Η μετάβαση του ενεργειακού συστήματος χαμηλών εκπομπών άνθρακα στο πλαίσιο προβολών εναλλακτικής αποθήκευσης και κόστους υδρογόνου
Καθώς το κόστος των τεχνολογιών αιολικής και ηλιακής ενέργειας πέφτει κατακόρυφα και η παγκόσμια συναίνεση για την κλιματική αλλαγή αυξάνεται, οι αγωγοί ανάπτυξης αιολικής και ηλιακής ενέργειας έχουν αυξηθεί. Οι αναλύσεις μελλοντικών ενεργειακών συστημάτων δείχνουν ότι η αιολική και η ηλιακή ενέργεια θα μπορούσαν να αντιπροσωπεύουν το 35-65% της συνολικής παροχής ηλεκτρικής ενέργειας έως το 2050 και το 47-86% της συνολικής παροχής ηλεκτρικής ενέργειας έως το 2100 εάν εισαχθούν πολιτικές άνθρακα (Luderer et al., 2017). Ωστόσο, η μεταβλητή και αβέβαιη φύση των αιολικών και ηλιακών πόρων καθιστά την ενσωμάτωση αυτών των πόρων στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας πιο περίπλοκη από τις συμβατικές πηγές παραγωγής όπως ο άνθρακας, η πυρηνική ενέργεια και το αέριο.
Το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας θα πρέπει να γίνει πιο ευέλικτο για να μπορέσει να διατηρήσει την ισορροπία του δικτύου με μεγάλες συνεισφορές από αιολικούς και ηλιακούς πόρους. Οι τεχνολογίες αποθήκευσης, όπως η αποθήκευση με αντλία υδροηλεκτρικού ρεύματος, οι μπαταρίες και η αποθήκευση ενέργειας πεπιεσμένου αέρα, θεωρούνται κρίσιμο μέρος της παροχής αυτής της ευελιξίας. Ωστόσο, το μελλοντικό κόστος των τεχνολογιών αποθήκευσης είναι εξαιρετικά αβέβαιο, όπως αντικατοπτρίζεται από το εύρος των προβλεπόμενων δαπανών που βρέθηκαν στη βιβλιογραφία. Το μελλοντικό κόστος της τεχνολογίας αποθήκευσης θα μπορούσε να επηρεάσει σημαντικά την εξέλιξη των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας τις επόμενες δεκαετίες.
Τα ολοκληρωμένα μοντέλα αξιολόγησης χρησιμοποιούνται συχνά για τη διερεύνηση παγκόσμιων ενεργειακών-οικονομικών-περιβαλλοντικών σεναρίων σε χρονικές περιόδους πολλών δεκαετιών, ιδιαίτερα για τον εντοπισμό οδών ενεργειακού μετασχηματισμού για τον μετριασμό της κλιματικής αλλαγής. Τέτοια μοντέλα λαμβάνουν υπόψη τους συμβιβασμούς κόστους και απόδοσης μεταξύ εναλλακτικών επιλογών παροχής ενέργειας και τεχνολογιών τελικής χρήσης για να παρέχουν πληροφορίες για τις τάσεις ανάπτυξης ενεργειακών συστημάτων. Συνήθως, τα ολοκληρωμένα μοντέλα αξιολόγησης υποθέτουν μια σταθερή τροχιά κόστους για τις τεχνολογίες αποθήκευσης και οι αναλύσεις αγνοούν τις επιπτώσεις που μπορεί να έχει το κόστος της τεχνολογίας αποθήκευσης στον μετασχηματισμό του ενεργειακού συστήματος και στον μετριασμό της κλιματικής αλλαγής. Αυτή η μελέτη παρουσιάζει την πρώτη χρήση ενός παγκόσμιου ενοποιημένου μοντέλου αξιολόγησης για την αξιολόγηση της ευαισθησίας των μελλοντικών εγκαταστάσεων αιολικής και ηλιακής ενέργειας, και του ηλεκτρικού συστήματος ευρύτερα, σε αβεβαιότητες σχετικά με το μελλοντικό κόστος των τεχνολογιών αποθήκευσης και υδρογόνου.
Σε αυτή τη μελέτη, προσθέσαμε τεχνοοικονομικές αναπαραστάσεις τεχνολογιών ηλεκτρικής αποθήκευσης και υδρογόνου, συμπεριλαμβανομένων των μπαταριών, της αποθήκευσης αντλίας υδροηλεκτρικής ενέργειας, της αποθήκευσης ενέργειας πεπιεσμένου αέρα και της ηλεκτρόλυσης υδρογόνου στο καλά αναφερόμενο μοντέλο MESSAGE. Στη συνέχεια, εκτελέσαμε μια σειρά από σενάρια με διαφορετικές υποθέσεις κόστους αποθήκευσης και τεχνολογίας υδρογόνου και διερευνήσαμε τις επιπτώσεις στην εξέλιξη του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η εγκατάσταση αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας συμβαίνει μόνο όταν οι τεχνοοικονομικές παραδοχές είναι αισιόδοξες. Σε έναν κόσμο περιορισμένων εκπομπών άνθρακα με υψηλό κόστος αποθήκευσης και υδρογόνου, οι αιολικοί και ηλιακοί πόροι ενσωματώνονται μέσω ευέλικτων τεχνολογιών χαμηλών εκπομπών άνθρακα, όπως οι τουρμπίνες καύσης υδρογόνου και η συγκέντρωση ηλιακής ενέργειας με ηλιακή θερμική αποθήκευση. Ωστόσο, αυτή η άποψη για το μέλλον αυξάνει σημαντικά το κόστος της μετάβασης του ενεργειακού συστήματος και τον μετριασμό του άνθρακα. Ελλείψει πολιτικής για τον άνθρακα, οι απαισιόδοξες τεχνοοικονομικές υποθέσεις υδρογόνου και αποθήκευσης μειώνουν την ανάπτυξη VRE και αυξάνουν την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με βάση τον άνθρακα.
Οι τεχνολογίες αποθήκευσης χαμηλού κόστους και υδρογόνου είναι σημαντικές σε έναν κόσμο με περιορισμούς άνθρακα για την ελαχιστοποίηση του κόστους μετριασμού, καθώς και σε έναν κόσμο χωρίς περιορισμούς άνθρακα για τη διευκόλυνση της ενσωμάτωσης μεταβλητών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και τον μετριασμό της παραγωγής άνθρακα. Και στις δύο περιπτώσεις πολιτικής άνθρακα, η εγκατάσταση αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας συμβαίνει μόνο όταν οι τεχνοοικονομικές παραδοχές είναι αισιόδοξες. Οι επενδύσεις Ε&Α που δημιουργούν καινοτομίες κόστους για τις τεχνολογίες αποθήκευσης και υδρογόνου αποτελούν σημαντικό συστατικό της μετάβασης σε ενέργεια χαμηλών εκπομπών άνθρακα.
Αυτά τα ευρήματα συζητούνται στο άρθρο με τίτλο, Ο ρόλος των τεχνολογιών αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας και υδρογόνου στην ενεργοποίηση παγκόσμιων ενεργειακών μεταβάσεων χαμηλών εκπομπών άνθρακα, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Applied Energy. Αυτή η εργασία διεξήχθη από τη Madeleine McPherson από το Πανεπιστήμιο του Τορόντο και τους Nils Johnson και Manfred Strubegger από το International Institute for Applied Systems Analysis.
Αναφορά:
- Luderer, G., Pietzcker, R. C., Carrara, S., de Boer, H. S., Fujimori, S., Johnson, N., … Arent, D. (2017). Αξιολόγηση της αιολικής και ηλιακής ενέργειας σε παγκόσμια σενάρια ενέργειας χαμηλών εκπομπών άνθρακα:Εισαγωγή. Ενεργειακά Οικονομικά , 64 , 542–551. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0140988317301044
