Учёные занимались исследованием макросети между восточной и западной частью США

Согласно новому исследованию, проведённому специалистами Государственного Университета Айова, создание «макросети», которая обеспечит увеличение объёма передаваемой электроэнергии между востоком и западом США, окупиться с лихвой. Как сообщается, сейчас эти две самые крупные электрические сети на планете связаны семью небольшими нитями. В техническом плане эти нити являются прямыми высоковольтными соединениями постоянного тока. Их пропускная способность составляет 1,32 ГВт.

Восточная электросеть имеет генерирующие мощности 700 ГВт, а западная – 250 ГВт. Поэтому обмен электроэнергией между ними на уровне 1,32 ГВт – это совсем немного. Учёные в своём исследовании задают вопрос, а если между двумя сетями были бы более крупные каналы связи? Что будет, если расширить возможности по обмену электроэнергией. Их интересовало, можно ли перемещать ветроэнергетические мощности штата Айова или солнечную энергию южных штатов перемещать в другие регионы. Может ли западная часть помочь удовлетворить пиковый сброс восточного побережья. Основным вопросом, который их интересовал, окупятся ли затраты на создание подобных соединений. Исследователи отвечают на этот вопрос утвердительно.

Свои выводы они делают на основе исследования межсетевого соединения, которое стоит 1,5 млн $. Оно было запущено в рамках инициативы по модернизации сети стоимостью 220 млн $ министерством энергетики США. Эта инициатива была озвучена в январе 2016 года. Инженеры из Университета штата Айова поделились своими первыми выводами ещё вовремя симпозиума 2018 года, а также в недавнем исследовании.
 

Улучшенное моделирования макросети

Специалисты из университета штата Айова внесли свой вклад в проект по компьютерному моделированию макросети. Они построили модель расширения мощностей, которая имитирует усовершенствования в области генерации и передачи электроэнергии на 15 лет вперёд. Моделирование включило в себя четыре проекта для передачи электроэнергии между восточной и западной сетями, а также 8 сценариев генерации электроэнергии, отличающиеся стоимостью передачи. В моделировании учитывалась генерация электроэнергии из возобновляемых источников, цены на газ и вывод из эксплуатации существующих электростанций.

В моделях для штата Айова инженеры спроектировали процесс модернизации сети до 2038 года. Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии министерства энергетики США в Колорадо использовали данные до 2038 года для создания почасовой модели распределения электроэнергии в течение одного года.

В своём резюме исследователи пишут, что моделирование показывает отношение выгоды к затратам на уровне 2,5. В результате ожидается значительное увеличение пропускной способности между двумя сетями. За счёт использования генерирующих мощностей двух регионов достигается более высокая гибкость. Один из авторов исследования — Джеймс МакКэлли (James McCalley) утверждает, что на каждый вложенный доллар инвестор получит до 2,5$ отдачи. МакКэлли говорит, что потребуется примерно 50 млрд $ для создания макросети из двух электросетей США.
 

Определение окупаемости

Здесь исследователи говорят, что выгода от вложений в создание макросети будет зависеть от пропускной способности. Чем оно больше, тем выше будет прибыль. Исследователи пишут, что перекрёстная передача энергии окупается сама по себе. По их мнению, это будет особенно актуально в будущем, когда уровень выработки возобновляемой энергии превысит 40%. По мере роста передачи электроэнергии по создаваемым магистралям будет увеличиваться прибыль и снижаться время окупаемости вложений.

МакКэлли говорит, что окупаемость макросети может достигаться тремя основными способами.

• В течение суток в разных частях страны пиковое потребление происходит в различное время. С помощью макросети это пиковое потребление может обеспечиваться при подключении ресурсов других регионов.
• По мере вывода из строя газовых угольных электростанций макросеть позволит совместно использовать ветровую и солнечную энергию по всей территории страны. Например, на среднем западе есть хорошие ветрогенерирующие мощности, но людей там живёт немного. Поэтому МакКэлли с помощью макросети предлагает передавать избыточную энергию в другие штаты.
• Коммунальным предприятиям придётся наращивать избыточные мощности, чтобы обеспечить пиковый спрос на электроэнергию. Наличие ресурсов макросети может помочь в уменьшении пиковой мощности, которую необходимо строить в определённом месте.

Кроме того, макросеть поможет в преодолении различных стихийных бедствий, когда нарушается работа генерирующих мощностей в определённом регионе. Всё это делает работу электрической сети более надёжной и устойчивой. По мнению МакКэлли, основной преградой в строительстве такой макросети является отсутствие политических решений. Всё остальное, включая инвестиции и технические сложности, вполне можно преодолеть. Исследователи утверждают, что подобное решение имеет свои плюсы и минусы, но они есть у любой системы. А макросеть, по их мнению, является коммерческим жизнеспособной.