유틸리티는 전력 수요가 급증할 때 더러운 '피커' 플랜트에 의존하지만 대안이 있습니다.

미국끝이 다가오고 있어 역사상 가장 더운 여름 중 하나.전국 각지에서, 폭염 특정일의 최대 전력 수요를 수준으로 끌어올렸습니다. 계절 평균을 크게 웃돈다.

전력망 운영자는 이러한 수요 급증을 충족하기에 충분한 공급량을 확보하기 위해 소위 "피커" 플랜트에 의존합니다.피커 장치는 신속하고 상대적으로 저렴한 비용으로 시동할 수 있지만 일반적으로 다른 유형의 화석 연료 장치보다 생산된 전기 단위당 더 많은 연료를 소모합니다.

다른 발전소보다 효율성이 떨어지기 때문에 피크는 일반적으로 수요가 많은 기간에만 가동됩니다.역사적으로 피크커는 일년 중 10% 미만으로 운영되었습니다., 종종 단 몇 시간 동안만 계속됩니다.

그럼에도 불구하고 생산된 전기 단위당 배출량이 높기 때문에 환경 및 건강 문제가 발생합니다.2021년 현재, 미국 전역에 999개의 피커 식물이 있습니다., 50개 주 모두에서.이들 발전소 중 약 70%는 천연가스를 연소했고, 나머지는 석유와 석탄을 동력으로 사용했습니다.

미국은 대기오염을 줄이고 기후변화에 대처하기 위해화석연료에서 벗어나 풍력, 태양광 등 재생에너지원의 사용을 늘리고 있다.하지만 아이러니하게도 기후 변화가 발생하면서 더 빈번하고 강렬한 폭염, 많은 전력 시스템은 재생 가능 발전의 변동 균형을 맞추기 위해 점점 더 피크 플랜트에 의존하고 있습니다.다음에 대한 제안 새로운 피크를 구축 또는 노인의 수명을 연장하다 포함한 여러 주에서 논란을 불러일으켰습니다. 위스콘신, 매사추세츠 주, 텍사스 그리고 뉴욕.

내 연구는 다음에 중점을 두고 있습니다. 전기 생산의 경제적, 환경적 비용과 이점.청정 에너지 전환이 피크 플랜트의 역할과 피크 수요 기간 동안 조명을 유지하기 위한 몇 가지 다른 옵션을 어떻게 변화시키고 있는지는 다음과 같습니다.

전원 공급 장치 균형 조정

계통 운영자에게 있어 발전소의 주요 특징 중 하나는 수요에 따라 전력을 생산할 수 있는지 여부입니다.풍력, 태양광, 특정 유형의 수력을 포함한 많은 재생 가능 자원은 다음과 같이 알려져 있습니다. 파견할 수 없는 리소스 자연의 지배를 받으며 조건이 허락할 때 에너지를 생산하기 때문입니다.이를 통해 전기를 생산하는 데 드는 비용은 낮기 때문에 일반적으로 최대 용량까지 사용됩니다.

화석연료나 원자력을 사용하는 발전소를 '화력발전소'라고 합니다. 파견 가능한 자원 필요할 때마다 전력을 생산할 수 있기 때문입니다.그러나 가스, 석탄, 원자력, 석유 발전소가 작동하려면 연료를 구입해야 하기 때문에 재생 에너지보다 운영 비용이 더 높습니다.

이러한 발전소 중 일부(역사적으로 석탄이나 핵 연료를 사용하여 가동되는 발전소)는 다음과 같습니다. 기저부하 플랜트.상대적으로 저렴하게 전력을 생산하지만 시동을 걸어 최대 전력에 도달하는 데 시간이 걸립니다. 중간 단위 시간당 추가 메가와트를 생산할 때마다 더 높은 비용으로 전력을 생산하지만 기본 부하 발전소보다 더 빠르게 증가 및 감소할 수 있습니다.피커는 시간당 메가와트당 비용이 가장 높지만 출력을 매우 빠르게 조정할 수 있습니다.

역사적으로 기본 부하 장치는 연중 내내 운영되었으며 중간 장치는 단기 수요 변동에 맞춰 출력을 조정했습니다.피커 플랜트는 드물게 피크 수요 기간에만 사용되었습니다.

그러나 전력 공급업체는 전력망에 더 많은 풍력 및 태양 에너지를 추가함에 따라 재생 가능한 발전의 변화 균형을 맞추기 위해 파견 가능한 화석 연료 장치를 더 자주 사용하고 있습니다. 예를 들어 해가 졌는데 온도가 여전히 높을 때 에어컨을 가동하는 경우입니다.이는 연료 효율성이 떨어지더라도 생산 수준을 빠르게 변경할 수 있는 장치를 선호합니다.그 결과 피크 식물의 역할이 커지고 있습니다.

환경 정의의 인화점

미국의 화석 연료를 이용한 전기 생산 감소했다 풍력과 태양광 발전에 대규모 투자를 하고 있다.하지만 화석연료를 사용하는 발전소에서는 여전히 미국의 약 60%전기 – 그리고 그러한 식물은 기후 변화에 기여하고 지역 대기 질을 저하시키는 오염 물질을 방출합니다.

이산화황, 이산화질소, 미립자 물질 및 오존에 대한 노출은 다음과 관련이 있습니다. 호흡기 및 심혈관 질환 및 조기 사망.미국의 전반적인 대기 오염은 감소했지만최근 수십 년 동안 저소득층과 소수민족 지역 여전히 열악한 공기질로 인해 불균형적인 고통을 겪고 있습니다..

2022년 한 보고서에 따르면 미국인은 3,200만 명에 이릅니다. 피커 식물로부터 3마일 이내에 거주.2024년에는 미국회계감사원(GAO)은 역사적으로 불리한 인종 또는 민족 공동체가 통계적으로 더 많이 위치할 가능성이 있다고 보고했습니다. 평균보다 피크에 더 가깝습니다..

최대 수요를 충족하는 다른 방법

전력 수요와 공급의 균형을 맞추려면 또 어떻게 해야 할까요?한 가지 옵션은 배터리를 사용하여 전기를 저장하다 풍력이나 태양광 출력이 높을 때 수요가 기존 자원의 공급을 초과하면 방전합니다.

현재 배터리 투자비용은 높지만, 크게 감소할 것으로 예상 앞으로 수십 년 안에.2023년에는 미국총 15기가와트의 배터리 저장 용량을 갖고 있었는데 이는 대형 원자력 발전소 15개에 해당하는 수치였습니다. 2024년에는 두 배로 늘어날 수 있다.

또 다른 대안은 송전 시스템을 확장하는 것입니다. 먼 지역의 저가 유닛 근처의 봉우리 식물에 의존하는 대신.그러나 새로운 송전선을 건설하는 데에는 상당한 부담이 따릅니다. 규제, 허가 및 토지 이용 문제.

세 번째 옵션은 수요반응 프로그램, 전기 소비자는 수요가 높은 기간에 더 높은 가격을 지불합니다.이는 하루 동안 수요의 최고점과 최저점을 줄이는 데 도움이 될 수 있으며, 24시간 내내 작동하도록 설계된 보다 효율적이지만 덜 유연한 기본 부하 장치에 도움이 될 수 있습니다.

그러나 대부분의 소비자는 현재 다음과 같은 가격을 지불하지 않습니다. 도매 전기요금의 단기 변화를 반영.더욱이, 주거용 고객이 단기 가격 변동에 따라 소비를 변경할지 여부도 불확실합니다.다음과 같은 기술 스마트 온도 조절 장치 및 에너지 관리 앱 가격 변동에 따라 전기 사용량을 수동으로 조정해야 하는 소비자의 부담을 덜어줌으로써 도움이 될 수 있습니다.

마지막으로 발전소 소유자는 화석 연료 장치의 배출량을 줄이기 위한 기술에 투자할 수 있습니다.피커스 일반적으로 오염 제어 기술이 부족합니다. 자주 사용되지 않기 때문입니다.오래된 발전소를 보다 효율적으로 개조하는 것도 도움이 될 수 있습니다. 각 전기 단위에 대해 더 적은 배출량을 생성하기 때문입니다.

이러한 투자에는 비용이 많이 들기 때문에 정책 입안자들은 대기 오염 감소로 인한 건강상의 이점과 발전소 소유자의 투자 비용을 비교 평가해야 합니다.

풍력과 태양에너지에 대한 투자가 늘어나는 것은 지역 대기 오염 감소 전기 생산에서.그러나 이는 또한 수요 변화나 재생 에너지 생산량에 신속하게 대응할 수 없는 열 효율적 기본 부하 장치에서 생산을 전환하고 있습니다.저는 오염 노출을 줄이기 위한 발전소 업그레이드뿐만 아니라 배터리 저장 및 송전 인프라와 같은 대안에 대한 투자에 대한 인센티브를 창출하는 정책을 모색하는 것이 점점 더 중요하다고 믿습니다.