Согласно новому исследованию, ветровая, солнечная энергия и системы ее хранения могут удовлетворить 90-100% потребностей Америки в электроэнергии.
Чтобы бороться с изменением климата нужно уйти от использования энергии ископаемого топлива к чистой, возобновляемой энергии. Наиболее популярным в последнее время стали ветровая и солнечная энергия. Но эти источники считаются ненадежными, так как нельзя предсказать когда и как долго будут штиль , снег, облачность или дожди.
К счастью, эти два источника энергии могут дополнять друг друга. Например, производство солнечной энергии наиболее сильное летом и самое низкое зимой. Лучшая же производительность ветровых турбин наблюдается осенью и весной. К тому же, они работают и ночью, когда солнечные батареи уже не работают.
В недавней статье, опубликованной в научном журнале Energy and Environmental Science, авторы проанализировали 36 лет почасовых метеорологических данных США ( с 1980 по 2015 годы). В течение этого периода они рассчитали доступную мощность ветра и солнечной энергии, а также учли спрос на электроэнергию в США и его изменение в течение года.
С помощью этой информации исследователи рассмотрели два сценария. В первом сценарии они рассмотрели условия, при которых ветровые и солнечные установки могли бы обеспечить 100% потребностей США в электроэнергии. При втором сценарии установки могли бы обеспечить 150% потребностей США в электроснабжении. И хотя в теории солнечные панели или ветровые турбины могут обеспечить энергией всю Америку, это не означает, что такое может произойти в действительности.
С этими двумя сценариями авторы затем рассматривали разные способы объединения этих двух источников энергии. Они также учли влияние области агрегирования, то есть, какие регионы используются для генерации энергии.
Авторы обнаружили, что при 100% -ной мощности и отсутствии механизма для хранения энергии оптимальным является соотношение около 75% ветра, 25% солнечной энергии и использование больших агрегатных областей. Таким способом удастся удовлетворить около 75-80% потребностей США в электроснабжении. Если бы система была спроектирована с избыточной мощностью (150%), то США могли бы удовлетворить около 90% своих потребностей только при помощи ветровой и солнечной энергии.
Авторы признали, что иногда эти системы генерируют слишком много энергии для использования. В этой ситуации можно энергию для последующего использования в плохую погоду или ночью. Это могут быть как аккумуляторы, так и нагнетание воды в резервуары, из которых затем она свободно льется и проворачивает турбину.
Авторы учитывали и способы хранения до 12 часов. В таком случае система 100% -ной мощности будет еще лучше (около 90% энергии в стране) и оптимальный баланс составит примерно 70% солнечной и 30% ветровой энергии. При системе избыточной мощности практически все потребности США в энергии могут быть удовлетворены ветром, солнечной энергией и системами аккумулирования.
В этом исследовании рассматривались только ветер и солнечная энергия. Если бы учитывали другие источники, такие как гидроэлектричество, биотопливо или даже ядерная энергия, было бы относительно просто достичь использования 100% чистой энергии. Кроме того, люди учатся более рационально использовать энергию, применяя более эффективные системы или покупая электроэнергию в непиковые часы и сохраняя ее в батареях.