エネルギー貯蔵システムに関しては、太陽光と風力が石炭火力発電所と競合します。 APフォト/メルエヴァンス

無炭素エネルギー答えは風に吹かれているか おそらく、しかし風はいつも吹いているわけでもなく、太陽はいつも輝いているわけでもない。 風力と太陽光によって生み出されるエネルギーは断続的です。つまり、発電された電力は天候に応じて上下します。

しかし、電力網からの出力は、消費者からの刻々と変化する需要に合わせて制御可能でなければなりません。 したがって、風力と太陽光の間欠性は電力システムにとって運用上の課題です。

エネルギー貯蔵は、断続的な再生可能エネルギーの問題に対する広く認められた解決策です。 アイデアは、風が吹いているとき、または太陽が輝いているときに貯蔵が充電され、その後エネルギーが必要とされるときに放電するということです。 グリッド用のストレージは 化学電池 私たちが電子機器で使うもののように、それはまたの形をとることができます 丘の上に水を汲み上げる それを流下させるとき、または貯蔵したり放電したりするとき 圧縮空気 地下の洞窟で。

電力網で最も広く使用されている形式のエネルギー貯蔵は、上り坂で水を汲み上げ、それからピーク時にそれを解放してパワータービンを運転することです。 バッテンフォール, CC BY-NC-ND

貯蔵は「環境に優しい」技術であるという見方に動機付けられて、政府はますます実用的規模の分散型エネルギー貯蔵を促進している。 例えば、11月に2017で、ニューヨーク州知事アンドリュー・クオモは法案を命じる法案に署名しました 2030によるストレージ採用の目標。 同様の政策を持つ他の州はオレゴン、マサチューセッツ、カリフォルニア、メリーランドです。 Teslaのような企業はまた、クリーンテクノロジーとしてストレージシステムをブランド化しています。

しかし、大規模なストレージシステムは、現在のグリッドの排出量を削減しますか？ で 最近の研究これは必ずしもそうではないことがわかりました - 電気システムがどれほど複雑になる可能性があるかの反映です。

石炭の役割

貯蔵は再生可能エネルギーが変化する需要を満たすことを可能にするので、私たちはしばしば技術が本質的にグリーンであると仮定します - すなわち、貯蔵と再生可能エネルギーをグリッドに加えることによって温室効果ガス排出を減らします。 それはコンピュータが教育と生産性の利益をもたらすことに気づくことに似ていて、そしてそれから人がコンピュータですることすべてが教育的であるか生産的であると仮定する。 エネルギー貯蔵とコンピュータの両方にとって、それはあなたがそれをどのように使うかにかかっています。

私たちの分析では、一部のグリッドでは、ストレージを追加すると炭素排出量が増加する可能性があることがわかりました。 一見すると直感に反することですが、電力網の運用方法を考えると、この結果は意味があります。 おおまかに言って、米国のグリッド全体は 地域サブグリッドのセット それはパッチワークキルトのように米国をカバーしています。

TeslaのCEO、Elon Muskが2015の電力網用のバッテリーを紹介します。 AP写真/リンゴHWチウ

エネルギー貯蔵は、石炭や天然ガス発電所のような煙突排出物を持ちません。 しかし、新たな貯蔵はグリッ​​ド上の他の発電所の運転に影響を及ぼし、その地域に電力を供給する発電所の種類に応じて炭素排出量の増加または減少をもたらす。

ほとんどの場合、米国のストレージシステムは利益を最大化するように機能しています。 これを行うには、ストレージは「安く買い、売ります」需要が低い夜間は電気代が安く、昼間は特に人々が仕事から家に帰って家電をつけるときにはもっと値段が高くなります。 そのため、ストレージシステムのオペレータは夜間に購入し、日中に販売する傾向があります。 したがって、排出量に対する貯蔵の正味の影響は、夜間と昼間の新しい需要を満たすためにどのような種類の発電機が使用されるかによって異なります。

中西部、西部、南部の州 - 石炭の電力が多いグリッドで 石炭に大きく依存する - 石炭火力発電所は通常、夜間の需要のわずかな変化に対応するために使用されます。 天然ガスプラントはピーク需要を満たすために日中働いている傾向があります。 これらの送電網では、夜間は貯留が石炭の電力で充電される傾向があり、日中は天然ガスの電力に取って代わる。

石炭火力は天然ガスよりも汚れた電力源であり、生産される電気1単位あたりの炭素排出量は約2倍です。 したがって、新たな貯蔵が石炭の増加と天然ガスの発生の減少を意味する場所では、貯蔵はグリッ​​ドからの総炭素排出量を増加させるだろう。

中西部では、3ギガワットのストレージ容量を追加することで、およそ500,000米国の家庭に電力を供給するのに十分な電力が、炭素排出量を年間6,700車を道路に追加するのと同等に増やすことがわかりました。 そして、より多くのストレージが追加されるにつれて、炭素排出量は増加します。

一方、石炭の電力が非常に少ないニューヨーク州では、貯蔵量を増やすことで炭素排出量が削減されることがわかりました。 中西部は現在米国で最も汚れた電力網であり、ニューヨークは最もきれいな地域の1つなので、他の地域はその中間にあるでしょう。

いつも簡単ではない

それで、彼らが皮肉のある古いおじさん石炭と同じ家に住まなければならないと仮定して、どのようにグリッドプランナーは貯蔵と再生可能エネルギーの間の幸せな結婚の約束を達成することができますか？

1つの可能性は、利益を最大化するために貯蔵施設が稼働していても、グリッドに十分な風力と太陽光を追加することで石炭の影響を打ち消すことができるということです。 十分な余剰再生可能エネルギーを用いれば、例えば蓄電池や貯水池といったあらゆる形態の貯蔵庫は、電力供給が需要を上回る場合に最も安価な供給源であるため、太陽光と風力を優先的に使用することになる。 貯留は依然として石炭火力を夜から日へとシフトさせるであろうが、再生可能エネルギーをもっと可能にすることは余分な排出を補うのに十分であろう。

エネルギー貯蔵システムが風力や太陽光からの過剰な電力で充電されるように規制を設計することができます。これは貯蔵をよりクリーンにするためのステップです。 petrmalinak / Shutterstock.com

これを検討した結果、中西部の電力網では、風力と太陽光が総発電容量の約18パーセントに達する転換点があることがわかりました。その時点で、ストレージの追加は排出量の増加ではなく減少を始めます。 現在の採用レベルは10パーセントであるため、中西部で保管することで排出量が削減されるまでにはしばらく時間がかかります。

もう1つの選択肢は、ストレージの運用方法を変更することです。 例えば、炭素価格が手頃な場合は、石炭火力発電所からの貯留料金が少なくなるため、石炭を多く含む中西部の電力網でも排出量が減少するため、さまざまな発電機のコストが変動します。

国の炭素税は近い将来にはありそうにないように見えますが、貯蔵からのグリーンな成果を確実にするための他の道があります。 例えば、州は、石炭の代わりにゼロ炭素資源のより多くの使用を奨励する政策を整備することができます。

とにかく、貯蔵は私達が私達の私達の低コストの電源をもっと使うのを助けるでしょう。 問題はそれが石炭か、原子力か、再生可能エネルギーかということです。

著者について

Naga Srujana Goteti、エネルギーと持続可能性の博士号学生、 ロチェスター工科大学; Eric Hittinger、公共政策助教授、 ロチェスター工科大学サステナビリティ准教授Eric Williams、 ロチェスター工科大学

この記事は、最初に公開された 会話。 読む 原著.

関連書籍

ドローダウン：地球温暖化を逆転させるための最も包括的な計画

Paul HawkenとTom Steyerによる
広範囲にわたる恐怖と無関心に直面して、研究者、専門家、および科学者の国際連合は、気候変動に対する現実的で大胆な解決策のセットを提供するために集まりました。 ここでは100のテクニックとプラクティスが説明されています - いくつかはよく知られています。 聞いたことがない人もいるかもしれません。 それらは、クリーンエネルギーから低所得国の女児を教育すること、そして大気から炭素を引き出す土地利用慣行にまで及ぶ。 解決策は存在し、経済的に実行可能であり、そして世界中のコミュニティは現在それらをスキルと決意で実行している。 Amazonで入手可能

気候ソリューションの設計：低炭素エネルギー政策ガイド

ハル・ハーヴェイ、ロビー・オービス、ジェフリー・リスマン
気候変動の影響はすでに私たちにあり、世界の温室効果ガス排出量を削減する必要性は緊急に他なりません。 それは困難な挑戦ですが、それを満たすための技術と戦略は今日存在しています。 適切に設計および実装された一連のエネルギー政策は、私たちを低炭素の未来への道に導くことができます。 エネルギーシステムは大規模で複雑であるため、エネルギー政策に焦点を当てて費用効果を高める必要があります。 万能のアプローチでは、仕事がうまくいきません。 政策立案者は、気候の将来に最大の影響を与えるエネルギー政策の概要を説明し、これらの政策を適切に設計する方法を説明する、明確で包括的なリソースを必要としています。 Amazonで入手可能

気候対資本主義：これはすべてを変えます

ナオミクライン
In これはすべてを変えます ナオミクライン氏は、気候変動は税と医療の間できちんと対処されるべきもう一つの問題ではないと主張しています。 それは、すでに多くの点で失敗している経済システムを修正するよう私たちに呼びかけているという警告です。 クラインは、温室効果ガスの排出量を大幅に削減することが、格差のある不平等を同時に削減し、壊れた民主主義を再想像し、根拠のない地域経済を再構築するための最善の機会であると慎重に考えています。 彼女は、気候変動に反対する人々のイデオロギー的絶望、将来の地球工学者たちのメシア的な妄想、そしてあまりにも多くの主流のグリーンイニシアチブの悲劇的な敗北を明らかにした。 そして彼女は、なぜ市場が気候危機を修正しないのか、そして修正できないのかを正確に示しているが、その代わりに、より極端で生態学的に有害な抽出方法と、猛烈な災害資本主義を伴って物事を悪化させる。 Amazonで入手可能

出版社から：
Amazonでの購入はあなたを連れてくるためのコストを払うために行きます InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, および ClimateImpactNews.com 無料で、あなたの閲覧習慣を追跡する広告主なしで。 リンクをクリックしてこれらの選択された商品を購入しなくても、Amazonでの同じ訪問で他に購入したものには少額の手数料がかかります。 追加料金はかかりませんので、ぜひご協力ください。 あなたもすることができます このリンクを使用 いつでもAmazonに使用して、あなたが私たちの努力を支援するのを助けることができます。