Verður varmaorkuframleiðsla alveg skipt út?

ⅠLærdómur af rafmagnsleysi

Hefur þú einhvern tímann orðið fyrir rafmagnsleysi? Skyndilega verður allt dimmt, lyftur stöðvast, farsímar klárast og loftkælingar slökkna á sér. Þessi hjálparleysi fær mann til að átta sig á því að rafmagn er „loftið“ í nútímasamfélagi.

Reyndar hafa stór rafmagnsleysi orðið um allan heim:

Rafmagnsleysið í Norður-Ameríku árið 2003 skildi tugi milljóna notenda eftir í myrkri yfir nótt.

Í kuldakastinu í Texas árið 2021 lokuðu vindorkuver og jarðgasverksmiðjur í stórum stíl og án orkugeymslu sem varaafls þjáðust milljónir manna af frosthörkum og rafmagnsleysi.

Rafmagnsleysi í sumum héruðum Kína: Kolaskortur og sveiflur í endurnýjanlegri orku hafa valdið álagi á raforkunetið og neytt til takmarkana á rafmagni.

Þessi dæmi sýna okkur að það er áhættusamt að reiða sig eingöngu á varmaorku, og það er líka áhættusamt að reiða sig eingöngu á endurnýjanlega orku. Raforkukerfið þarfnast stöðugri „samsetningarstefnu“.

ⅡValdakerfi í mismunandi löndum

Orkugjafar eru mjög mismunandi eftir heimshornum:

Kína: Kolaorkuframleiðslan er enn aðalorkugjafinn, en á undanförnum árum hefur uppsett afkastageta sólarorku og vindorku aukist gríðarlega og líkanið „endurnýjanleg orka + orkugeymsla“ er smám saman að verða vinsælt.

Bandaríkin: Jafnvægi milli jarðgass og endurnýjanlegrar orku, en um leið leiðandi í heiminum í tækni til orkugeymslu í rafhlöðum, þar sem Kalifornía og önnur svæði hafa byggt stærstu orkugeymsluvirkjanir heims.

Evrópa: Þýskaland og Spánn eru brautryðjendur í vind- og sólarorku, en Frakkland treystir á kjarnorku til að tryggja stöðugleika raforkukerfisins. Evrópa í heild sinni er staðráðin í að skipta um orku og þróun geymslukerfa er að aukast.

Japan og Suður-Kórea: Þessi lönd eru mjög háð innfluttri orku og verða að halda jafnvægi á framboðsöryggi og þróa jafnframt virkan samsetningu sólar-, vetnis- og geymslutækni.

Í heildina eru öll svæði að stefna í átt að líkaninu „endurnýjanlegri orku + geymsla“, þó á mismunandi hraða.

ⅢHver er staðan núna?

Þróun nýrrar orkugjafar er í blóma en hún stendur einnig frammi fyrir áskorunum.

„Óútreiknanleiki“ sólarorku og vindorku: sólarorka er aðeins hægt að framleiða á daginn þegar sólin skín og hún stöðvast á nóttunni; vindorka er háð veðri og hún stöðvast á „kvíðatímabilum“. Þessi sveifla setur þrýsting á stöðugan rekstur raforkukerfisins.

Tilkoma orkugeymslurafhlöðu: Lithium-jón rafhlöður og flæðirafhlöður virka eins og risavaxnir „rafmagnsbankar“ sem geyma umframrafmagn á tímabilum umframmagns og losa það þegar eftirspurnin er mest til að hjálpa til við að jafna raforkukerfið.

Stefnumótunarþættir: Kína hefur sérstaklega kveðið á um að nýjum sólarorku- og vindorkuverkefnum verði að fylgja orkugeymsluaðstöðu. Bandaríkin og Evrópa nota á sama tíma fjárhagslegar niðurgreiðslur og markaðsaðferðir til að hvetja fyrirtæki til að byggja upp orkugeymsluinnviði.

Áskoranir eru enn til staðar: Orkugeymslurafhlöður eru dýrar, hafa takmarkaðan líftíma og endurvinnsla og endurnotkun þeirra við lok líftíma eru enn óleyst mál.

Með öðrum orðum, orkugeymsla er smám saman að verða útbreidd, en það mun taka tíma áður en hún kemur að fullu í stað hefðbundinna orkugjafa.

ⅳHvers vegna að skipta út kolaorku?

Umhverfisvernd: Kolaorkuver eru stór þáttur í losun koltvísýrings, loftmengunar og gróðurhúsaáhrifum.

Orkuöryggi: Sveiflur í verði á kolum og jarðgasi hafa bein áhrif á rafmagnsverð og framboð.

Hagkvæmni: Sólarorka og vindorka eru að verða sífellt hagkvæmari, jafnvel hagkvæmari en kolaorkuver.

Markmið um kolefnishlutleysi: Til að draga úr losun verður að hætta notkun kolorku í áföngum og að lokum útrýma henni.

ⅤGetur það komið alveg í stað kolaorku?

Svarið er: Að lokum, en ekki í bráð.

Næstu 10 árin mun kolaorkuver vera „burðarás“ raforkukerfisins.

2030–2040: Þar sem orkugeymsla verður ódýrari og vetnisorka áreiðanlegri, mun kolaorkuframleiðsla smám saman færast á „bekkinn“.

Um árið 2050: Gert er ráð fyrir að endurnýjanleg orka ásamt orkugeymslu verði leiðandi og að kolaorkuver verði að mestu leyti hætt.

Með öðrum orðum, framtíðarorkukerfi verður líklega: endurnýjanleg orka og orkugeymsla sem helstu orkugjafar, kolaorka í öðru sæti og kjarnorka, vatnsafl og vetnisorka veita viðbótarstuðning.

Rafhlöður fyrir orkugeymslu verða í auknum mæli tengdar sólar- og vindorku, rétt eins og snjallsímar geta ekki virkað án rafhlöðu. Hins vegar, til þess að endurnýjanleg orka geti komið í stað kolaorku að fullu, þarf enn tækniframfarir, stefnumótun og uppfærslur á raforkukerfinu. Í framtíðinni hverfur kolaorku ekki skyndilega, heldur hverfur hún smám saman í bakgrunninn þar til maður einn daginn áttar sig á því að orkugeirinn er þegar orðinn ráðandi fyrir hreinni orku.