Поскольку все больше сообществ планируют в конечном итоге полагаться на 100% возобновляемую энергию, исследователи предлагают стратегию, которая могла бы направлять их пути - ту, которая отходит от длительного хранения.

"Сведение к минимуму длительного хранения является ключевым элементом в попытке достичь цели с минимальными затратами", - сказал Сэмми Хуссейни, соавтор с Уильямом Ливингудом новой статьи, в которой излагается подход к 100% возобновляемым источникам энергии. Исследовательский документ "Оптимальные стратегии для экономически эффективной и надежной 100% возобновляемой электрической сети" появляется в Журнал по возобновляемой и устойчивой энергетике.

Исследователи рассматривали солнечную энергию и ветер в качестве источников возобновляемой энергии, учитывая, что большинство планов по достижению 100%-ного целевого показателя учитывают их. Они также использовали инструменты энергетического моделирования зданий EnergyPlus и OpenStudio Министерства энергетики для моделирования спроса на энергию с учетом таких факторов, как размер здания, возраст и тип размещения. Данные Управления энергетической информации США проинформировали ученых о характеристиках существующего строительного фонда и используемой зданиями энергетической нагрузке.

Далее исследователи разделили страну на пять климатических зон, варьирующихся от жаркой и влажной (Тампа, Флорида) до очень холодной (Интернэшнл Фоллс, Миннесота). Другие зоны охватывали города Нью-Йорк, Эль-Пасо и Денвер. Знание экстремальных требований к нагреву и охлаждению в каждой зоне позволило исследователям выбрать подходящее сочетание возобновляемых источников энергии, чтобы свести к минимуму любое необходимое хранение.

Хотя в литературе существуют различные определения, для целей данного исследования исследователи определяют долговременное хранение как системы накопления энергии, которые удовлетворяют потребности в электроэнергии в течение более 48 часов. Таким образом, долговременное накопление энергии обеспечивает подачу энергии через несколько дней или месяцев после выработки электроэнергии. Однако большинство технологий долговременного хранения либо незрелы, либо доступны не везде. Два исследователя NREL подсчитали, что достижение последних 75-100% возобновляемых источников энергии приведет к значительному увеличению затрат, связанных с длительным хранением энергии. Вместо того чтобы сосредоточиться на хранении, исследователи подчеркнули оптимальное сочетание возобновляемых ресурсов, больших генерирующих мощностей и инвестиций в энергоэффективность. Исследователи отмечают, что существует множество путей достижения 100% возобновляемых источников энергии, и по мере изменения затрат и производительности технологий будут появляться новые пути, но они определили ключевой путь, который достижим сегодня.

Они также определили, что увеличение мощностей по возобновляемым источникам энергии в 1,4-3,2 раза и стремление к экономии энергии на 52-68% за счет мер по повышению энергоэффективности зданий приводят к оптимальным с точки зрения затрат путям в зависимости от региона страны. Хуссейни сказал, что повышение энергоэффективности домов и офисов сокращает количество необходимых возобновляемых ресурсов, уменьшает объем хранения и снижает затраты на передачу, в конечном счете поддерживая внедрение безуглеродной энергетической системы.

"То, что включено в документ, на самом деле представляет собой многоступенчатый процесс, которому нужно следовать", - сказал Ливингуд. "Этот процесс применим как к крупным городам, так и к малым городам. Теперь конечный результат будет меняться от города к городу, поскольку этот многоступенчатый процесс выполняется для оптимального с точки зрения затрат достижения цели ".

Например, Тампа будет вырабатывать всю свою электроэнергию за счет солнечных панелей, в то время как Интернэшнл Фоллс будет получать 100% от ветряных турбин, подсчитали исследователи, чтобы в наименьшей степени полагаться на хранилища.

"Это не предназначено для замены необходимости детального инженерного проектирования и процессов планирования зданий, электросетей и энергетической инфраструктуры для конкретного объекта, - сказал Ливингуд, - но мы считаем, что наша новая методология расчета дает всеобъемлющие концепции и выводы, которые в целом актуальны и применимы. Для экономически эффективного достижения 100% возобновляемых сценариев наша недавно разработанная методология расчета обеспечивает общие принципы, которые помогают направлять эти процессы детального инженерного проектирования и планирования ".