg InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uten kostnad og uten annonsører som sporer surfevaner. Selv om du klikker på en kobling, men ikke kjøper disse utvalgte produktene, betaler alt annet du kjøper i samme besøk på Amazon oss en liten provisjon. Det er ingen ekstra kostnader for deg, så vær så snill å bidra til innsatsen. Du kan også bruk denne lenken å bruke til Amazon når som helst slik at du kan bidra til å støtte vår innsats.