США срочно нужна более крупная энергосистема. Вот быстрое решение.

Одним из самых больших препятствий на пути расширения чистой энергетики в Соединенных Штатах является отсутствие линий электропередачи. Строительство новых линий электропередачи может занять десятилетие или даже больше из-за задержек с выдачей разрешений и сопротивления местного населения. Но может быть более быстрое и дешевое решение. согласно двум отчетам, опубликованным во вторник.

Замена существующих линий электропередач кабелями, изготовленными из самых современных материалов, может примерно удвоить мощность электросети во многих частях страны, освободив место для гораздо большего количества энергии ветра и солнца.

Этот метод, известный как «усовершенствованное восстановление проводников», широко используется в других странах. Но многие американские коммунальные предприятия не спешат внедрять эту технологию из-за незнания технологии, а также из-за нормативных и бюрократических препятствий, как обнаружили исследователи.

«Мы были очень удивлены тем, насколько велико увеличение мощности можно получить с помощью восстановления проводника», — сказал Амол Фадке, старший научный сотрудник Калифорнийского университета в Беркли, который участвовал в подготовке одного из отчетов, опубликованных во вторник. Работая с консалтинговой фирмой GridLab, исследователи из Беркли рассмотрели, что произойдет, если усовершенствованные методы восстановления проводников получат широкое распространение.

«Это не единственное, что нам нужно сделать для модернизации сети, но это может стать важной частью решения», — сказал доктор Фадке.

Сегодня большинство линий электропередачи состоят из стальных сердечников, окруженных алюминиевыми жилами, и эта конструкция существует уже столетие. В 2000-х годах несколько компаний разработали кабели, в которых использовались меньшие по размеру и более легкие сердечники, такие как углеродное волокно, и которые могли удерживать больше алюминия. Эти усовершенствованные кабели могут выдерживать вдвое больший ток, чем старые модели.

Замену старых линий можно произвести относительно быстро. В 2011 году компании AEP, коммунальному предприятию в Техасе, срочно потребовалось обеспечить больше электроэнергии в долине Нижнего Рио-Гранде, чтобы удовлетворить резкий рост населения. Приобретение земли и разрешений, а также строительство опор для новой линии электропередачи заняло бы слишком много времени. Вместо этого АЭП заменено 240 миль проводов на существующей линии с усовершенствованными проводниками, что заняло менее трех лет и увеличило пропускную способность линий на 40 процентов.

Исследователи обнаружили, что во многих местах модернизация линий электропередачи с использованием современных проводников может почти удвоить пропускную способность существующих коридоров электропередачи менее чем за половину затрат на строительство новых линий. Если бы коммунальные предприятия начали развертывать современные проводники в общенациональном масштабе — заменяя тысячи миль проводов — они могли бы добавить в четыре раза больше пропускной способности к 2035 году, чем они сейчас собираются сделать.

Это позволит использовать гораздо больше солнечной и ветровой энергии в тысячах проектов. которые были предложены, но не могут быть реализованы потому что местные сети слишком забиты, чтобы вместить их.

Установка современных проводников — многообещающая идея, но остаются вопросы, в том числе, сколько дополнительных ветровых и солнечных электростанций можно построить рядом с существующими линиями, — сказал Синджини Менон, вице-президент по управлению активами и пожарной безопасности в компании Southern California Edison, одной из крупнейших в стране коммунальные услуги. По ее словам, энергетическим компаниям, вероятно, все равно придется построить множество новых линий, чтобы добраться до более отдаленных ветреных и солнечных районов.

«Мы согласны с тем, что современные проводники будут очень и очень полезны», — сказала г-жа Менон, чья компания уже приступила к реализации нескольких проектов по восстановлению проводников в Калифорнии. «Но как далеко мы сможем зайти? Присяжные еще не определились.

Эксперты в целом сходятся во мнении, что медленное строительство электросетей является ахиллесовой пятой перехода к более чистой энергетике. По оценкам Министерства энергетики, национальная сеть линий электропередачи может потребоваться расширение на две трети или более к 2035 году для достижения целей президента Байдена по обеспечению страны экологически чистой энергией.

Но строительство линий электропередачи стало жестоким утомительным занятием, и разработчикам может потребоваться десятилетие или больше, чтобы проложить новую линию через несколько округов, получить разрешения от множества различных агентств и рассмотреть судебные иски об испорченных видах или нанесении ущерба экосистемам. В прошлом году Соединенные Штаты добавили всего лишь 251 миля высоковольтных линий электропередачичисло, которое снижается в течение десятилетия.

Климатические ставки высоки. В 2022 году Конгресс одобрил выделение сотен миллиардов долларов на солнечные панели, ветряные турбины, электромобили и другие экологически чистые технологии для борьбы с глобальным потеплением в рамках Закона о сокращении инфляции. Но если Соединенные Штаты не смогут быстрее добавить новые мощности передачи, это приведет примерно к половине сокращения выбросов, ожидаемого от этого закона. может не осуществитьсяобнаружили исследователи из проекта REPEAT, возглавляемого Принстоном.

Сложность строительства новых линий побудила многих экспертов в области энергетики и представителей отрасли искать способы выжать больше из существующей сети. Это включает «сетевые технологии» такие как датчики, которые позволяют коммунальным предприятиям передавать больше энергии по существующим линиям, не перегружая их, и расширенные средства управления, которые позволяют операторам уменьшать перегрузки в сети. Исследования показали, что эти методы могут увеличить пропускную способность сети на 10–30 процентов при низких затратах.

Такие страны, как Бельгия и Нидерланды, широко используют современные проводники, чтобы интегрировать больше энергии ветра и солнца, сказала Эмилия Хойкевич, один из авторов отчета Беркли.

«Мы поговорили с тамошними проектировщиками системы электропередачи, и все они сказали, что это не составляет труда», — сказала г-жа Хойкевич. «Часто сложно получить новые права проезда для линий, а восстановление проводки происходит намного быстрее».

Если замена проводки настолько эффективна, почему больше коммунальных предприятий в Соединенных Штатах не делают этого? Этот вопрос был в центре внимания второго отчета, опубликованного во вторник некоммерческой организацией GridLab и Energy Innovation.

Одной из проблем является фрагментированная природа электроэнергетической системы Америки, которая на самом деле представляет собой три сети, которыми управляют 3200 различных коммунальных предприятий, и сложную мозаику региональных планировщиков и регулирующих органов. Это означает, что новые технологии, требующие тщательного изучения и переподготовки работников, иногда распространяются медленнее, чем в странах, где всего несколько сетевых операторов.

«Многие коммунальные предприятия не склонны к риску», — сказал Дэйв Брайант, технический директор CTC Global, ведущего производителя современных проводников, у которого есть проекты в более чем 60 странах.

В докладе также отмечается, что существуют несовпадающие стимулы. Из-за способа оплаты коммунальных услуг у них часто больше финансовых стимулов строить новые линии, чем модернизировать существующее оборудование. И наоборот, некоторые регулирующие органы опасаются более высоких первоначальных затрат на современные проводники, даже если они окупаются в долгосрочной перспективе. У многих коммунальных предприятий также мало мотивации сотрудничать друг с другом в долгосрочном планировании передачи электроэнергии.

«Самым большим препятствием является то, что отрасль и регулирующие органы по-прежнему придерживаются краткосрочного реактивного мышления», — сказал Кейси Бейкер, старший менеджер программы GridLab. «Но сейчас мы живем в эпоху, когда нам нужно, чтобы сеть росла очень быстро, а наши существующие процессы не соответствуют этой реальности».

Возможно, в некоторых местах ситуация начинает меняться. В Монтане компания Northwestern Energy недавно заменила часть устаревшей линии на современные проводники, чтобы снизить риск лесных пожаров — новая линия меньше провисала от жары, что уменьшало вероятность ее контакта с деревьями. Законодатели Монтаны довольны результатами принял законопроект это дало бы коммунальным предприятиям финансовые стимулы для установки современных проводников. Законопроект в Вирджинии потребуются коммунальные услуги рассмотреть технологию.

Со спросом на электроэнергию начинает расти впервые за два десятилетия из-за новых центров обработки данных, заводов и электромобилей, создающих узкие места в сети, многие коммунальные предприятия перестают проявлять настороженность в отношении новых технологий.

«Мы наблюдаем гораздо больший интерес к технологиям улучшения энергосистемы, будь то восстановление проводников или другие варианты», — сказал Педро Писарро, президент и исполнительный директор Edison International, калифорнийской энергетической компании, и председатель Электрического института Эдисона. , коммунально-торговая организация. «Есть ощущение срочности».