Kalifornien kann bis 85 zuverlässig 2030 % saubere Energie erreichen, ohne Ausfälle zu riskieren – auf dem Weg zu einem 100 % sauberen Netz

Stromkrisen während der Hitzewellen in Kalifornien im August 2020 warfen Fragen darüber auf, wie zuverlässig das Stromnetz des Staates auf dem Weg zu seinem Ziel von 100 % sauberer Energie bis 2045 sein wird.

Doch neue Forschungsergebnisse liefern klare Antworten: Kalifornien kann bis 85 zuverlässig ein zu 2030 % sauberes Stromnetz erreichen mit einem vielfältigen Mix aus erneuerbaren Energien und Batterien, flexibler Nachfrage, Handel mit Nachbarstaaten und einigen bestehenden Kraftwerken – unter mehreren Ausbauannahmen und möglichen zukünftigen Bedingungen. Es stellt sich heraus, dass ein saubereres Gitter ein zuverlässigeres Gitter ist.

Staatliche Regulierungsbehörden und gewählte Beamte können diesen wichtigen Schritt in Richtung einer 100 % sauberen Energiezukunft des Staates durch politische Maßnahmen erreichen, die den vielfältigen Einsatz sauberer Energie beschleunigen, die Abhängigkeit von der Gaserzeugung verringern, Anreize für nachfrageseitige Ressourcen schaffen und die regionale Stromhandelskoordinierung mit Nachbarstaaten verbessern.

Richtlinien, um voranzukommen

Kalifornien ist international führend bei der Reduzierung der Treibhausgasbelastung und bietet gleichzeitig immer saubereren Strom für eine große und vielfältige Bevölkerung von Stromverbrauchern – 40 Millionen Menschen und die 5 weltweit^th größte Wirtschaft. Energieeffizienzmaßnahmen haben den Gesamtstromverbrauch des Staates über viele Jahre hinweg konstant gehalten, während eine Reihe von immer ehrgeizigeren Zielen verfolgt wurde Erneuerbare Portfolio-Standards haben die schnelle Einführung einer sauberen Energieversorgung aus erneuerbaren Ressourcen wie Wind und Sonne vorangetrieben.

Die Ambitionen der staatlichen Aufsichtsbehörden haben einen neuen Schub erfahren. Die California Public Utility Commission (CPUC) hat kürzlich Beschaffungsaufträge für neue saubere Ressourcen erlassen und einen neuen bevorzugten Systemplan genehmigt für seine Stromversorger mit dem Ziel, die Treibhausgasemissionen bis 38 auf 2030 Millionen Tonnen (MMT) und bis 35 auf 2032 MMT zu reduzieren und damit bis 86 eine zu 2032 % emissionsfreie Stromerzeugung zu schaffen.

Aber selbst mit diesen gestiegenen Ambitionen muss Kalifornien mehr tun, um seine Ziele für eine zuverlässige, kohlenstofffreie Zukunft zu erreichen. Eine neue technischen Bericht von Telos Energy und GridLab und begleitend Politikbericht by Energy Innovation skizziert, wie das Land dieser Herausforderung begegnen kann.

Ein neuartiger Ansatz

Der technische Bericht bietet eine neuartige Methodik, die politischen Entscheidungsträgern hilft, viele zukünftige Ressourcenportfolios und Annahmen schnell zu bewerten, um ein zukünftiges sauberes Energienetz zu sichern. Durch die Einbeziehung von Szenarien und Sensitivitäten, die die Zuverlässigkeit anhand von Details wie stündlichen Wind- und Sonnendaten untersuchen, die mit stündlichen Nachfragedaten für acht mögliche Jahre im Westen der USA abgeglichen werden, können Modellierer die Vorteile verschiedener Ressourcenportfolios relativ schnell und kostengünstig vergleichen.

Die politischen Entscheidungsträger können dann sehen, wie jedes Portfolio seinen Anteil von 75 % an erneuerbaren Ressourcen über verschiedene Jahre hinweg am effizientesten nutzt: Minimierung von Dingen wie Batterie-Round-Trip-Verlusten, die konzentrierte Nutzung von innerstaatlichen Gasressourcen und übermäßige Abhängigkeit von regionalen Nachbarn die nachfrage ist hoch.

Der technische Bericht modelliert auch wichtige „Stressbedingungen“, die die Zuverlässigkeit gefährden könnten, wie z. B. geringe Wasserkraft aufgrund von Dürre, Importbeschränkungen, Stilllegung von Gaskraftwerken, Stilllegung von Kohlekraftwerken in Nachbarstaaten, und stellte fest, dass jedes Portfolio mit 85 % sauberem Strom zuverlässig ist. Insbesondere simulierten die Modellierer die heißen Wetterbedingungen, die im August 2020 zu anhaltenden Stromausfällen führten, und stellten fest, dass ein zu 85 % sauberes Stromsystem bei einem ähnlichen Ereignis über eine ausreichende Stromversorgung verfügen würde.

Optimierung für einen ehrgeizigen Bereitstellungsplan

Dieser neuartige Ansatz ist besonders hervorzuheben, wenn man die bahnbrechende Beschleunigung des Ausbaus sauberer Energie berücksichtigt, die der Staat benötigt, um das Jahresziel von 80 % sauberer Energie für 2030 zu erreichen oder zu übertreffen. Die Modellierung verschiedener Portfolios ermöglicht es politischen Entscheidungsträgern, wichtige Kompromisse zu berücksichtigen – wie die Zuverlässigkeitsrolle von Batteriespeichern , Gas und Importe für ein überwiegend solar- und windbasiertes System sorgen und wie sich das ändert, wenn dem Portfolio beständigere Ressourcen wie Geothermie und Offshore-Wind hinzugefügt werden.

Die Untersuchung der Zuverlässigkeitsleistung verschiedener Ressourcenportfolios unter wichtigen Stressfaktoren ermöglicht eine effizientere Beschaffung, nachdem die vorgeschlagenen Portfolios alle regulatorischen Hürden durchlaufen haben.

Ein typisches Beispiel: Das oben gezeigte „Ressourcenvielfalt“-Portfolio des technischen Berichts reduziert die Notwendigkeit, möglichst viele Solar- und Onshore-Windparks zu bauen, verringert die Energieverluste beim Umlauf von Batteriespeichern und verlässt sich weniger auf Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen für die Zuverlässigkeit. Dies geschieht durch die Einbeziehung bedeutender neuer Offshore-Wind- und Geothermie-Erzeugungsressourcen, die konsistenter Strom produzieren und andere erneuerbare Energien ergänzen, jedoch zu einem höheren Preis. Durch das Hinzufügen einer erheblichen Bedarfssteuerung zum Mix wird der Bedarf an großen Batteriespeichern ausgeglichen. Die Modellierung von GridLab und Telos hebt die nicht kostenbezogenen Zuverlässigkeitsvorteile der Ressourcendiversifizierung hervor und kann ein wertvolles Instrument für alle Staaten sein, die auf Ziele für sauberen Strom hinarbeiten.

Als kalifornische Energieagenturen und deren Netzbetreiber CAISO weiter umsetzen In die staatliche Agenda für saubere Energie sollten sie den neuartigen Ansatz des technischen Berichts einbeziehen, um eine breitere Palette von Portfolios zu bewerten und gleichzeitig die enge Zusammenarbeit in Bezug auf Zuverlässigkeit und Beschaffung fortzusetzen, die sie seit den Hitzewellen im August 2020 gezeigt haben.

Spezifische Bemühungen zur Planung des zukünftigen Einsatzes von Offshore-Windenergie und zur direkten Vorgabe der Beschaffung diverserer Erzeugungsressourcen wie sauberer, fester erneuerbarer Energien (typischerweise Geothermie) und Langzeitspeicherung können nützlich sein, aber die Berichte weisen darauf hin, wie dies organischer und transparenter erfolgen könnte. Diese Art der Analyse würde die jüngsten der CPUC ergänzen gesteigerte Ambitionen in der Ressourcenplanung und die neue weitsichtige CAISO 20-Jahres-Übertragungsausblick.

Eine gerechtere Zukunft durch ein saubereres Netz

Ein gerechter Übergang zu sauberem Strom hängt von Investitionen und der Schaffung von wirtschaftlich tragfähigen Märkten ab Portfolios für saubere Energie die dazu beitragen, Erdgaseinheiten stillzulegen, die den am stärksten von Umweltverschmutzung belasteten Gemeinden Kaliforniens schaden. Ein gerechter Übergang für betroffene Gemeinschaften umfasst auch die Stärkung der Widerstandsfähigkeit der Gemeinschaft, den Aufbau sauberer Ressourcen mit arbeitsplatzbezogenen und wirtschaftlichen Vorteilen und die Nutzung lokaler Beratung bei der Auswahl neuer Investitionen.

Die zahlreichen Szenarien der technischen Studie ergaben, dass das Stromnetz des Bundesstaates auch nach der Stilllegung von 11.5 Gigawatt (GW) oder etwa einem Drittel der bestehenden Gaskapazität Kaliforniens zuverlässig wäre. Obwohl es den Rahmen der technischen Studie sprengen würde, empfiehlt der begleitende Politikbericht, bis spätestens 2030 stillgelegte Gasanlagen in der Nähe oder in benachteiligten Gemeinden zu priorisieren und gleichzeitig die Abhängigkeit des Staates von Gas so schnell wie möglich zu beseitigen. Einige Agenturen, einschließlich der CPUC, haben einige Fortschritte bei Inklusion und Umweltgerechtigkeit gemacht, aber ins Stocken geratene Bemühungen, Gas zurückzuziehen zeigen, dass noch mehr zu tun ist.

Staatliche Behörden und politische Entscheidungsträger müssen sich auf die eigentlichen Ursachen der fortgesetzten Verwendung von Erdgas in Kalifornien konzentrieren und einen Plan für dessen schrittweise Abschaffung entwickeln. Dies erfordert eine erneute Prüfung, wie neue Portfolios sauberer Energie und die Nutzung nachfrageseitiger Ressourcen Erdgas ersetzen könnten, indem sie einen Zuverlässigkeitswert auf System- und lokaler Ebene bieten.

Planer sollten die Ressourcenvielfalt verdoppeln

Anhand von Erkenntnissen aus der technischen Studie zeigt der Strategiebericht, wie ein vielfältigeres Set sauberer Ressourcen dem sich schnell verändernden Stromnetz des Staates noch bedeutendere Vorteile bieten kann. Zu diesen Vorteilen gehören ein geringerer Landnutzungs- und Übertragungsbedarf, eine bessere Realisierbarkeit der Ziele für saubere Elektrizität, geringere Auswirkungen auf benachteiligte Gemeinden und eine erhöhte Widerstandsfähigkeit.

Ressourcendiversität kann viele Formen annehmen: Bereitstellung von Ressourcen (z. B. Offshore-Windenergie, Erdwärme oder verteilte Solarenergie), Ressourcenstandort (verschiedene Standorte können komplementäre Profile bieten), Nachfrageflexibilität und engere Koordinierung mit Nachbarstaaten. Die technische Studie zeigt, dass importierter Strom von diesen Nachbarn oft eine Schlüsselrolle beim Netzausgleich spielt. Angesichts des Ergebnisses der Studie, dass Stromreserven im gesamten Westen verfügbar sind, wenn Kalifornien sie benötigt, wird eine engere Koordinierung es Kalifornien ermöglichen, sich sicherer auf seine Nachbarn zu verlassen.

Der beschleunigte Übergang zu sauberer Energie in Kalifornien ist eine Chance

Das Vorantreiben der kalifornischen Transformation zu sauberer Energie stellt viele Herausforderungen dar, um das Licht weiter am Laufen zu halten, z Notstrom, müssen aber aufgeladen werden.

Diese Transformation bietet jedoch auch unglaubliche Möglichkeiten durch intelligentere Planung und Politik wie die Bekämpfung des Klimawandels, die Verbesserung der Luftqualität in benachteiligten Gemeinden, die Einführung neuartiger Ansätze zur Bewertung der effektivsten Kombination sauberer Stromressourcen und die Schaffung einer Arena für alle Arten von technologischen Innovationen , und Aufbau eines widerstandsfähigeren Netzes, das ein Modell für andere Staaten und Länder sein wird.