В журнале IEEE Access опубликована статья «On the History and Future of 100% Renewable Energy Systems Research» («Об истории и будущем исследований 100% возобновляемых энергетических систем»).
В работе, которая представляет несомненный интерес, подробно описана эволюция научных изысканий в данной области.
Первые теоретические исследования энергетических систем, в которых 100% источников энергии относятся к возобновляемым, были опубликованы ещё в 1970-х годах в ответ на нефтяной кризис, но они остались практически незамеченными. Тема начала привлекать внимание в середине 2000-х годов, и примерно с 2009 года отмечен значительный рост числа публикаций.
Методологическими вехами стали различение местных, национальных и глобальных перспектив; использование почасовых временных интервалов в моделировании; описание не только электроэнергетики, но энергетического сектора в целом; интегральные подходы, которые решают проблемы переменчивости солнечной и ветровой энергии с помощью преобразования и хранения в сочетании с управлением спросом и «секторальной синергией» (электрификация транспорта и промышленности, преобразование энергии в X и водорода в X). Новым направлением является интеграция в анализ технологий удаления углекислого газа (carbon dioxide removal, CDR).
Основной вывод подавляющего большинства исследований состоит в том, что 100%-ВИЭ системы могут обеспечивать все энергетические потребности (не только в электроэнергии) во всех регионах мира при низких затратах. Новые исследования все чаще показывают, что системы, основанные на 100% возобновляемой энергии не только технико-технологически осуществимы, но и экономически эффективны.
В настоящее время практически сформировался консенсус по поводу того, что солнечная фотоэлектрическая генерация и ветроэнергетика будут доминировать в энергетической системе будущего. На графике выше показаны объёмы выработки солнечной и ветровой энергетики в 2050 году в разных моделях.
В результате сегодня сформировано целостное видение перехода к экономике с чистыми отрицательными выбросами парниковых газов, которая может ограничить глобальное потепление 1,5°C устойчивым и экономически эффективным образом, с четко определенным углеродным балансом. Такая экономика будет основываться на 100% возобновляемой энергосистеме, подразумевающей также использование 100% ВИЭ в промышленности и технологий удаления углерода.
Первоначально исследования 100%-ВИЭ энергосистем сталкивались с сильным скептицизмом. Поэтому опубликованная работа также включает в себя ответы на серьезную критику.
Авторы выделяют направления дальнейших исследований, чтобы сделать моделирование более совершенным. В частности, речь идёт о более долгосрочных (до конца века) моделях, в которых интегрированно рассматриваются все сектора производства и потребления энергии, а также системы удаления углекислого газа. Кроме того, требуется дополнительный анализ достаточности критических материалов, чтобы можно было заранее определить потенциальные ограничения и разработать стратегии смягчения последствий.
Требуются методологические усовершенствования для оценки межгодовых изменений энергетических ресурсов, а также для геопространственного анализа взаимосвязанных регионов. Необходимы более подробные исследования, чтобы доказать возможность работы энергосистем со 100% инверторными ресурсами в асинхронном режиме работы, а также перенести эти потенциальные ограничения на модели энергосистем. Также целесообразно проведение комплексных исследований по взаимному сопоставлению разных моделей 100% возобновляемых энергосистем.
Источник: RenEn