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可再生能源

可再生能源

100%的能源来自可再生能源?

到2050年,从可再生能源中获取100%的电力似乎不再是不可能的。但是取暖和运输呢?他说,这将是困难的,但有可能通过氢气和热量存储以及互连器发挥平衡作用。 戴夫·艾略特(Dave Elliott)

BEIS现在提供的能源情景表明,到2035年,可再生能源可能将提供英国约50%的电力,届时预计将有45吉瓦到位,主要是风能和太阳能PV。还有更多雄心勃勃的场景,例如由英国为爱尔兰/爱尔兰制作的场景 芬兰的LUT和德国能源观察组织作为其全球100%可再生能源情景的一部分。有可再生能源供应 所有 到2040年左右在英国/爱尔兰使用的电力:这可能是雄心勃勃的,但考虑到政治意愿,到2050年,近100%的电力无疑现在看来是可信的。苏格兰已经超过60%。但是热量和运输呢?

迄今为止,在风能(苏格兰的帮助下)的推动下,英国整体上已从可再生能源中获取约25%的电力,但在热能和运输能源领域却表现不佳。当前的计划是在绿色电力扩张的同时对它们进行脱碳,如果绿色电力扩张,也将使用核电脱碳。这些电力将用于运行热泵和为电动汽车(EV)充电。但这不是唯一的选择。确实,它可能不是最好的。尽管可以提供足够的发电量,但现有的电网很难提供英国全部供暖所需的电力(约占英国能源需求的40%)以及电动汽车充电(有人说可能需要20%)。英国的燃气网所承载的能量大约是电网的四倍。现有的电网无法提供供暖所需的全部能量以及电动汽车所需的额外能量,特别是因为热量和电动汽车充电需求可能会在晚上达到顶峰。

可能会强加“time of use”确保其他夜间能源需求较低的夜间进行电动汽车充电的电价。或者,消费者可能会将白天从自己的屋顶光伏阵列产生的电能存储在电池中,以备夜间进行EV充电-尽管他们可能还有其他用途来存储电能,包括供加热。那将取决于通过网格可获得的信息。

一种替代方法是继续使用燃气网进行加热,并使用现有的中央供暖锅炉,但要对气体进行脱碳。一种方法是将化石气体转化为氢气(通过蒸汽重整)并捕获CO2 在此转换过程中产生的气体,然后将氢气用于加热,然后通过燃气管道输送:现在大多数已升级(升级为塑料),以便有可能。但是,转换损失会非常高,因此,即使采用CCS,即使采用CCS,也可以节省59%的净排放量。 利兹正在考虑采用H21计划。此外,碳的捕集和封存还非常不确定-到2035年,BEIS方案仅使用1 GW。

可以说是更好的100%绿色选择,无需存储CO2,将是利用风能和太阳能产生的电能通过电解生产氢气,直接注入天然气总管或转化(利用捕获的二氧化碳)2,转化为甲烷,用于天然气总管。尽管在后一种情况下,CO2 甲烷燃烧时会再次产生,它会与已捕获的甲烷保持平衡。多阶段转换过程确实涉及损失,但是 最新的PEM电解槽声称转换效率为86%,如果包括热量回收。

这个“power to gas”(P2G)方法具有一些有趣的含义。如果存在大量可再生能源,容量足够大,能够在满功率运行时满足峰值用电需求,那么尽管偶尔可能会出现短缺,但有时还会很大产生的多余电力可用于P2G转换过程。当可再生能源供应减少和/或电力需求高峰较大时,可以将产生的一些氢气或甲烷存储起来,准备再次在燃气轮机或燃料电池中发电。其余的可以通过燃气总管加热和/或用作车辆燃料。

因此,在此模型上,多余的可再生能源提供了自己的平衡,还提供了供热和运输燃料。也可能有足够的出口。那将取决于总安装的可再生能源容量及其成本。或者更积极地说,出口多余物能获得多少收入。的 我从事的帕格沃什研究 他表示,英国拥有巨大的风能,每年可赚取150亿英镑。这种方式是从大约100吉瓦的风能再加上75吉瓦的其他可再生能源,这取决于其输出量的多少。

这肯定比目前减少过多的风能输出更为明智。英国必须建立额外的互连器,但当英国出现风/太阳能停滞或需求高峰时,它们将有助于通过进口实现电网平衡。当然,有时候欧洲没有足够的绿色电力来进口,有时也不需要英国出口。 建模表明,考虑到跨大陆的广泛分布,这将不是主要问题.

以上所有内容均基于风能和太阳能光伏发电,可直接用于电动汽车和热泵,或间接用作供暖和车辆合成燃料的氢源以及平衡。实际上,这两种途径不是相互排斥的,我们可以混合使用,并且可以用其他可再生能源,例如潮汐泻湖和潮流涡轮机,以及波浪能,补充能量。地热发电也是如此。此外,还有非电可再生能源,可以在供热和运输中发挥直接作用。太阳能已经非常广泛地用于加热:请参阅我的下一篇文章。它可以具有成本效益,特别是在社区范围内,并为区域供热网络提供大型高效的热库。丹麦有几处,包括一些夏天储存的热量供冬天使用。由生物质/沼气厂提供的区域供热系统也是一种选择,热电联产非常高效,并提供灵活的电网平衡选项。也可以以这种方式使用地热。

在运输方面,将生物质转化为液体和气体燃料是车辆的一种选择,尽管与大规模生物质/能源作物的种植相关的土地使用和碳汇的影响。但是,不以这种方式限制使用包括食物垃圾在内的农场和家庭生物废物来生产沼气。这对于像拖拉机和卡车这样的重型车辆以及注入燃气总管进行加热特别有用。 据称 沼气和低碳合成燃料可以在供热和运输中发挥重要作用。但是,很明显,生物质尤其有局限性。首先,我们需要减少建筑物和其他地方的能源浪费,并重新考虑我们的交通方式-包括远离汽车(无论燃料如何),转向更节能的交通方式。

即便如此,从纯粹的技术水平上可以看出,低碳加热和运输燃料有多种选择。运输是最难破解的螺母(请参阅我以前的文章),特别是飞机,但是,尽管飞行可能会变得更加昂贵,但正在进行许多生物燃料工作,Easy Jet表示它将在十年内驾驶电动飞机。这并非易事,但在某些情况下,到2050年,全球100%的能源(包括运输)都将来自可再生能源, 作为雅各布森 已经暗示可能.

这可能正在推动它:公路运输需求似乎不可避免地增长。但是,似乎确实存在限制这种影响的选择。还有一些国家正在努力:例如,丹麦计划到2050年完全实现无碳排放。在全球范围内,雅各布森及其团队与丹麦奥尔堡大学合作,最近产生了 声称已证明确实可行的更新 在全球范围内拥有完全平衡的100%基于可再生能源的能源系统。

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