Un nuevo estudio del Laboratorio Nacional de Energía Renovable NREL del Departamento de Energía de los Estados Unidos DOE utilizó capacidades informáticas de alto rendimiento y herramientas de visualización innovadoras para modelar, con un detalle sin precedentes, cómo la red eléctrica del este de los Estados Unidos podría funcionar operativamenteacomodar niveles más altos de generación eólica y solar fotovoltaica. El análisis consideró escenarios de hasta 30 por ciento de penetración anual de energía eólica y solar.
Mientras que estudios anteriores han investigado operaciones en intervalos de una hora, el Estudio de Integración de Generación Renovable del Este de NREL ERGIS analizó un año de operaciones a intervalos de 5 minutos, el mismo intervalo en tiempo real utilizado por los operadores de la red para programar recursos.
"Al modelar el sistema de energía en profundidad y detalle, NREL ha ayudado a restablecer la conversación sobre cuán lejos podemos llegar operacionalmente con energía eólica y solar en uno de los sistemas de energía más grandes del mundo", dijo Charlton Clark, del Departamento de EnergíaEl director del programa del DOE para el estudio ". La publicación del modelo de costo de producción, los datos subyacentes y las herramientas de visualización junto con el informe final reflejan nuestro compromiso de brindar a los planificadores, operadores, reguladores y otros sistemas de energía las herramientas para anticipar y planificar operaciones y otros aspectos importantescambios que pueden ser necesarios en algunos futuros de energía más limpia "
Para el estudio, NREL produjo un modelo de alta resolución de toda la interconexión oriental, incluido Canadá, un importante socio comercial de energía con los Estados Unidos. NREL modeló más de 5.600 generadores de electricidad y más de 60.000 líneas de transmisión en un sistema de energía queabarca desde Florida hasta Maine y partes de Canadá y hasta el oeste de Nuevo México.
ERGIS consideró cuatro escenarios hipotéticos para analizar cómo podría funcionar la Interconexión del Este en 2026, cuando el sistema de energía podría tener una generación de energía significativamente menor a partir de combustibles fósiles. Los escenarios varían de acuerdo con la forma en que se utilizan el viento, la energía solar y el gas natural para reemplazar elgeneradores de combustibles fósiles. Los escenarios también difieren según la cantidad de nuevas líneas de transmisión que se asuman. Las simulaciones ocurren en un marco de modelado que refleja el compromiso de unidad de seguridad restringida SCUC y el proceso de despacho económico SCED utilizado por los operadores del sistema.y SCED determinan la operación del sistema de energía de acuerdo con una variedad de restricciones, incluidos los costos marginales y los requisitos de reserva de operación definidos. Los costos de capital, el uso de la tierra y la ubicación, el diseño del mercado, el gasoducto y otros factores que deberían abordarse enno se consideraron los escenarios. Este estudio tampoco analizó todos los aspectos de confiabilidad considerados por los planificadores del sistema y los operadoreseradores, incluida la dinámica del sistema y el flujo de alimentación de CA.
"Nuestro trabajo proporciona a los operadores de sistemas de energía y a los reguladores información sobre cómo podría funcionar la interconexión oriental en escenarios futuros con más energía eólica y solar", dijo Aaron Bloom, líder del proyecto NREL para el estudio ERGIS. "Más importante aún, estamos compartiendo nuestrodatos y herramientas para que otros puedan realizar su propio análisis "
Entre otros hallazgos, ERGIS muestra que a medida que aumenta la generación de energía eólica y solar :
El funcionamiento de las fuentes de energía tradicionales como el carbón, el gas natural y la energía hidroeléctrica cambia: se sube o baja más rápidamente para adaptarse a las variaciones estacionales y diarias de energía eólica y solar a fin de mantener el equilibrio entre la demanda y la oferta., los generadores tradicionales probablemente operarían por períodos más cortos de tiempo, ya que los recursos eólicos y solares satisfacen más la demanda de electricidad. Los flujos de energía a través de la interconexión oriental cambian más rápidamente y con mayor frecuencia. Durante los períodos de alta generación eólica y solar p. ej.,40 por ciento o más de la carga diaria, las regiones modelo se comercializan con frecuencia y en grandes volúmenes de acuerdo con los nuevos patrones de carga neta. Los cambios regulatorios, la innovación en el diseño del mercado y los procedimientos operativos flexibles son importantes para lograr mayores niveles de energía eólica y solar.de operaciones a un nivel de 5 minutos, ERGIS muestra que el sistema de energía puede cumplir cargas con recursos variables, como la energía eólica y solar, en una variedad de condiciones extremas.Sin embargo, la viabilidad técnica depende de que otros operadores de transmisión y generación brinden los servicios necesarios de rampa, energía y capacidad;cambios en el diseño del mercado mayorista;y varios gastos de capital, todos los cuales tendrán implicaciones financieras y de otro tipo que pueden necesitar ser abordados y que quedaron fuera de este estudio.
Datos rápidos del análisis
La penetración máxima de energía eólica y solar fue del 60% en un intervalo de cinco minutos. La reducción máxima anual de energía eólica y solar fue del 6,2%. La generación de energía eólica y solar dio como resultado una reducción del 30% en la generación y el compromiso del carbón y el gas naturalplantas en los escenarios eólicos y solares. Sobre el escenario de referencia, las emisiones de CO2 se redujeron hasta en un 33 por ciento anual en nuestros escenarios eólicos y solares.
Supercomputadora peregrina: energía para un futuro energético eficiente e integrado
NREL desarrolló nuevos enfoques analíticos y de modelado que se ejecutaron usando Peregrine, la supercomputadora ultraeficiente del laboratorio. Peregrine tiene un rendimiento máximo de 2.25 petaflops 2.25 millones de billones de cálculos por segundo. Esa combinación de potencia informática y técnicas de modelado innovadoras permitieron NRELpara eliminar los supuestos simplificadores incluidos en otros modelos de sistemas de energía, aumentar la fidelidad de los resultados modelados y reducir el tiempo de procesamiento para los cálculos de ERGIS de 19 meses en una computadora de escritorio a 19 días. El equipo de ERGIS también aprovechó los recursos adicionales en los Sistemas de Energía de NRELFacilidad de integración.
"Desarrollamos herramientas de visualización que nos permiten ver cómo se mueve la energía a través de la cuadrícula en el espacio y el tiempo, y a través de esas herramientas pudimos ver patrones y eventos que no eran visibles en los puntos y las parcelas de datos estáticos", dijo Bloom.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Energía Renovable . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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