Vind och sol kan driva världens största länder för det mesta

I en tidning som nyligen publicerades iNaturkommunikation, sa författarna, inklusive experter från Kina's Tsinghua University, Carnegie Institution for Science and Caltech, att det mesta av den nuvarande efterfrågan på el i avancerade, industrialiserade länder kan tillgodoses av någon kombination av vind- och solenergi . Men det positiva fyndet kommer med förbehållet att extra ansträngningar kommer att vara nödvändiga för att helt tillfredsställa länderna' krav.

De flesta pålitliga systemen, som domineras av vindkraft, klarar av att uppfylla elkraven i de studerade länderna 72 till 91 procent av tiden, även utan energilagring, enligt studien. Med tillägget av 12 timmars energilagringskapacitet blir systemen dominerade av solenergi och kan tillfredsställa efterfrågan 83 till 94 procent av timmarna.

& quot;Vind och sol skulle kunna möta mer än 80 procent av efterfrågan på många ställen utan galna mängder lagring eller överskottsproduktionskapacitet, vilket är den kritiska punkten," sa medförfattare Steve Davis, UCI-professor i jordsystemvetenskap."Men beroende på land kan det finnas många flerdagarsperioder under året då viss efterfrågan kommer att behöva tillgodoses av energilagring och andra icke-fossila energikällor i en framtid med ingen koldioxid."

Teamet analyserade 39 år' energibehov per timme från 42 stora länder för att utvärdera huruvida vind- och solenergiresurser är tillräckliga för att tillgodose deras behov. De fann att en fullständig omvandling till hållbara kraftresurser kan vara lättare för större länder på lägre latitud, som kan förlita sig på tillgång till solenergi under hela året.

Forskarna lyfte fram Tyskland som ett exempel på ett relativt mindre land, i termer av landmassa, på högre latitud, vilket kommer att göra det mer utmanande att möta sina elbehov med vind- och solresurser.

& quot;Historisk data visar att länder som är längre bort från ekvatorn ibland kan uppleva perioder som kallas'mörkt doldrum' under vilken det finns mycket begränsad tillgång till sol- och vindkraft," sa huvudförfattaren Dan Tong, biträdande professor i jordsystemvetenskap vid Tsinghua University."En nyligen inträffad förekomst av detta fenomen i Tyskland varade i två veckor, vilket tvingade tyskarna att tillgripa sändningsbar generation, som i många fall tillhandahålls av fossilbränsleförbränningsanläggningar."

Bland de tillvägagångssätt som forskarna föreslog för att lindra detta problem är att bygga upp genereringskapacitet som överstiger den årliga efterfrågan, utveckla långsiktig lagringskapacitet och slå samman resurser från flera nationer på en kontinental landmassa.

& quot;Europa ger ett bra exempel," sa Tong, som började sitt arbete med den här studien som postdoktor vid UCI's institution för geosystemvetenskap."Mycket konsekvens och tillförlitlighet skulle kunna tillhandahållas av ett system som inkluderar solenergiresurser från Spanien, Italien och Grekland med riklig vind tillgänglig i Nederländerna, Danmark och Östersjöregionen."

Forskarna fann att ett vind- och solkraftssystem kunde ge cirka 85 procent av USA:s totala elbehov, och den mängden kunde också ökas genom överbyggnad av kapacitet, tillägg av batterier och andra lagringsmetoder och koppling till andra nationella partners på den nordamerikanska kontinenten.

& quot; Runt om i världen finns det vissa bestämda geofysiska begränsningar för vår förmåga att producera el med netto-noll koldioxid," sa Davis."Det handlar om skillnaden mellan det svåra och det omöjliga. Det kommer att bli svårt att helt eliminera fossila bränslen från vår kraftproduktionsmix, men vi kan uppnå det målet när teknik, ekonomi och sociopolitisk vilja är anpassade."