Energia Alternativa aumenta a necessidade de Gás Natural para os picos de energia
Demanda de energia elétrica varia diariamente - Quando você acordou esta manhã você provavelmente acendeu as luzes e poderia ter aumentado o calor para tirar o frio da sala. Você pode ter preparado um pequeno-almoço quente, e nem liguado a TV para verificar o tempo e relatórios de tráfego, ou foi on-line para verificar seus e-mails. Antes de sair de casa, você também pode ter ligado a máquina de lavar louça e roupa, possivelmente, começou o dia. Muitas dessas atividades são bastante comuns para a maioria das pessoas na preparação para as atividades do dia. Enquanto você estava se preparando para o dia, muitas empresas comerciais, lojas, escritórios, escolas públicas, etc também começaram a abrir e ligar suas operações diárias.
O que a maioria das pessoas não pensa muito sobre é que sua demanda de energia elétrica varia significativamente durante o dia e as operações de rede de energia devem ser continuamente ajustadas para atender às demandas de mudança. Por exemplo, o consumo de energia individual das residências aumenta de níveis mínimos a níveis máximos como o avanço dos dias. Consulte o seguinte "curva de carga de energia 'para residências típicas dos EUA.
Curva de carga média de energia com base em dados do caminho .
O setor comercial tem uma média diária de energia semelhante a demanda padrão de curva de carga em comparação com o setor residencial. Demanda do setor industrial de alimentação diária é constante relativa. Como resultado, a demanda de potência total varia significativamente durante um determinado dia.
Alterações de Energia Elétrica oferta com a demanda - redes de energia são normalmente projetadas para ajustar continuamente o nível de fornecimento de energia com diferentes demandas. A maioria dos clientes residenciais e comerciais são fornecidos "on-demand" de energia. Isto significa que os clientes podem aumentar ou diminuir a procura de energia por mais tempo . Os operadores de redes de energia devem rapidamente aumentar ou diminuir fontes de geração de energia como necessário para atender às mudanças de demanda diária e poder equilíbrar a oferta e demanda. Isto é realizado por um rápido aumento ou diminuição intermediário ou "pico" de geração de energia de carga de gás natural. Demanda de energia mais estável ou linha de base mínima é fornecido pela "carga de base" da geração de energia. Para ilustrar referem-se à oferta seguinte e curvas de carga de demanda.
Carga de energia curvas base no EIA MER , Nova Inglaterra
Dependendo da disponibilidade de "não-despachável ' eólica e solar, estas fontes de geração de potência variável, normalmente reduzem a necessidade de potência de pico de gás natural. Quanto e quando a energia disponível a partir de fontes de vento ou solar depende de um número de variáveis. A energia solar não pode se tornar significativa até depois do nascer do sol e, normalmente, não produz a geração de energia máxima até meio-dia. Geração de energia eólica depende das condições de vento durante um determinado dia. Se as instalações de energia renováveis experimentarem ventos calmos ou condições de nublado, produção de energia eólica e solar será reduzida.
Para ilustrar como o vento variável e energia solar podem ser, a experiência da Alemanha é um excelente exemplo. Em 2012, a Alemanha ampliou sua energia eólica e solar para níveis recordes. Dados recentemente publicados sobre o desempenho real de geração de energia eólica mostra como extremamente volátil e imprevisível a solar pode ser no curto e longo prazo. Consulte as páginas 87-138 do recém-publicado relatório do Instituto Fraunhofen .
Ao fornecimento de energia confiável e segura de controle sem mudanças na demanda de atuação, sistemas avançados de controle foram instalados para manter a potência crítica da rede de oferta e demanda saldos e estabilidades. O que algumas pessoas se referem como tecnologias de "rede inteligente" real começa com sistema de macro controles projetados para reagir e fazer ajustes para mudanças de curto prazo na demanda de energia (controles de feed-back ). Estes sistemas também incluem sistema de controles de computador avançados que antecipam alterações diárias normais na demanda de energia (alimentação para a frente-controle). A combinação de sistemas de controle automáticos (e operador de ajustes manuais quando necessário) garantem que a capacidade de geração de energia é contínuamente ajustada para manter a rede de energia dinâmica, em tempo real, conforme exigido para operações contínuas eficientes, confiáveis e seguras.
Impactos da energia eólica e solar em Estabilidades da rede elétrica - Power Grid de oferta e demanda saldos são normalmente controlados, ajustando o nível de oferta de geração de energia em resposta a exigir mudanças. Com a exceção de um utilitário poucos industrial ou público "interruptível" clientes e disponíveis hidrelétrica de armazenamento bombeado, redes de energia a maioria só pode manter a oferta e demanda por saldos ajustamento da oferta de geração de energia. Apesar de energia eólica e solar são tecnicamente fontes de geração de energia, essas fontes variável imprevisíveis abastecimento aumentar significativamente a volatilidade e dificuldade em controlar adequadamente rede elétrica de oferta e demanda saldos.
Ao contrário a maioria das instalações de geração de energia que são totalmente despachável (pode ser programado, começou-se, desligamento e ajustados conforme a demanda exige), o vento não despachável ou variável e energia solar não pode ser programada ou facilmente ajustado conforme a demanda do sistema requer. O nível de geração de energia eólica e solar está condicionada ao clima e hora do dia. Enquanto a energia solar é geralmente mais previsível do que a energia eólica, que, obviamente, não pode operar à noite e vento pode (tempo parcial). Estas diferenças de desempenho têm vantagens óbvias para deslocar combustíveis fósseis, mas também tem a grande desvantagem de fazer o controlo da rede de fornecimento de energia demanda muito mais difícil (em função da percentagem ou o nível de "penetração" em potência total uma grelha dado de mistura de alimentação de ).
Devido à natureza imprevisível ou não despachável de energia eólica e solar, estas fontes de geração de energia são comumente referidos como "demandas negativas". Dado que a cobertura de nuvens pesadas e muito alto / baixo ventos não pode ser previsto com um alto nível de segurança, energia eólica e solar deve ser totalmente apoiado com capacidade de pico da fonte de alimentação, como o gás natural. Similar ao ajuste e balanceamento rede elétrica de oferta e demanda quando 'on-demand' clientes alterar significativamente seu uso de energia (sem notificação ou restrições), a perda ou ganho de energia eólica e solar deve ser igualmente controlado pelo ajuste (gás natural) um pico de energia capacidade de geração.
Vento expandiu e energia solar requer níveis crescentes de Gás Natural Picos de energia - carvão e energia nuclear é normalmente só está disponível para capacidade de carga de base relativamente constante de energia, que é planejado e programado para minimizar freqüências taxa de variação e magnitudes. Além de maximizar a eficiência de carga de base de geração de energia, carvão flexibilidade operacional de energia é ainda mais limitada pela necessidade de controlar estritamente emissões de chaminés de plantas. Devido a estas restrições de operação de carvão e usinas nucleares não são fontes adequadas como pico ou de backup de energia ao vento variável e energia solar.
A energia eólica e solar têm média fatores de capacidade de 33% e 20-25% , respectivamente. Isso significa que, durante um determinado período de tempo (dia, semana, etc), renovável eólica / solar só é capaz de fornecer capacidade de geração total de design de energia à rede on-média, cerca de 20-33% do tempo. Desde eólica e solar são variáveis e imprevisíveis, com pico de potência deve estar na linha de 100% do tempo. Pico de energia deve estar on-line em algum taxa mínima e disponível para ajustar rapidamente a mudanças de variáveis de energias renováveis como fonte de alimentação necessários para controlar continuamente energia grades de oferta e demanda saldos dentro dos limites de segurança operacionais.
O gás natural é uma excelente fonte de tanto pico e carga de base de abastecimento de energia elétrica. Devido ao seu alto fator de capacidade (87%), alta eficiência e custo de combustível relativamente baixo e emissões, energia a gás natural fornece redes de energia confiável e com baixo custo em comparação com outras alternativas de energia disponíveis atualmente pico (petróleo, biogás, etc.) Esses fatores tornam o poder de gás natural atingindo o backup ideal para os níveis de penetração cada vez maior de vento e fornecimento de energia solar. Uma vez que o vento e a energia solar variável não pode ser usado para deslocar-carga de base constante de energia tal como o carvão, estas fontes de potência variável, apenas são capazes de deslocar o gás natural capacidade de pico de potência e consumo de combustível associado.
(Mais argumentos no artigo original)
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Em conclusão - a eólica renovável e solar estão claramente entre os mais fortes opções para substituir a geração de energia de combustíveis fósseis. A penetração dessas tecnologias de geração de potência variável é limitada por custos e as fontes de energia disponíveis de backup do pico, como o gás natural. Até confiável de backup-pico opções de energia, incluindo armazenamento de energia adequada em escala industrial é desenvolvido ou níveis substancialmente mais elevados de demanda de energia susceptível de interrupção é disponibilizado, até 100% de backup de energia a partir de fontes confiáveis, tais como o gás natural pico plantas vão continuar a ser necessárias para suportar níveis significativos de vento variável e energia solar no futuro (...).
O necessário gás natural para pico de backup de energia continuará a aumentar proporcionalmente ao vento expandido e à capacidade de energia solar até que alternativas mais econômicas sejam desenvolvidas.
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