De gouverneur van Californië, Jerry Brown, heeft een nieuwe wet ondertekend die bepaalt dat de elektriciteit die de staat verbruikt tegen 2045 geen CO2-uitstoot veroorzaakt.

Hij vaardigde ook een uitvoerend bevel uit dat nog verder gaat:het verplicht Californië om tegen 2045 "koolstofneutraliteit te bereiken" over de hele linie en niet alleen voor de opwekking van elektriciteit. Samen, deze stappen codificeren de voortdurende overgang van Californië, weg van het vertrouwen op fossiele brandstoffen voor energie. Deze inspanning wordt sinds 2011 opgevoerd toen Brown een andere wet ondertekende die de staat verplichtte om tegen 2020 een derde van zijn energie uit hernieuwbare bronnen zoals wind- en zonne-energie te halen – grote hydro-elektrische dammen niet meegerekend.

Gebaseerd op meer dan 30 jaar onderzoek met betrekking tot zonne-energie, door mijn beoordeling, Californië kan het ambitieuze doel van de wet halen zolang het programma's blijft uitvoeren die de snelle uitbreiding van hernieuwbare energie in de staat aanmoedigen.

Een groei-industrie

De nieuwe wet stelt eigenlijk meerdere doelen in plaats van slechts één. Het verplicht Californië om tegen 2026 de helft van zijn elektriciteit uit hernieuwbare bronnen te halen. een aandeel dat in 2030 zou stijgen tot 60 procent.

Om de volgende stap te zetten, in plaats van te verplichten dat alle stroom uit hernieuwbare bronnen moet komen, staatswetgevers hebben een 100 procent "zero-carbon" -doelstelling vastgesteld. Ze hebben deze term niet gedefinieerd, maar het wordt begrepen als inclusief wind- en zonne-energie, grote waterkrachtcentrales en andere elektriciteitsbronnen die geen koolstofdioxide produceren.

Zonne- en windenergie op utiliteitsschaal stegen van 3 procent in 2010 tot 18 procent in 2017 in Californië, het overschrijden van eerdere staatsdoelen, grotendeels omdat de prijzen van zonne-energie de afgelopen jaren sterk zijn gedaald.

Openstaan ​​voor een breed scala aan technologieën maakt het gemakkelijker om de doelstelling voor 2045 te halen en stelde staatsenator Kevin de Leon, de auteur van het oorspronkelijke wetsvoorstel, brede steun voor het wetsvoorstel te krijgen.

Waar stond het in 2017

Ongeveer 56 procent van de stroom die Californië in 2017 opwekte, was afkomstig van bronnen die geen koolstof uitstoten. Dat brengt het meer dan halverwege in de richting van dit nieuwe doel in 2045.

Echter, de Diablo Canyon-fabriek, Californië's laatste kerncentrale, is gepland voor ontmanteling in 2025, en er zijn geen andere reactoren in de maak. Deze sluiting zou de 8,7 procent van de koolstofvrije energie van de staat die afkomstig was van kernenergie, elimineren.

Bijna alle resterende 44 procent van de elektriciteit van de staat wordt momenteel opgewekt door aardgas te verbranden. en vrijwel geen komt van steenkool. Om volledig koolstofvrij te worden, zouden de aardgascentrales van de staat moeten worden uitgefaseerd.

Naast wind- en zonne-energie, andere generatie-opties zijn onder meer geothermie, kleine kernreactoren en de opslag van kooldioxide.

Een eigenaardigheid van deze wetgeving is dat deze alleen betrekking heeft op stroom op nutsschaal. Het sluit niet uit dat particuliere elektriciteitsopwekkingsinstallaties, zoals de dieselgenerator die een boer zou kunnen gebruiken om water op te pompen, niet in de weg staan. Evenmin zou het de stroom tellen die wordt opgewekt door de zonnepanelen op het dak van een huiseigenaar.

Als de zon schijnt

Een complicatie is dat de mix van energiebronnen van de staat sterk kan variëren, zelfs van het ene uur op het andere.

Bedenk wat er gebeurde op 8 april, 2018, bijvoorbeeld. Het was een over het algemeen zonnige en winderige zondag, met een relatief lage vraag naar elektriciteit. 's Nachts, ongeveer 40 procent van de elektriciteit werd opgewekt uit hernieuwbare bronnen. Maar rond het middaguur die dag, meer dan 80 procent was afkomstig van hernieuwbare bronnen, waaronder grootschalige waterkracht.

Als de opgewekte elektriciteit uit deze hernieuwbare bronnen ongeveer wordt verdubbeld, naar mijn inschatting nodig is om de doelstelling voor 2045 te halen, het beschikbare vermogen midden op de dag zou de vraag naar elektriciteit op dat moment ruimschoots overtreffen.

Deze uitdaging verschuift door het jaar heen.

Op 24 en 25 juli, 2018, Californiërs werd gevraagd om tussen 17.00 uur vrijwillig minder elektriciteit te verbruiken. en 9 uur om een ​​storing door warm weer te voorkomen. Prijzen stegen met meer dan een factor 10, helpen om de vraag binnen het aanbod te houden.

Op die dagen, hernieuwbare elektriciteit heeft nooit de helft van de vraag naar elektriciteit kunnen dekken.

Evenwichtsoefening

Door deze mate van variabiliteit, sterk afhankelijk zijn van hernieuwbare energie vereist voldoende energieopslag en grote investeringen in op het elektriciteitsnet gebaseerde technologie.

Vandaag, de verwachte vraag naar elektriciteit wordt gecompenseerd door de onafhankelijke systeembeheerder, een entiteit die de stroom van elektriciteit op het net controleert en de goedkoopste beschikbare bronnen van elektriciteit selecteert.

Gepompte hydro-opslag, elektriciteit opgewekt uit water dat naar een reservoir wordt gepompt, is tegenwoordig de meest voorkomende vorm van opslag in de staat. Hoewel beperkt tot locaties met grote dammen, de hoeveelheid energie die op deze manier wordt opgeslagen, kan worden verhoogd in Californië, zoals onlangs voorgesteld voor Hoover Dam.

Grote lithium-ionbatterijen worden steeds betaalbaarder en beginnen nu op de gebruiksschaal te worden ingezet. Naarmate de prijzen van batterijen en zonne-energie dalen, het kan aantrekkelijk worden om los te koppelen van het net en elektriciteit te gebruiken die wordt opgewekt door een zonnestelsel en wordt opgeslagen door een batterij.

Lagere batterijkosten stimuleren ook de verkoop van meer elektrische voertuigen. Ideaal, deze voertuigen kunnen worden opgeladen op momenten dat elektriciteit overvloedig en goedkoop is. tegen 2045, Ik denk dat ze kunnen helpen om het netwerk stabieler te maken.

Er komen andere opties beschikbaar. Een voorbeeld is de opslag van perslucht op utiliteitsschaal, waar energie wordt opgeslagen als perslucht.

En er is een groeiende belangstelling voor thermische zonne-installaties, die elektriciteit opwekken uit de warmte van zonlicht en opslag op hoge temperatuur gebruiken om elektriciteit te blijven opwekken nadat de zon ondergaat.

The University of California Merced and many other wholesale electricity customers are saving money by using thermal storage. They chill water when rates are low and use the chilled water for air conditioning when electricity prices are high.

Wiggle room

Because California's new law does not require that every watt be generated within California's borders, utilities could keep buying electricity from nearby states, as long as they verify its origins are in keeping with the new law's requirements.

And because the law does not define "zero-carbon, " it provides flexibility in how the state can meet this new target.

Bijvoorbeeld, California would allow the continued operation of natural gas plants when their output is coupled with purchase of renewable energy certificates, credits issued for the generation of renewable electricity that may be sold, from a utility that generates solar or wind power.

These credits arise through several kinds of arrangements. Perhaps the most common is through rooftop solar systems. Small-scale solar energy supplied about 5 percent of California's electricity in 2017. It is likely to grow because of California's mandate for solar panels on most new homes, starting in 2020.

In assessing whether the goal of going zero-carbon by 2045 is realistic or not, it is worth considering that solar energy has grown for years at a pace that far exceeded projections thanks to technological progress, government policies like California's new law, market forces and the public's demand for renewable energy.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.