スタンフォード主導の研究により、海水淡水化プラントから廃水処理施設に至る水道システムが、再生可能エネルギーをより手頃な価格で信頼性の高いものにするのにどのように役立つのかが明らかになりました。の勉強、9月27日に掲載されました自然の水は、電力網の供給と需要のバランスを保つために、水道システムがエネルギー使用をどのように調整できるかを測定するためのフレームワークを示しています。

「ネットゼロに到達しようとするなら、需要側のエネルギーソリューションが必要であり、水道システムはほとんど未利用の資源である」と研究主著者で環境工学博士のアクシャイ・ラオ氏は述べた。スタンフォード工学部の学生。

「私たちの手法は、水道事業者やエネルギー管理者が、脱炭素化と水の信頼性という目標を同時に達成するために、これらのインフラシステムをどのように調整するかについて、より適切な意思決定を行うのに役立ちます。」

グリッドへの依存度が高まるにつれて再生可能エネルギー風力や太陽光などのエネルギー源の増加により、エネルギーの供給と需要のバランスがより困難になります。通常、これにはバッテリーなどのエネルギー貯蔵技術が役立ちますが、バッテリーは高価です。代替案は、送水および処理プロバイダーなどの大容量消費者による需要側の柔軟性を促進することです。

ラオ氏とその共著者らによると、全国の電力の最大5%を使用する水道システムは、リアルタイムのエネルギー需要に合わせて動作を調整することで、電池と同様の利点を提供できる可能性があるという。

柔軟性を実現するフレームワーク

この可能性の実現を支援するために、研究者らは、送電網運営者と水道システム運営者の観点から水道システムにおけるエネルギーの柔軟性の価値を評価するフレームワークを開発しました。

このフレームワークは、これらの値を他のグリッドスケールのエネルギー貯蔵ソリューションと比較します。リチウムイオン電池エネルギー需要が低い期間に電力を蓄え、需要がピークになる期間に電力を放出します。このフレームワークでは、信頼性リスク、コンプライアンス リスク、重要なインフラストラクチャ システムを使用してエネルギーの柔軟性を実現することに関連する資本アップグレード コストなど、さまざまな要因も考慮されています。

研究者たちは、海水淡水化プラント、配水システム、および設備でその方法をテストしました。廃水処理場。彼らはまた、カリフォルニア、テキサス、フロリダ、ニューヨークの電力会社のさまざまな料金体系と電気料金の影響も調査しました。

これらのシステムは需要のピーク時にエネルギー使用量を最大 30% シフトすることができ、大幅なコスト削減と送電網への負担の軽減につながることがわかりました。海水淡水化プラントは、回収する水の量を調整したり、電気料金が高いときに特定の操業を停止したりすることで、この種のエネルギーの柔軟性に対する最大の可能性を示しました。

研究者らによると、このフレームワークは、送電網運営者がさまざまな水道システムにわたるエネルギー柔軟性リソースを評価し、他のエネルギー柔軟性やエネルギー貯蔵オプションと比較し、エネルギーの修正や価格設定を行うのに役立つ可能性があるという。このアプローチは、水道事業者が急速に変化する電力網の時代にどのようにプラントを設計し運営するかについて、より多くの情報に基づいた財務上の決定を下すのにも役立つ可能性がある。

この調査では、エネルギー価格を最大限に活用するためにエネルギー価格設定がいかに重要であるかについても強調しています。柔軟性。一日の異なる時間帯に異なる料金でエネルギー料金を支払う水道システムでは、最大のメリットが得られる可能性があります。施設は、電力会社が提供する省エネプログラムの一環として、送電網に負荷がかかっているときにエネルギー使用を削減することで追加の収益を得ることができる場合もあります。

「私たちの研究は、水とエネルギーの管理者がより賢明な選択をするためのツールを提供します」とラオ氏は述べた。「適切な投資と政策があれば、給水システム再生可能エネルギーへの移行をよりスムーズかつ手頃な価格にする上で重要な役割を果たすことができます。」

SLAC 国立加速器研究所の光子科学部門の准教授であるミーガン・マウターは、この論文の上級著者です。彼女はスタンフォード・ウッズ環境研究所とプレコート・エネルギー研究所の上級研究員でもあり、ご厚意により化学工学の准教授でもあります。