Vind, sol kan ersätta kolkraft i Texas

Texas kan vara en modell för nationen om hur man effektivt kan ersätta kol med vind och sol för statens energibehov samtidigt som miljömålen uppnås, enligt ny forskning från Rice Universitys ingenjörer.

Det nya arbetet som leds av miljöingenjör Daniel Cohan och senior datavetenskapsmajor Richard Morse från Rices George R. Brown School of Engineering använder optimeringsmodeller för att identifiera de billigaste kombinationerna av föreslagna vind- och solprojekt med potential att ersätta koleldad kraft generation i Texas.

Som författarna uppger i tidningen, som finns i tidskriftenFörnybar energi: vind, vatten och sol, "Enkelt uttryckt, det är inte alltid blåsigt och inte alltid soligt, men det är nästan alltid blåsigt eller soligt någonstans i Texas."

Cohan sa att det skulle kunna göra det möjligt för vind och sol att ersätta nästan all kolproduktion, särskilt om vind- och solenergiprojekt är placerade på platser som ger kompletterande produktion. Det nya dokumentet bygger på en studie från 2018 från hans labb.

"Det här dokumentet handlar verkligen om hur vi kan gå bort från kol så snabbt som möjligt", säger Cohan, docent i civil- och miljöteknik. "Texas förbränner fortfarande mer kol och släpper ut mer svaveldioxid och andra föroreningar än någon annan stat. Även om en övergång är oundviklig, är det angeläget att vi slutar kolet så snabbt som möjligt för att förbättra luftkvaliteten och hälsan."

"Att städa upp energin som vi använder för att driva samhället är en av de viktigaste sakerna vi behöver göra", säger Morse, som vann Malcolm Verdict Memorial Poster Competition vid Texas Energy Summit 2020 för sitt arbete med projektet. "Professor Cohan annonserade det som ett matematiskt projekt, och det är min bakgrund, så att kunna hjälpa till med ett integrationsprojekt för ren energi var väldigt intressant för mig."

Flera stora kolanläggningar i Texas stängde under 2018, och de flesta återstående anläggningar har fungerat långt under kapaciteten, inklusive under avbrott under frysningen i februari 2021. Teamets forskning fann att bara en tredjedel av de vind- och solprojekt som redan föreslagits till Electric Reliability Council of Texas i juni 2020 kunde ersätta nästan all delstatens kolproduktion. Sedan juni 2020 har dussintals av dessa projekt byggts, och kön av föreslagna solenergiprojekt har fördubblats.

Nyckeln till framgång för vind och sol kommer att vara en utbyggnad av transmissionsledningar som förbinder de blåsigaste och soligaste delarna av staten till städer.

"I Texas är det den största flaskhalsen som bromsar tillväxten av vind och sol," sa Cohan. "Den tvådelade infrastrukturpropositionen som antogs förra året är en bra början, men har inte tillnärmelsevis tillräckligt med finansiering för överföring. Dessutom, genom att inte ansluta till andra nät, har Texas missat möjligheter att sälja överskott av vind- och solkraft till andra stater ."

Cohan noterade att naturgas kommer att fortsätta att vara avgörande för Texass elektriska tillförlitlighet på kort sikt, särskilt eftersom ERCOT arbetar för att återhämta sig från frysen 2021. Däremot kan kompletterande placering av vind- och solkraftsparker minska behovet av naturgas och lagring och eliminera behovet av kol, sade han. Studien visar att vindkraften från West Texas tenderar att nå sin topp över natten, medan South Texas vind toppar med havsbris på sommareftermiddagar och kvällar. Tillsammans med solenergi på dagen kan dessa kompletterande källor täcka de flesta men inte alla timmar på året.

"Även med kompletterande placering kommer det fortfarande att finnas timmar när solen inte skiner och vinden inte blåser," sa Cohan. "Historiskt sett har den största utmaningen varit sommareftermiddagar när luftkonditioneringsanläggningarna går för fullt och då och då djupfrysning. Sol- och kustvindar presterar bra under sommartopparna, men kan ha uppehåll vissa kvällar när vi behöver något annat att sparka på. i."

Han sa att eliminering av kol från Texas-nätet bara är en tidsfråga. "Jag tror att inget av kraftbolagen vill driva kolkraftverk på lång sikt," sa Cohan. "De är smutsigare och dyrare att driva än att bygga vind- och solprojekt från grunden, och de flesta energibolag har nu planer på att nå netto-noll koldioxidutsläpp till 2050, om inte tidigare.

"Kanske på grund av det har de inte investerat i uppgraderingar av sina kolanläggningar, av vilka många är mer än 40 år gamla och inte är särskilt effektiva," sa han.

Medförfattare till uppsatsen är Rice grundexamen inom civilingenjör, Sarah Salvatore och alumnen Joanna Slusarewicz, nu doktorand vid Carnegie Mellon University.

Energistiftelsen stödde forskningen.

malm.

"Kanske på grund av det har de inte investerat i uppgraderingar av sina kolanläggningar, av vilka många är mer än 40 år gamla och inte är särskilt effektiva," sa han.

Medförfattare till uppsatsen är Rice grundexamen inom civilingenjör, Sarah Salvatore och alumnen Joanna Slusarewicz, nu doktorand vid Carnegie Mellon University.

Energistiftelsen stödde forskningen.