Eolico e solare potrebbero sostituire l'energia a carbone in Texas

Il Texas può essere un modello per la nazione su come sostituire efficacemente il carbone con l'eolico e il solare per il fabbisogno energetico dello stato rispettando gli obiettivi ambientali, secondo una nuova ricerca degli ingegneri della Rice University.

Il nuovo lavoro guidato dall'ingegnere ambientale Daniel Cohan e dal maggiore in informatica Richard Morse della George R. Brown School of Engineering della Rice utilizza la modellazione di ottimizzazione per identificare le combinazioni più economiche di progetti eolici e solari proposti con il potenziale di sostituire l'energia a carbone generazione in Texas.

Come affermano gli autori nel documento, che appare sulla rivistaRinnovabili: eolico, idrico e solare, "In parole povere, non è sempre ventoso e non sempre soleggiato, ma è quasi sempre ventoso o soleggiato da qualche parte in Texas."

Cohan ha affermato che ciò potrebbe consentire all'energia eolica e solare di sostituire quasi tutta la produzione di carbone, soprattutto se i progetti eolici e solari sono situati in luoghi che forniscono una produzione complementare. Il nuovo documento si basa su uno studio del 2018 del suo laboratorio.

"Questo articolo parla davvero di come possiamo abbandonare il carbone il più rapidamente possibile", ha affermato Cohan, professore associato di ingegneria civile e ambientale. "Il Texas brucia ancora più carbone ed emette più anidride solforosa e altri tipi di inquinamento rispetto a qualsiasi altro stato. Anche se una transizione è inevitabile, è urgente abbandonare il carbone il più rapidamente possibile per migliorare la qualità dell'aria e la salute".

"Ripulire l'energia che utilizziamo per alimentare la società è una delle cose più importanti che dobbiamo fare", ha affermato Morse, che ha vinto il Malcolm Verdict Memorial Poster Competition al Texas Energy Summit nel 2020 per il suo lavoro sul progetto. "Il professor Cohan lo ha pubblicizzato come un progetto di matematica, e questo è il mio background, quindi essere in grado di aiutare con un progetto di integrazione dell'energia pulita è stato molto interessante per me".

Diverse grandi centrali a carbone del Texas sono state chiuse nel 2018 e la maggior parte degli impianti rimanenti ha funzionato molto al di sotto della capacità, anche a causa di interruzioni durante il congelamento del febbraio 2021. La ricerca del team ha rilevato che solo un terzo dei progetti eolici e solari già proposti all'Electric Reliability Council del Texas entro giugno 2020 potrebbe sostituire quasi tutta la produzione di carbone dello stato. Da giugno 2020 sono state costruite dozzine di questi progetti e la coda dei progetti solari proposti è raddoppiata.

La chiave del successo per l'eolico e il solare sarà l'espansione delle linee di trasmissione che collegano le parti più ventose e soleggiate dello stato alle città.

"In Texas, questo è il più grande collo di bottiglia che rallenta la crescita dell'eolico e del solare", ha detto Cohan. "Il disegno di legge bipartisan sulle infrastrutture approvato l'anno scorso è un buon inizio, ma non ha fondi sufficienti per la trasmissione. Inoltre, non collegandosi ad altre reti, il Texas ha perso l'opportunità di vendere l'energia eolica e solare in eccesso ad altri stati ."

Cohan ha osservato che il gas naturale continuerà a essere fondamentale per l'affidabilità elettrica del Texas nel breve termine, soprattutto perché ERCOT lavora per riprendersi dal gelo del 2021. Tuttavia, l'ubicazione complementare di parchi eolici e solari può ridurre la necessità di gas naturale e stoccaggio e eliminare la necessità di carbone, ha detto. Lo studio mostra che l'energia eolica dal Texas occidentale tende a raggiungere il picco durante la notte, mentre il vento del Texas meridionale raggiunge il picco con le brezze marine nei pomeriggi e nelle sere d'estate. Insieme al solare diurno, queste fonti complementari possono coprire la maggior parte ma non tutte le ore dell'anno.

"Anche con l'ubicazione complementare, ci saranno ancora ore in cui il sole non splende e il vento non soffia", ha detto Cohan. "Storicamente, la sfida principale sono stati i pomeriggi estivi, quando i condizionatori d'aria funzionano a tutto volume e l'occasionale gelo profondo. I venti solari e costieri si comportano bene durante i picchi estivi, ma possono avere delle pause in alcune sere quando avremo bisogno di qualcos'altro per dare il via in."

Ha detto che eliminare il carbone dalla rete del Texas è solo una questione di tempo. "Penso che nessuna delle compagnie elettriche voglia gestire centrali a carbone a lungo termine", ha detto Cohan. "Sono più sporchi e più costosi da gestire rispetto alla costruzione di progetti eolici e solari da zero e la maggior parte delle società di servizi pubblici ora ha in programma di raggiungere emissioni nette di carbonio pari a zero entro il 2050, se non prima.

"Forse per questo motivo, non hanno investito negli aggiornamenti delle loro centrali a carbone, molte delle quali hanno più di 40 anni e non sono molto efficienti", ha affermato.

I coautori dell'articolo sono Sarah Salvatore, laureata alla Rice in ingegneria civile, e l'allieva Joanna Slusarewicz, ora una studentessa laureata alla Carnegie Mellon University.

L'Energy Foundation ha sostenuto la ricerca.

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"Forse per questo motivo, non hanno investito negli aggiornamenti delle loro centrali a carbone, molte delle quali hanno più di 40 anni e non sono molto efficienti", ha affermato.

I coautori dell'articolo sono Sarah Salvatore, laureata alla Rice in ingegneria civile, e l'allieva Joanna Slusarewicz, ora una studentessa laureata alla Carnegie Mellon University.

L'Energy Foundation ha sostenuto la ricerca.