Konieczność ograniczenia emisji z sektora energetycznego uzasadniła wykorzystanie energii wodnej, słonecznej i wiatrowej oraz rozwój bardziej wydajnych budynków zużywających mniej energii. I te rozwiązania rzeczywiście mają nieznacznie zmniejszony światowa emisja energii na mieszkańca. Ale kiedy tylko odnawialne źródła energii rzeczywiście staną się dominujące, cała koncepcja „efektywności energetycznej” stanie się przestarzała.

Mówiąc najprościej, efektywność energetyczna to ilość energii zużytej do wytworzenia usługi, takiej jak ciepło, transport lub rozrywka. W praktyce, szczególnie w przypadku budynków i miast, cel ten przekłada się na „zmniejszenie zużycia energii przez cały czas”.

Taka strategia ma sens, gdy energia wytwarzana jest głównie z paliw kopalnych o dużej emisji węgla, w elektrowniach, które można łatwo włączać i wyłączać w zależności od wahań popytu. Istnieje prosty i bezpośredni link: jeśli zużyjesz mniej energii, mniej węgla lub gazu zostanie spalonych, a emisja węgla będzie mniejsza.

Ale energia odnawialna zmienia rzeczy. Wiatr i słońce są zarówno wolne, jak i prawie nieskończone, dlatego też każda dodatkowa generowana energia jest nie tylko czysta, ale również zasadniczo za darmo. Z niewielkim minusem korzystania z większej ilości energii elektrycznej, gdy jest ona dostępna, musimy przemyśleć efektywność energetyczną.

Czy mniej zawsze oznacza więcej?

Sednem problemu jest potrzeba zrównoważenia podaży i popytu. W systemach elektrycznych oba muszą być zawsze równomiernie dopasowane, inaczej system się zawali, pozostawiając wszystkich bez zasilania. Nie jest to duży problem, gdy większość generacji jest sterowana i może reagować na zmiany bilansu popytu / podaży, na przykład, jeśli duży generator nagle ma problem lub Ludzie 26m włączają czajnik natychmiast.

Obraz jest zupełnie inny, gdy energia elektryczna jest w większości odnawialna. W tym momencie nastąpiłyby większe i częstsze zmiany generacji w ostatniej chwili, być może wynikające ze zmian ilości słońca lub wiatru. A ponieważ turbiny i panele słoneczne w znacznym stopniu wyparłyby tradycyjne elektrownie, byłoby mniej sterowalnych generatorów do zrównoważenia podaży i popytu (turbiny i panele można oczywiście odłączyć, ale wiatru i słońca nie można włączyć). W rzeczywistości niektóre elektrownie będą działać wyłącznie w celu zrównoważenia systemu.

Co w tym kontekście dzieje się, gdy występuje nadwyżka? Nie zawsze będzie możliwe zmniejszenie mocy sterowalnych generatorów (głównie paliw kopalnych), albo dlatego, że nie mogą one reagować wystarczająco szybko, albo dlatego, że muszą pozostać w trybie online, aby zrównoważyć system w najbliższej przyszłości. Nadwyżka energii elektrycznej może być przechowywana w akumulatorze do późniejszego wykorzystania, ale akumulatory są nadal bardzo drogie. Jesteśmy daleka od wystarczającej ilości miejsca, aby stać się realistyczną opcją. Przy generowaniu większej niż zużywanej energii czysta i tania energia elektryczna może zostać zmarnowana.

To kwestia czasu

Czas ma kluczowe znaczenie. Jeśli ludzie będą koncentrować się na minimalizowaniu zużycia energii elektrycznej przez cały czas, ostatecznie stracą korzyści płynące z korzystania z czystej i taniej energii odnawialnej do prania, podgrzewania domów, ładowania samochodów lub innych usług elastycznych czasowo. Mogą nawet przejść z ogrzewania gazowego na elektryczne w czasach, gdy większość energii elektrycznej jest odnawialna, co zwiększyłoby zużycie energii elektrycznej, ale zmniejszyło ogólne koszty energii i emisje.

Zużycie byłoby idealnie zmniejszone w czasach, gdy oznaczałoby to wyłączenie generatorów paliw kopalnych zamiast farm wiatrowych lub słonecznych. Rzeczywiście klienci już są zapłacono za zużycie większej ilości prądu w okresach wysokiej nadwyżki energii odnawialnej. Te systemy „reagowania na zapotrzebowanie”, w których elastyczni konsumenci odnoszą korzyści ze zmiany konsumpcji (a nie tylko jej zmniejszenia), są skutecznym sposobem sprawi, że energia będzie tańsza i czystsza.

Lokalizacja ma znaczenie

Liczy się czas zmniejszonego zużycia energii elektrycznej, ale również lokalizacja. Energia elektryczna jest oczywiście rzadko wykorzystywana tuż obok miejsca, w którym została wytworzona, a sieć łącząca te dwa elementy może zostać nasycona - szczególnie w okresach dużego zapotrzebowania lub nadwyżki wytwarzania. W tych punktach wąskie gardła mogą uniemożliwić transport dużych ilości energii odnawialnej w jednej części sieci do konsumentów w innej. Zapotrzebowanie to można natomiast zaspokoić za pomocą energii elektrycznej z paliw kopalnych, podczas gdy generatory odnawialne są ograniczone. To może ostatecznie zwiększyć koszty dla płatników rachunków.

Wszyscy, którzy chcą zobaczyć czystszy i tańszy system energetyczny, będą musieli na nowo zdefiniować „efektywność energetyczną”, aby uwzględnić znaczenie czasu i lokalizacji. Pamiętaj, że korzystanie z mniejszej ilości energii pozwala zaoszczędzić więcej pieniędzy i emisji w niektórych porach dnia i niektórych miejscach w porównaniu do innych. Choć może to być sprzeczne z intuicją, w czasach i miejscach, w których w przeciwnym razie wytwarzanie energii odnawialnej zostałoby ograniczone, pożądane jest w rzeczywistości użycie większej ilości energii elektrycznej.

O autorze

Nicholas Good, Associate Research, Energy Electric and Power Systems, University of Manchester oraz Eduardo Martínez Ceseña, pracownik naukowy, energia elektryczna i systemy zasilania, University of Manchester

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Konwersacje. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki

at Rynek wewnętrzny i Amazon