 Новое исследование по устойчивым энергетическим системам фокусируется на интеграции возобновляемой энергии и атомных электростанций в электрическую сеть. Это тема давно стоит на повестке дня для ученых, промышленности и политиков.
Джорджио Локателли, доктор Инженерной школы при Университете Линкольна в Великобритании опубликовал серию научных статей по ключевым аспектам устойчивых энергетических систем. Его основные выводы изложены в представленном докладе.
«Электрические сети могут работать только тогда, когда количество электричества, поставляемое в сеть от электростанций, ежесекундно соответствует количеству электроэнергии, извлекаемой из сети потребителями. Если этого не произойдет, то могут возникнуть блэкауты.
Для того, чтобы сохранить это равновесие, мы должны сосредоточиться на двух вещах: спросу и предложению электроэнергии в сети. Во-первых, мы должны прогнозировать потребление электроэнергии. Во-вторых, мы должны иметь возможность «настроить» электростанции для производства точного количества необходимой энергии. Это вторая задача становится труднее, особенно с прерывистыми возобновляемыми источниками, такими как ветер и солнечная энергия. Поставка здесь, конечно, определяется наиболее печально известной своей непредсказуемостью переменной – а именно погодой.
Есть два варианта, чтобы сбалансировать предложение и спрос. Мы можем хранить электричество, когда оно производится, но не требуется, чтобы оно могло быть вставлено обратно в сети, при необходимости. Или же мы может использовать электричество для других применений вне сети (например, опреснения соленой воды, чтобы произвести свежую воду) в периоды низкого спроса, например, в ночное время или в выходные дни.
За последние десять лет производство электроэнергии из возобновляемых источников увеличилось по всему миру. В Европе, где дальнейшее развитие крупных гидроэлектростанций в настоящее время ограничивается нехваткой новых мест, солнечные и ветровые энергостанции станут более заметными источниками возобновляемой энергии в ближайшие годы.
Увеличение проникновения переменных технологий возобновляемой энергии в обеспечении питания уже поднимает сложные вопросы общего эффективного управления электрическими сетями. Многие из этих технологий требует гибких систем питания, которые могут быстро реагировать на изменчивость спроса и предложения.
Мы работаем над тем, чтобы разработать новую методику оценки экономику станций по хранению энергии. Мы считаем, что наши выводы имеют три ключевые изложения того, как энергетика адаптируется к этой проблеме.
Во-первых, наше исследование предполагает возможность создания «оптимального размера емкости» для аккумулирующих электростанций. Во-вторых, без субсидий, ни одна из существующих технологий хранения энергии не являются экономически устойчивыми. В-третьих, возможность эксплуатации аккумулирующих электростанций для различных целей был определена как средство уменьшения субсидий для технологий хранения энергии.
Кроме возобновляемых источников энергии, единственной другой технологией, в настоящее время доступной для производства электроэнергии с незначительным количеством выбросов углекислого газа является ядерная энергетика. Малые модульные реакторы являются частью нового поколения конструкции АЭС, получившие повышенное внимания промышленности и правительства.
Современные модульные реакторы являются относительно «новым продуктом» в атомной промышленности, но также имеется растущий интерес к технологии как в Великобритании, так и за рубежом. Привлекательность модульные реакторов в качестве инвестиций основывается на принципе модульного развертывания. Их небольшой размер делает их хорошим вариантом для станций, которые не могут вместить крупномасштабные установки, и они также требуют ограниченное первоначальное вложение капитала.
Учитывая их фиксированные расходы, ядерные реакторы считаются технологией всережимной силовой установки - это технология, которая должна производить энергию круглосуточно для того, чтобы быть экономичной. Тем не менее, сочетание добавления ядерной энергит и периодических источников возобновляемой энергии – таких, как солнечная энергия и ветер - потребует еще большей гибкости и адаптивности в сетке, чтобы компенсировать разницу между энергоснабжением и спросом в разное время.
В настоящее время ядерные реакторы адаптируются ко спросу на электроэнергию - путем изменения реактивности в активной зоне. Поступая таким образом, мощность уменьшается с отходами потенциальной энергии. Она также устанавливает термомеханическую нагрузку на завод при изменении режима питания. В отличие от газовых электростанций, при эксплуатации ядерного реактора не существует соответствующей экономии на более низком уровне мощности из-за существенной фиксированной природы ядерных затрат.
В нашем исследовании, мы протестировали идею сохранения первичного контура на полной мощности и последовали кривой нагрузки, используя энергию, чтобы генерировать ценные субпродукты. Когенерация является использованием теплового двигателя или электростанции для одновременной генерации электричества и других продуктов.
Мы оценили технико-экономическую целесообразность такого подхода применительно к модульным реакторам с двумя когенерационными технологиями: биотопливу на водорослях и опреснению.
Наши результаты показывают, что мощность, потребляемая заводом по водорослевому биотопливу, не является достаточной, чтобы оправдать последующую нагрузку. Тем не менее, это было жизнеспособным в случае опреснения. Наш последующая экономический анализ демонстрирует экономическую жизнеспособность подхода опреснения в нескольких сценариях. В заключение, связь модульных реакторов с опреснительной установки является реалистичным решением для производства эффективного нагрузки у следующего поколения ядерной энергетики.
Если модульные реакторы смогут внести ценный вклад в энергоснабжение, то следующий шаг будет заключаться в оценке правовой возможности того, чтобы сделать этот подход реальностью». |
