Wind, Sonne könnte Kohlekraft in Texas ersetzen

Laut einer neuen Studie von Ingenieuren der Rice University kann Texas ein Modell für die Nation sein, wie Kohle effektiv durch Wind und Sonne für den Energiebedarf des Staates ersetzt werden kann und gleichzeitig die Umweltziele erreicht werden.

Die neue Arbeit unter der Leitung von Umweltingenieur Daniel Cohan und Senior Computer Science Major Richard Morse von der George R. Brown School of Engineering von Rice verwendet Optimierungsmodelle, um die kostengünstigsten Kombinationen von vorgeschlagenen Wind- und Solarprojekten mit dem Potenzial zu identifizieren, Kohlekraftwerke zu ersetzen Generation in Texas.

Wie die Autoren in dem Artikel angeben, der in der Zeitschrift erscheintErneuerbare Energien: Wind, Wasser und Sonne, „Einfach gesagt, es ist nicht immer windig und nicht immer sonnig, aber irgendwo in Texas ist es fast immer windig oder sonnig.“

Cohan sagte, dass Wind und Sonne es ermöglichen könnten, fast die gesamte Kohleproduktion zu ersetzen, insbesondere wenn Wind- und Solarprojekte an Standorten angesiedelt sind, die komplementäre Leistung liefern. Das neue Papier baut auf einer Studie aus dem Jahr 2018 aus seinem Labor auf.

„In diesem Papier geht es wirklich darum, wie wir so schnell wie möglich von Kohle wegkommen können“, sagte Cohan, außerordentlicher Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen. „Texas verbrennt immer noch mehr Kohle und stößt mehr Schwefeldioxid und andere Schadstoffe aus als jeder andere Staat. Auch wenn ein Übergang unvermeidlich ist, ist es dringend erforderlich, dass wir so schnell wie möglich von der Kohle absteigen, um die Luftqualität und Gesundheit zu verbessern.“

„Die Reinigung der Energie, die wir zur Stromversorgung der Gesellschaft verwenden, ist eines der wichtigsten Dinge, die wir tun müssen“, sagte Morse, der 2020 für seine Arbeit an dem Projekt den Malcolm Verdict Memorial Poster Competition auf dem Texas Energy Summit gewann. "Professor Cohan hat es als Mathematikprojekt beworben, und das ist mein Hintergrund, daher war es sehr interessant für mich, bei einem Integrationsprojekt für saubere Energie helfen zu können."

Mehrere große Kohlekraftwerke in Texas wurden 2018 geschlossen, und die meisten verbleibenden Kraftwerke wurden weit unter ihrer Kapazität betrieben, auch bei Ausfällen während des Einfrierens im Februar 2021. Die Forschung des Teams ergab, dass nur ein Drittel der Wind- und Solarprojekte, die dem Electric Reliability Council of Texas bis Juni 2020 bereits vorgeschlagen wurden, fast die gesamte Kohleerzeugung des Bundesstaates ersetzen könnte. Seit Juni 2020 wurden Dutzende dieser Projekte gebaut, und die Warteschlange der vorgeschlagenen Solarprojekte hat sich verdoppelt.

Der Schlüssel zum Erfolg für Wind und Sonne wird der Ausbau von Übertragungsleitungen sein, die die windigsten und sonnigsten Teile des Bundesstaates mit den Städten verbinden.

„In Texas ist das der größte Engpass, der das Wachstum von Wind und Sonne verlangsamt“, sagte Cohan. „Das überparteiliche Infrastrukturgesetz, das letztes Jahr verabschiedet wurde, ist ein guter Anfang, hat aber nicht annähernd genug Mittel für die Übertragung. Außerdem hat Texas durch den fehlenden Anschluss an andere Netze Gelegenheiten verpasst, überschüssige Wind- und Solarenergie an andere Bundesstaaten zu verkaufen ."

Cohan stellte fest, dass Erdgas für die elektrische Zuverlässigkeit von Texas in naher Zukunft weiterhin von entscheidender Bedeutung sein wird, insbesondere da ERCOT daran arbeitet, sich von dem Einfrieren von 2021 zu erholen. Die ergänzende Standortwahl von Wind- und Solarparks kann jedoch den Bedarf an Erdgas und Speicherung verringern und den Bedarf an Kohle beseitigen, sagte er. Die Studie zeigt, dass die Windkraft aus West-Texas in der Regel über Nacht ihren Höhepunkt erreicht, während der Wind aus Süd-Texas an Sommernachmittagen und -abenden mit Meeresbrisen seinen Höhepunkt erreicht. Zusammen mit der Tagessonne können diese ergänzenden Quellen die meisten, aber nicht alle Stunden des Jahres abdecken.

„Auch bei komplementärer Standortwahl wird es immer noch Stunden geben, in denen die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht“, sagte Cohan. „In der Vergangenheit waren Sommernachmittage, an denen die Klimaanlagen auf Hochtouren laufen, und der gelegentliche Tieffrost die größte Herausforderung. Sonnen- und Küstenwinde funktionieren gut während der Sommerspitzen, können aber an manchen Abenden Pausen haben, wenn wir etwas anderes zum Kicken brauchen in."

Er sagte, die Beseitigung der Kohle aus dem texanischen Netz sei nur eine Frage der Zeit. „Ich denke, keiner der Energiekonzerne will langfristig Kohlekraftwerke betreiben“, sagte Cohan. „Sie sind schmutziger und teurer im Betrieb als Wind- und Solarprojekte von Grund auf neu zu bauen, und die meisten Versorgungsunternehmen haben jetzt Pläne, bis 2050, wenn nicht früher, Netto-Null-CO2-Emissionen zu erreichen.

„Vielleicht haben sie deshalb nicht in die Modernisierung ihrer Kohlekraftwerke investiert, von denen viele mehr als 40 Jahre alt und nicht sehr effizient sind“, sagte er.

Co-Autoren des Papiers sind Sarah Salvatore, Hauptfach Bauingenieurwesen von Rice, und Joanna Slusarewicz, Alumna, jetzt Doktorandin an der Carnegie Mellon University.

Die Energiestiftung unterstützte die Forschung.

Erz.

„Vielleicht haben sie deshalb nicht in die Modernisierung ihrer Kohlekraftwerke investiert, von denen viele mehr als 40 Jahre alt und nicht sehr effizient sind“, sagte er.

Co-Autoren des Papiers sind Sarah Salvatore, Hauptfach Bauingenieurwesen von Rice, und Joanna Slusarewicz, Alumna, jetzt Doktorandin an der Carnegie Mellon University.

Die Energiestiftung unterstützte die Forschung.