Когда я возвращаюсь домой в душный летний вечер, первым делом первым делом включаю кондиционеры в окнах на полную мощность.
Жители города, района и, возможно, всей области поступают точно так же. А заодно включают телевизор и аэрогриль, чтобы начать готовить ужин. Эта простая рутина может показаться незначительной, но она оставляет заметный след в работе электросети.
Ранние вечерние часы лета — это, как правило, время максимального потребления электроэнергии. И огромная часть этой мощности уходит на системы охлаждения, которые обеспечивают нам безопасность и комфорт. Эта проблема настолько серьезна для коммунальных служб и операторов сетей, что некоторые компании пытаются вывести на рынок новые технологии охлаждения, способные аккумулировать энергию в другое время для использования в часы пиковой нагрузки. Об этом я подробно рассказывал в своем последнем материале.
Давайте разберемся, почему этот максимальный суточный показатель является критически важным при планировании поддержания света (и кондиционирования) при одновременном оздоровлении нашей энергетической системы.
В регионах, где кондиционирование распространено, например, в некоторых частях США, на бытовое охлаждение может приходиться более 70% пиковой нагрузки жилого сектора в жаркие дни, согласно данным Международного энергетического агентства (МЭА). Неудивительно, что коммунальщики иногда рассылают обращения с просьбой снизить использование кондиционеров во время волн жары.
Весь этот спрос накапливается. Достаточно взглянуть на данные Независимого системного оператора Калифорнии (CAISO), который контролирует работу электрогенерации и передачи в штате. Возьмем, к примеру, понедельник, 5 августа. Минимальное потребление энергии, около четырех часов утра, составляло примерно 25 000 мегаватт. Пик, около шести вечера, достиг 42 000 мегаватт. За этой огромной разницей между ранним утром и вечерним пиком стоит многое, но значительная часть приходится именно на кондиционеры.
Эти летние вечера часто демонстрируют самые высокие нагрузки на сеть за весь год, поскольку системы охлаждения, вроде моих оконных блоков, являются настоящими «энергетическими обжорами». В зимние дни, как правило, колебания меньше, и небольшие пики наблюдаются и утром, и вечером, что можно отнести на счет систем отопления. (Подробнее о том, как это различается по США, читайте в этой статье Управления энергетической информации).
С климатической точки зрения, этот ранний вечерний пик летом крайне неудобен по времени, поскольку он совпадает с моментом, когда выработка солнечной энергии начинает стремительно снижаться. Это пример одной из давних проблем некоторых возобновляемых источников электроэнергии: они могут быть доступны, но не всегда доступны в нужное время.
У операторов сетей часто нет роскоши выбора, как удовлетворить спрос — они берут то, что могут получить, даже если это означает запуск электростанций на ископаемом топливе, чтобы удержать свет. Так называемые пиковые электростанции обычно используются для удовлетворения максимального спроса, и они, как правило, дороже и менее эффективны, чем другие электростанции.
Аккумуляторы начинают приходить на помощь, о чем я писал в этой рассылке несколько месяцев назад. По данным CAISO, 16 апреля системы накопления энергии стали крупнейшим источником электроэнергии в сети сразу после 7 вечера по местному времени. Но до полного решения проблемы пикового спроса аккумуляторам еще далеко — при более высоких летних нагрузках газовые ТЭЦ в августе работают на гораздо больших мощностях, чем в апреле, поэтому летние вечерние рутины в Калифорнии обеспечиваются ископаемым топливом.
Нам все еще необходимо гораздо больше систем хранения энергии в сети, а также другие источники низкоуглеродной электроэнергии, такие как геотермальная, гидроэнергетика и атомная, чтобы помочь в эти часы высокого спроса. Однако растет и интерес к системам охлаждения, которые могут выступать в качестве собственных аккумуляторов.
Растет число технологий, делающих именно это — цель состоит в том, чтобы заряжать системы электричеством в периоды низкого спроса или когда возобновляемые источники в избытке. Затем они смогут обеспечивать охлаждение в часы пикового спроса, не создавая дополнительной нагрузки на сеть. Ознакомьтесь с моим полным материалом, чтобы узнать больше о том, как они работают, и насколько развиты эти решения.
По мере потепления планеты и увеличения числа установок кондиционеров мы рискуем упереться в пределы возможностей сети. Даже если генерационные мощности не будут исчерпаны, экстремальная жара и высокие нагрузки могут угрожать оборудованию линий электропередач.
Хотя призыв поднять температуру термостата на пару градусов может быть временным решением в самые жаркие дни, наличие технологий, позволяющих нам более гибко подходить к использованию энергии и времени ее потребления, может стать ключом к сохранению безопасности и комфорта, даже когда летние ночи становятся все жарче.
Прочитайте остальную часть «Искры»
Связанное чтение
Кондиционирование можно считать героем-антигероем в борьбе с изменением климата: оно помогает нам адаптироваться к потеплению мира, но само способствует этому потеплению за счет колоссального спроса на энергию, как я писал в одной из рассылок в прошлом году.
Аккумуляторы могут стать ключом к удовлетворению пикового спроса на электроэнергию — и они уже начинают оказывать влияние, о чем я рассказывал в начале этого года.
Ещё кое-что
Растущее число компаний в Китае хочет питать парки велосипедов не от аккумуляторов, а от водорода. Однако реакция пользователей неоднозначна: они жалуются на проблемы с запасом хода. Подробнее в последнем материале моего коллеги Зеи Янга.
Частично растущий интерес к водороду связан с опасениями по поводу безопасности литий-ионных батарей. Нью-Йорк пытается сделать электровелосипеды безопаснее, разворачивая станции для замены аккумуляторов в городе. Вся необходимая информация об этой программе — в моем майском материале.
Следим за климатом
Крупная компания в сфере возобновляемой энергетики представила первый в своем роде робот для установки солнечных панелей. Компания утверждает, что Maximo может монтировать панели в два раза быстрее человека и с вдвое меньшими затратами. (New York Times)
В первом полугодии 2024 года Европейский союз получил больше электроэнергии от солнца и ветра, чем от ископаемого топлива. Реформы разрешений и вторжение России в Украину — два фактора, способствующих росту возобновляемых источников. (Canary Media)
Шаг в тень может снизить ощущаемую температуру на десятки градусов. Городам следует искать не только деревья для создания тени. (The Atlantic)
Ознакомьтесь с этими интерактивными графиками, показывающими, как каждый штат США получает свою электроэнергию и как это изменилось за последние два десятилетия. Для меня сюрпризами стали Южная Каролина и Айова. (New York Times)
Продажи электромобилей в Германии продолжают падение, снизившись на 37%. Затяжной спад произошел после того, как в прошлом году страна отменила субсидии, поддерживавшие электромобили. (Bloomberg)
Дым от лесных пожаров может негативно сказываться на здоровье. Защитите себя, оставаясь дома в дни плохого качества воздуха, носите маску и — особенно — избегайте физических упражнений на улице. (Wired)
→ Я обсуждал новое исследование, которое будет отслеживать состояние здоровья выживших в результате прошлогоднего пожара на Мауи, а также другие научные новости недели, в последнем выпуске Science Friday. (Science Friday)
Новый законопроект, проходящий через Конгресс США, может упростить строительство проектов в области возобновляемой энергетики — но и некоторых проектов на ископаемом топливе тоже. Вот почему растущее число экспертов в области энергетики поддерживает эти реформы разрешительной документации, несмотря на уступки нефти и газу. (Heatmap)
Камала Харрис выбрала Тимом Уолза своим кандидатом в вице-президенты. Губернатор Миннесоты привносит опыт в области климата в этот список, включая закон, требующий от коммунальных служб достижения 100% возобновляемой энергии к 2040 году. (Grist)
