משאבי אנרגיה מתחדשת: רוח ופוטנציאל סולארי בדרום-מערב ארצות הברית

דרום מערב ארצות הברית התפתחה כנקודת חמה גלובלית לפיתוח אנרגיה מתחדשת, המונעת על ידי המשאבים הטבעיים יוצאי הדופן שלה וגאוגרפיה תומכת. Wind and Sun power, במיוחד, יש פוטנציאל עצום לשנות את הנוף האנרגיה של האזור, להפחית פליטות פחמן, להגביר את הצמיחה הכלכלית.עם שפע של אדמה פתוחה, קרידות סולרית גבוהה ודפוסי רוח עקביים, כגון טקסס, ניו מקסיקו, אריזונה, קליפורניה, ולהגדיל את הצמיחה הכלכלית, עם אתגרים נרחבים של מערכת אנרגיה מתקדמת יותר, וצמיחה טכנולוגית מתקדמת יותר, והתקדמות מודרנית, מתקדמת יותר, ומערכת אנרגיה מתקדמת יותר, מתקדמת יותר, מתקדמת יותר, מתקדמת יותר, מערכת השמש הנוכחית.

אנרגיית הרוח הפוטנציאלית

משאבי הרוח בדרום מערב ארצות הברית הם בין החזקים בעולם, במיוחד במישורים גבוהים, חולות הרים ואזורי חוף.יכולת אנרגיית הרוח של האזור גדלה במהירות במהלך העשור האחרון, בתמיכת ההתקדמות בעיצוב טורבינות, שילוב רשת ומדיניות חיובית. כדי להבין את הפוטנציאל הזה באופן מלא, חיוני לבחון את חלוקת המשאבים הגיאוגרפיים, את האבולוציה של הרוח, ואת המציאות המבצעית של חוות רחבות רוח.

מקומות חמים גיאוגרפיים ואיכות הרוח

אזורי אנרגיית רוח מרכזיים בדרום מערב מערב מערב טקסס כוללים את טקסס Panhandle ו מערב טקסס, מזרח ניו מקסיקו, רמת קולומביה באורגון ווושינגטון (לעתים קרובות מקובצים אזוריים), ובחירת רכסי הרים באריזונה ונבדה. על פי ה-FLT:0 National Renewable Energy Laboratory's Wind Maple Energy Laboratory (מפיצה) 1:1, אזורים אלה חווים באופן עקבי מהירויות רוח ממוצעות מעל 7 מטרים לשנייה ב רכזת, אשר נמצאת על פני אזורי הרוח המשתנים ברמה הגבוהה ביותר של אמריקה.

המגוון הגיאוגרפי מציע הן יתרונות והן שיקולים.מישורים אלבונדים מאפשרים מיקום טורבינות יעיל עם תנוחה מינימלית, בעוד ההר עובר רוחות ערוץ כדי להשיג מהירויות גבוהות יותר.עם זאת, מיקומים מרוחקים לעתים קרובות דורשים תשתיות שידור משמעותיות כדי לספק כוח למרכזי אוכלוסייה. Balancing משאבים איכות עם גישה שידור הוא גורם קריטי בבחירת האתר.

קידום טכנולוגיות נהיגה

טורבינות רוח מודרניות התפתחו באופן משמעותי החל מהעיצובים המוקדמים.דור הנוכחי כולל קוטרים של רוטטור מעל 150 מטרים, פעילות מהירות משתנה ומערכות בקרה מתקדמות אשר אופטימיזציה של כוח ללכוד בתנאים סוערים או נמוכים רוח. חידושים אלה הגבירו גורמים קיבולת מ -30% לפני יותר מעשור עד יותר מ -45% במקומות ראשוניים.המשרד האנרגיה של ארה"ב מדווח כי העלות המופחתה של אנרגיה הרוח צנחה על ידי כ -60% לעומת זאת, ומאפשרת יותר ויותר גבוהה יותר ויותר, 000, 000, באזורים מהירים יותר, מאשר אזורי אנרגיה, מאשר באזורים מהירים יותר, מאשר באזורים מהירים יותר, מאשר אזורי אנרגיה, מאשר אזורי אנרגיה, מאשר אזורי אנרגיה, יותר, מאשר באזורים גבוהים יותר, יותר, יותר, יותר, יותר ויותר.

Offshore רוח פיתוח לאורך החוף האוקיינוס השקט, בעוד לא ישירות בדרום מערב הפנים, גם משפיע על דינמיקות אזוריות. פלטפורמות פלורינג נבדקים עבור אתרי מים עמוקים מחוץ קליפורניה, אשר יכול לספק כוח לרשתות דרומה באמצעות קווים נוכחיים גבוהים.למרות nascent, רוח offshore יכול להשלים על משאבים החוף במהלך תקופות של רוח נמוכה.

פרויקטים נוכחיים וקיבולת מותקנת

דרום מערב הוא ביתם של כמה מן חוות הרוח הגדולות ביותר בארצות הברית.חוות רוח רוסקו בטקסס, עם יותר מ-600 טורבינות וקיבולת של 781.5 מגהוואט (MW), מדגים את הגודל שניתן להשיג באזור. בניו מקסיקו, 650 MW אל קאבו רוח החווה ואת פרויקט ענן אדום 330 מ"מ מדגיש התרחבות מתמשכת, מוביל את האומה עם כמעט 40,000 רחב של אנרגיה, אך לעתים קרובות מותקן על ידי שטח של צפון-אווירה, 000, עם יותר משגשג עם יותר מ-אווירה, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 משגשגת אדמה, 000, 000, 000 משגשגת אדמה, לאחר מכן, 000 מ"מחדשה, לאחר מכן, 000 מ"ר, 000 מ"מחדשה, 000 מ"מחדשה, 000 מ"ר עם שטח עם התרחבות שטח עם יותר מ"ר עם יותר מ"ר, 000 מ"מחדשה, 000 מ"ח, 000 מ"מחדשה, 000 מ"ח, 000 מ"מחדשה, 000 מ"מחדשה, 000 מ"מחדשה, 000 מ"מחדשה, 000 מ"מחדשה, 000 מ"מאט צפון-ידי צפון-ידי

למרות מספרים מרשימים, אנרגיית הרוח עדיין מתמודדת עם בעיות של ייצור גבוה וביקוש נמוך.שיפור אחסון סוללות ותיאום אזורי מופרסים כדי להפחית את ההפסדים האלה.לדוגמה, ה-FLT:0Energy Information Administration of EvolutionFLT:1 מציין כי מועצת הבריאות של טקסס אלקטריק (ERCOT) מיושמת את הרפורמות כדי לשלב טוב יותר את הכוח ולהקטין את הגוף.

אתגרים ואסטרטגיות מייגציה

התפתחות אנרגיית הרוח בדרום-מערב אינה ללא מכשולים. דאגות סביבתיות כוללות התנגשות ציפורים ועטלפים, פיצול בתי גידול והשפעות חזותיות על נופים נופיים.החלטות השהות משלבות יותר ויותר סקרי חיות בר ופרקטיקות ניהול הסתגלות, כגון צמצום במהלך עונות הגירה ואפקטים חזותיים על ניתוק מתואם, בנוסף, יכולת הרוח דורשת חיזוי חזק וגמישות רשתית.

אנרגיה סולארית פוטנציאלית

המשאב הסולארי בדרום מערב ארצות הברית הוא ככל הנראה הטוב ביותר במדינה, עם אי-השוויון הרגיל הישיר השנתי (DNI) מעל 6.5 ק"מ לשעה למ"ר ביום במדבר מוהאב וסורנוראן. שפע זה הופך את האזור אידיאלי עבור מערכות פוטו-וולטאיות (PV) ורכז כוח סולארי (CSP) יש פריסת אנרגיה מואצת באופן דרמטי, על ידי ירידה בעלויות חשמל ידידותיות, דרישות חשמל ארגוניות.

מזג אווירי ומיקום ראש

הפוטנציאל הסולארי הגבוה ביותר מרוכז בעמק הקיסרי של קליפורניה, דרום נבאדה, מערב אריזונה, ומישורים מדרום ניו מקסיקו על פי FLT:0EL סולרי מפות משאב סולריים FLT:1, אזורים רבים מקבלים מעל 5.0h / m2 / יום של אי-סינדה אופקית גלובלית (GHI), מדד עבור מערכות CSP, אשר עוקבות השמש, מעל פני שטח בינוני / 9.2 / יום של צפון אפריקה, מעל פני כמה אזורים אלה הם מעל פני שטח צפון אפריקה.

מיקומים המדבר מציעים שמיים ברורים ולחות אטמוספריות נמוכות, צמצום כיסוי ענן ופיזור.עם זאת, טמפרטורות גבוהות יכולות להפחית את יעילות PV; לוחות סיליקון מונוקריסטלליין לאבד כ 0.3% עד 0.5% יעילות לדרגה של 0.5% מעל 25 מעלות צלזיוס לוחות מעקב ומערכות מעקב לעזור ללכוד אור ושמירה על תפוקת בשעות אחר הצהריים החמות.

פוטו-וולטאי לעומת ריכוז כוח השמש

מערכות Photovoltaic (PV) שולטות בשוק הסולארי בשל המודולריות שלהם, ירידה בעלויות וקלות ההתקנה. .U-scale PV חוות בדרום-מערב, כגון פרויקט 579 MW Star Star בקליפורניה ופרויקט 880 MW Gemini Gemini Gemini Gemini Gemini Gemini Gemini בנבאדה, להפגין את הגדלה של מערכות PV להמיר ישירות לשמש לחשמל, ניתן לפרוס על גגות, מכוניות, וקרקעות נמוכות מאפשרות פריסה מהירה לתחזוקה.

ריכוז כוח השמש (CSP) משתמש מראות כדי להתמקד באור השמש על המקלט, יצירת חום שמניע טורבינות. בעוד CSP צמחים יקרים יותר עבור וואט מותקן, הם מציעים אחסון אנרגיה תרמי באמצעות מלח מלוטן, המאפשרת ייצור חשמל במשך שעות לאחר השקיעה. מתקני CSP לא ניתן לעזר כוללים את מערכת ייצור החשמל של איבאפה סולק חשמלי בקליפורניה (392) ואת הסהרסים בנבאדה, במיוחד כאשר הוא יכול לשרת יציבות עם CMW.

הבחירה בין PV ו- CSP תלויה במטרות הפרויקט, המיקום והצרכים ברשת. PV היא בדרך כלל יותר כלכלית עבור אנרגיה במשרה חלקית, בעוד CSP מספקת יכולת שינוי.תצורה PV-CSP היברידית מתפתחת כדרך לשלב את היתרונות של PV עם היתרונות של אחסון של CSP.

אחסון ואינטגרציה

ההתערבות הטבועה של השמש - שיאי ייצור במהלך ימי הביניים טיפות לאפס בלילה - צורך במחסני אנרגיה עבור אמינות עגולה-שעה. Lithium-ion מערכות סוללות עכשיו להיות משותף עם חוות סולאריות, עם יכולות להגיע מאות מגה-וואט-שעה. לדוגמה, בסיס חיל האוויר אדוארדס בקליפורניה מארחת 175MW / 700h-אוויר-אוויר מספק סוללות אמין, כגון סוללות אחסון לטווח ארוך, כמו סוללות אחסון אווירי, כגון סוללות אחסון לטווח ארוך.

מפעילי רשתות בדרום מערב, כולל מנהל המערכת העצמאית של קליפורניה (CAISO) ו- Western Area Power Administration (WAPA), מיושמים חיזוי מתקדם, תגובה הביקוש, ושוק מחדש עיצובים כדי להתאים לתופעה גבוהה של השמש.התיק" - רמפה תלולה בעומס נטו לאחר השקיעה - מטופלת באמצעות אחסון, צמחי גז טבעיים גמישים, ותמחור של שימוש זמן המעודד שימור הערב.

אחריות כלכלית וצמיחה

עלות PV הסולארית בקנה מידה של תועלת צנחה מ -40 סנט לקילווואט-שעה בשנת 2010 ל-4% ל- קילוואט בשנת 2024 לפרויקטים באזורי עתירי השקעות גבוהים.אשראי מס של 40% (ITC) של 30% עבור השמש והאחסון, שהורחב על ידי חוק ניכוי האינפלציה, להמשיך להניע את פריסה.

הסכמי רכישת חשמל תאגידיים (PPAs) הפכו לנהג מרכזי, עם חברות טכנולוגיה ותעשייתיות כמו אמזון, גוגל ומטאפור להתחייב ל-100% מטרות אנרגיה מתחדשות. חוזים ארוכי טווח אלה מספקים ודאות בהכנסות עבור מפתחים ומזרזים מימון.הקרקע שופעת של דרום-מערב ותפוקה סולארית גבוהה להפוך אותו לאזור מועדף עבור עסקאות כאלה.

תחזית עתיד

ההתכנסות של משאבי הרוח והאנרגיה הסולאריים, בשילוב עם מודרניזציה של אחסון ורשת, מציבה את דרום מערב ארצות הברית להוביל את המעבר הלאומי למערכת אנרגיה נמוכה פחמן.העתיד מחזיק בהתפתחויות מבטיחות במערכות היברידיות, התקדמות מדיניות ופריסה שוויונית.

מערכת Wind-Solar

שילוב הרוח והשמש באותו האתר או בתוך אותו תיק יכול לשפר את גורמי הקיבולת, להפחית את עלויות החיבור, ולספק פלט חשמל עקבי יותר.רוח בדרך כלל שיא בלילה ובאביב, בעוד שיאים סולאריים במהלך היום וקיץ. פרופילים משלימים שלהם מאפשרים צמחים היברידיים לספק עקומת אספקה שטוחה. פרויקטים כגון תחנת הכוח ההיברידי המלך באריזונה, אשר זוגות 50MW של השמש עם 50MW של רוח ו- 25 מ"מרפאים, כדי להפחית את הסוללות, כדי לשפר את הסוללות, כדי להפחית את הגורמות להפחתה של מחזורי סוללה.

מערכות היברידיות גם ליהנות מתשתית משותפת - קווי מעבר, תת-קרקעיות ומרכזי תפעול - אשר מורידים את ההוצאה הכוללת של ההון.משרד האנרגיה של ארה"ב:0Hybrid Energy Systems ResearchFLT:1 מעיד כי הקצאה משותפת יכולה להגדיל את יעילות השימוש הקרקעי ב- 30-40% בהשוואה למפעלים עומדים.

מדיניות ומגמות השקעה

מדיניות פדרלית ומדינה ממשיכה לעצב את הנוף האנרגיה המתחדשת.חוק ניכוי האינפלציה (IRA) מספק זיכויים מס לא רק לדור, אלא גם לייצור המקומי של לוחות סולאריים, רכיבי טורבינות רוח, סוללות.זה מרחיב את שרשרת האספקה במדינות דרום-מערביות כמו טקסס ואריזונה, שבו כמה מפעלים נבנות.בנוסף, תוכנית הכוח הנקי של EPA 2.0 ותקני חשמל נקיים שונים ברמה גבוהה של המדינה (למשל, 20 טרה-אפ) של חשמל יציבים, כלומר, 100%.

השקעה פרטית היא חזקה: הון סיכון וקרנות תשתיות שופכות מיליארדים לפרויקטים אנרגיה מתחדשת, שדרוגי רשת וסטארט-אפים לאחסון.דרום-מערב סביר לראות המשך התרחבות קווי שידור, כגון קו השמשה בניו מקסיקו ואריזונה, כדי לפתוח רוח מרחוק ומשאבים סולאריים.

שיקולים סביבתיים וחברתיים

פיתוח מהיר חייב לאזן השפעות אקולוגיות וקהילתיות.מערכות המדבר שבריריות, וחוות השמש יכולות לשבש צמחייה וגידולי חיות בר.מפתחים משתמשים יותר ויותר ב-grivoltaics (פאנלים סולאריים עם צמחי גידול בעלי חיים או צמחיים ידידותיים למדגם) ולהימנע מאתרים תרבותיים רגישים.

שימוש במים, במיוחד עבור צמחי CSP, הוא דאגה באזורים עקשניים.טכנולוגיות קירור יבש להפחית את צריכת המים עד 90% בהשוואה ל קירור רטוב מסורתי.מערכת PV דורש מים מינימליים לניקוי פאנל, מה שהופך אותם מתאימים יותר לאזורים דמויי בצורת.

מסקנה

בדרום מערב ארצות הברית יש שילוב יוצא דופן של משאבי רוח ושמש, אשר, כאשר בשילוב עם טכנולוגיה מודרנית ומדיניות חכמה, יכול לספק חשמל נקי, סביר ואמינה במשך עשרות שנים לבוא.חוות רוח על המישורים הגבוהים ומערך השמש במדבר כבר לעצב מחדש את תערובת האנרגיה של האזור. כמו עלויות אחסון להמשיך ליפול ומערכות היברידיות להיות נפוץ יותר, הפוטנציאל המתחדש של דרום מערב המדינה יגדל רק, להמשיך ולדאוג את היתרונות הטבעיים של הסביבה.