Warum Wind und Sonne so widerstandsfähig sind

Durch Nathanael Greene

Selbst als sich die tragischen Stromausfälle in Texas abspielten, zeigten Verteidiger schmutziger fossiler Brennstoffe verzweifelt mit den Fingern auf Windkraft, den Green New Deal und irgendjemanden oder irgendetwas anderes, das sie sich einfallen lassen konnten, um die Schuld abzulenken. In Wahrheit waren Wind- und Sonnenenergie nicht die Hauptursache für den Netzausfall in Texas Hauptschuldiger waren fossile Gasanlagen, die offline gingen. Tatsächlich sind Wind und Sonne an sich zuverlässiger als fossile Energie, aber nicht so, wie Sie vielleicht denken.

Der eigentliche Zuverlässigkeitsvorteil von Wind und Sonne liegt in ihrer Modularität. Ein 250-MW-Windpark besteht normalerweise aus mehr als 100 einzelnen Windkraftanlagen. Wenn eine dieser Turbinen ein mechanisches Problem hat, verliert der Windpark weniger als 1 Prozent seiner potenziellen Leistung. Und die Wahrscheinlichkeit, dass dies mehr als einer Turbine gleichzeitig passiert, ist gering.

Andererseits besteht eine 250-MW-Kombikraftwerksanlage für fossile Gase – die häufigste Art von Großgasanlagen – typischerweise aus zwei Verbrennungsturbinen, die eine Dampfturbine speisen. Ein mechanischer Ausfall einer der Verbrennungsturbinen halbiert die Produktionskapazität der Anlage. Wenn die Dampfturbine oder die Gasversorgung ausfällt, was während des Februarsturms passiert ist, fällt die gesamte Anlage aus.

Ein Solarpark hat eine ähnliche Modularität wie ein Windpark. Eine 250-MW-Farm besteht aus Tausenden von einzelnen Solarmodulen und im Allgemeinen wenigen bis gar keinen beweglichen Teilen. (Einige Solaranlagen sind so konzipiert, dass sie die Sonne verfolgen.) Der Verlust eines einzelnen Solarmoduls wäre praktisch unbemerkt. Sonnenkollektoren werden normalerweise in 10-MW-Blöcken an Wechselrichter angeschlossen. Selbst wenn einer davon ausfällt, würde die Farm nur 4 Prozent ihrer Erzeugungskapazität verlieren. Umgekehrt sind Kohle- und Kernkraftwerke im Allgemeinen auf einen einzigen Kessel angewiesen, um Dampf zu erzeugen, der typischerweise mehrere Turbinen durchläuft. Wenn diese Kessel ausfallen oder das System, das der Anlage Kohle zuführt, ausfällt, verliert die Anlage ihre gesamte Kapazität.

Als mein Kollege Rachel Fakhry schreibtWind und Sonne haben viel geringere „erzwungene Ausfälle“, wie sie es nennen, wenn Kraftwerke ausfallen. Im Jahr 2017 haben Gas- und Kohlekraftwerke auf dem größten Strommarkt des Landes Ausfallraten zwischen 2,5 und 12,5 Prozent erzwungen. In der Zwischenzeit kommt der Wind nie über 2 Prozent und die Sonne ist nahe Null. Das ist die Modularität bei der Arbeit.

Die Modularität einzelner Wind- und Solarprojekte spiegelt sich auf Systemebene wider. Das Der durchschnittliche Windpark, der im letzten Jahrzehnt gebaut wurde, beträgt 108 MW. Das Das durchschnittliche Solarprojekt beträgt 37 MW. Vergleichen Sie dies mit Kombikraftwerken (durchschnittliche Größe 700 MW), Kohle (700 MW) und Kernkraftwerken (1.670 MW). Wenn ein einzelnes Wind- oder Solarprojekt offline geschaltet wird, verliert das System einen viel besser handhabbaren Strom.

Wenn wir diese Modularität mit einem robusteren und miteinander verbundenen Netz kombinieren, können wir die geografische Vielfalt nutzen: In fast allen Fällen weht der Wind und die Sonne scheint irgendwo. Wenn wir die Verbesserungen der Wettervorhersage weiter nutzen, werden Wind und Sonne zu einer äußerst zuverlässigen Energiequelle.

Kaltes Wetter und Eisstürme stoppen Windparks nicht automatisch. Es gibt Windkraftanlagen, die regelmäßig in der Arktis betrieben werden und andere Orte mit kaltem Wetter wie Schweden weil sie für kaltes Wetter ausgelegt sind. In ähnlicher Weise gibt es in Kanada fossile Gasanlagen und im Norden Russlands Kernkraftwerke, die bei viel kälterem Wetter betrieben werden als Texas, weil sie dafür ausgelegt sind.

Letztendlich wurden die Systemausfälle, die zu Stromausfällen und Todesfällen in Texas führten, hauptsächlich dadurch verursacht, dass das System nicht für diese Bedingungen ausgelegt wurde. Das texanische Netz hat nur begrenzte Verbindungen zum Rest des Landes, nicht aufgrund eines inhärenten Merkmals der Netztechnologie, sondern aufgrund eines fehlgeleiteter Wunsch, eine Bundesregulierung zu vermeiden. Als mein Kollege Ralph Cavanaugh erklärtKalifornien war auch extremem Wetter ausgesetzt (wenn auch in Form von hohen statt niedrigen Temperaturen), musste aber nur etwa 1/40 schneiden^th von der Energie, die Texas hatte, und für einen Bruchteil der Zeit, weil das kalifornische Stromnetz fest mit dem Rest der Staaten im Westen verbunden ist.

Sie können mehr von den Lektionen aus Texas von meinen Kollegen lernen John Moore, Toba Pearlman, Alejandra Mejia Cunningham und Pierre Delforge.

Wenn wir ein System wollen, das angesichts des zunehmend unregelmäßigen Wetters, das vom Klimawandel getrieben wird, widerstandsfähig ist, müssen wir es planen und dafür bauen. Wenn wir dies nicht tun, werden wir weiterhin mit ähnlichen Katastrophen konfrontiert sein. Um diese Wetterereignisse richtig zu planen, müssen Sie sich nicht nur für erneuerbare Energien entscheiden, weil sie dazu beitragen, die mit dem Klimawandel verbundenen Wetterereignisse nicht mehr zu verschlimmern, sondern auch, weil sie aufgrund ihrer Modularität einen integrierten Zuverlässigkeitsvorteil gegenüber fossilen Ressourcen haben.

Robust verbinden Ein zunehmend erneuerbarer Erzeugungsmix und einige Speicher für eine zunehmend effiziente und flexiblere Nachfrageseite. Wir sind auf dem Weg zu einem sauberen, erschwinglichen, zuverlässigen und belastbaren Netz. Es ist nicht so einfach wie mit den Fingern zu zeigen, aber es wird die Welt tatsächlich zu einem besseren Ort für uns alle machen.

Ursprünglich veröffentlicht am NRDC Blog.