研究者らは、発電用の化石燃料を離れて再生可能エネルギー源に完全に移行した場合に、国家のエネルギー貯蔵ニーズがどのようになるかを予測するために使用できるモデルを開発した。このモデルは、政策立案者に短期的な意思決定や長期的なエネルギー システム計画に取り組む際に使用する重要な情報を提供します。

その紙は、「長期的な容量拡張エネルギー計画におけるエネルギー貯蔵のモデル化: イタリアのシステムの分析』に掲載されています。エネルギー貯蔵ジャーナル。

「私たちがこの研究をイタリアのエネルギーシステムに焦点を当てたのは、ロシアのウクライナ侵略により手頃な価格の天然ガスを入手することが困難になったため、イタリアは近年大きな打撃を受けているからです」と、この研究に関する論文の共著者で同僚のアンダーソン・デ・ケイロス氏は言う。ノースカロライナ州立大学の土木、建設、環境工学の教授。

「そのため、イタリアがどのようにしてエネルギーシステムをより堅牢にできるかについて疑問が生じています。ここでの私たちの目標は、化石燃料から完全に脱却し、電力需要を満たした場合にイタリアのエネルギー貯蔵ニーズがどのようになるかを判断できるモデルを開発することでした。と再生可能な資源。」

エネルギー貯蔵はこのパズルの重要な部分です。再生可能エネルギー源太陽光や風力などのエネルギーは、常に同じ割合でエネルギーを生成するわけではありません。たとえば、生成されたエネルギーを貯蔵できる必要があります。太陽光発電太陽が輝いていない夜間にそのエネルギーを使用できるようにします。

エネルギー システムのエネルギー貯蔵ニーズをより深く理解するために、研究者らは Temoa と呼ばれる既存の最適化モデルを修正しました。

具体的には、研究者らはモデルを修正して、1 日のさまざまな時間帯や 1 年のさまざまな時期に再生可能エネルギーの生産がどのように変化するかを考慮しました。たとえば、日が長くなる夏には太陽光発電が増加しますが、それでも夜間には太陽光発電は低下します。

研究者らはまた、一日のさまざまな時間帯やさまざまな季節におけるエネルギー消費量の変化も考慮しました。たとえば、暑い夏の午後にエアコンを使用すると、エネルギー消費量が増加する可能性があります。

再生可能エネルギーの生産量と季節変動を日々把握し、エネルギー消費これにより、研究者はエネルギー システムのより詳細なモデルを作成できるようになり、システムのエネルギー貯蔵ニーズに関する質問により適切に答えることができるようになりました。どれくらいの再生可能エネルギーを貯蔵に振り向けることができるでしょうか?需要を満たすにはどれくらいのエネルギー貯蔵が必要になるでしょうか?

「私たちの修正モデルは、エネルギー貯蔵容量の増加がイタリアの電力部門の脱炭素化にとって重要であることを明らかにしていますが、同時にいくつかの詳細な洞察も提供します」とデ・ケイロス氏は言う。「たとえば、このモデルは、イタリアが発電量の約 10% を短期エネルギー貯蔵装置に貯蔵できる必要があることを示唆しています。」

「短期エネルギー貯蔵」という用語はややわかりにくいです。それはどれくらいの長さについては言及しませんストレージデバイスエネルギーを蓄えることができる。むしろ、デバイスが最大電力出力をどれだけ長く維持できるかを指します。たとえば、1 時間の 2 キロワットのデバイスは 1 時間で 2 キロワットの電力を放出できますが、3 時間の 2 キロワットのデバイスでは 3 時間で 2 キロワットの電力を放出できます。最大電力出力を 4 時間以内に解放できるエネルギー貯蔵システムは、通常、短期エネルギー貯蔵デバイスとみなされます。

「短期エネルギー貯蔵装置に関する私たちの予測は、エネルギーシステムのエネルギー貯蔵ニーズと、最近のコスト予測と推定に基づいて、これらの装置がそれらのニーズを満たす最も費用対効果の高い方法であるという事実の両方によって推進されています。」とデ・ケイロス氏は述べています。と言う。

ただし、この論文はイタリアに焦点を当てていますが、研究者らがこの研究のために開発した修正モデルは、あらゆるエネルギー システムのエネルギー貯蔵ニーズを予測するために使用できます。

「世界が再生可能電源に移行するにつれて、その変動性を考慮する方法を見つける必要があります」とデ・ケイロス氏は言います。

「エネルギー貯蔵デバイスは、エネルギー生産の変動に柔軟に適応できると同時に、エネルギー需要を満たすために必要な信頼性も与えてくれます。そして、ここで実証したようなモデルは、政策立案者に長期的な政策に関する重要な洞察を提供します。エネルギー貯蔵ニーズ。"

詳細情報:Matteo Nicoli 他、長期容量拡張エネルギー計画におけるエネルギー貯蔵のモデリング: イタリアのシステムの分析、エネルギー貯蔵ジャーナル（2024年）。DOI: 10.1016/j.est.2024.113814