Rijd lang genoeg door bijna elke hoek van Amerika en gigantische zonneparken of rijen windturbines komen in zicht, allemaal met als doel het gebruik van hernieuwbare energie in het land te vergroten en de uitstoot van broeikasgassen te verminderen.

Maar wat sommigen zich misschien niet realiseren, is dat deze hernieuwbare energiebronnen soms meer stroom kunnen produceren dan nodig is, wat zonne- of windenergie overlaten aan, in zekere zin, wordt verspild. Deze toestand van overaanbod is een gemiste kans voor deze schone energiebronnen om de vervuiling door op fossiele brandstoffen gestookte centrales te verdringen.

Maar door complexe modellen te maken die energiesystemen in Californië en Texas analyseren, Wetenschappers van de Universiteit van Michigan tonen aan in een onderzoek dat gepland staat voor online publicatie op 30 juli in Natuurcommunicatie , dat investeren in batterijen en andere technologieën voor energieopslag economisch levensvatbaar kan zijn met de juiste beleidsondersteuning.

Dat, beurtelings, zou de uitstoot van broeikasgassen radicaal kunnen verminderen - tot 90% in een door de onderzoekers onderzocht scenario - en het gebruik van zonne- en windenergie verhogen in een tijd waarin klimaatverandering urgenter wordt.

"De kosten van energieopslag zijn erg belangrijk, " zei co-auteur Maryam Arbabzadeh, een postdoctoraal onderzoeker aan de UM's School for Environment and Sustainability. "Maar er zijn enkele prikkels die we kunnen gebruiken om het economisch aantrekkelijk te maken, een daarvan is een emissiebelasting."

Arbabzadeh leidde het onderzoek in samenwerking met collega's van de Ohio State University en de North Carolina State University. Gregory Keoleian, directeur van UM's Centre for Sustainable Systems, diende als haar adviseur en een van de co-auteurs van de studie.

"Elektriciteitsopwekking is verantwoordelijk voor 28% van de uitstoot van broeikasgassen in de Verenigde Staten, en gezien de urgentie van klimaatverandering is het van cruciaal belang om de inzet van hernieuwbare bronnen zoals wind- en zonne-energie te versnellen, " zei Keoleian, een professor in milieu en duurzaamheid en civiele en milieutechniek.

"Dit onderzoek toont duidelijk aan hoe technologieën voor energieopslag een belangrijke rol kunnen spelen bij het verminderen van de beperking van hernieuwbare energiebronnen en de uitstoot van broeikasgassen door elektriciteitscentrales op fossiele brandstoffen."

Arbabzadeh en haar collega-onderzoekers creëerden complexe modellen die negen verschillende technologieën voor energieopslag analyseerden. Ze keken naar de milieueffecten van het inperken van hernieuwbare energiebronnen, dat is de hoeveelheid hernieuwbare energie die wordt opgewekt maar om verschillende redenen niet kan worden geleverd om aan de vraag te voldoen.

Ze hebben ook gemodelleerd wat er zou gebeuren als elke staat zou optellen tot 20 gigawatt aan wind en 40 gigawatt aan zonnecapaciteit, en hoe dit allemaal economisch zou worden beïnvloed door een kooldioxidebelasting van maximaal $ 200 per ton.

Wat ze vonden was opvallend.

Door 60 gigawatt aan hernieuwbare energie aan Californië toe te voegen, kan een koolstofdioxidereductie van 72% worden bereikt. Vervolgens, door daar bovenop energieopslagtechnologieën aan toe te voegen, zou in Californië een CO2-reductie van 90% mogelijk zijn. In Texas, energieopslag zou een emissiereductie van 57% mogelijk maken.

Maar om dit allemaal te laten gebeuren, nutsbedrijven een reden nodig hebben om te investeren in energieopslagsystemen, die grote investeringen vergen. Dat is waar het gebruik van een CO2-belasting nuttig kan zijn, zei Arbabzadeh.

Alle negen van de bestudeerde technologieën voor energieopslag, inclusief hightech batterijen, vereisen een aanzienlijke kapitaalinvestering en hadden allemaal verschillende voor- en nadelen. Wat ook bijdraagt ​​aan de complexiteit van het onderzoek is het verschillende type generatiemix in Texas en Californië.

Texas gebruikt enkele kolen- en aardgasgestookte eenheden. Californië gebruikt meer inflexibele middelen, zoals nucleair, geothermisch, biomassa en waterkrachtcentrales, waardoor de hernieuwbare inperkingspercentages veel hoger zijn dan in Texas.

De studie is getiteld "The Role of Energy Storage in Deep Decarbonization of Electricity Production."