شبكة ماكروغريد تنقل الكهرباء من المناطق التي تجعلها إلى المناطق التي تحتاجها

شبكة ماكروغريد تنقل الكهرباء من المناطق التي تجعلها إلى المناطق التي تحتاجها مزرعة رياح شجرة الصنوبر التابعة لوزارة المياه والطاقة في لوس أنجلوس ومحطة الطاقة الشمسية في تيهاتشابي ، كاليفورنيا ، على بعد 115 ميلاً من لوس أنجلوس. عرفان خان / لوس أنجلوس تايمز عبر Getty Images

يمكن أن تؤدي العديد من الأحداث المتطرفة إلى تعطيل خدمة الكهرباء ، بما في ذلك الأعاصير والزلازل والفيضانات وحرائق الغابات والحرارة الشديدة والبرد الشديد والجفاف الممتد. يمكن للكوارث الكبرى أن تترك آلاف الأشخاص في الظلام. توقف التجميد العميق في تكساس في فبراير 40٪ من طاقة التوليد الكهربائية للدولة.

خلال مثل هذه الأحداث ، قد يكون لدى المناطق غير المتأثرة القوة لتجنيبها. على سبيل المثال ، خلال انقطاع التيار الكهربائي في فبراير في ولاية تكساس ، كانت المرافق تولد الكهرباء من الطاقة الكهرومائية في شمال غرب المحيط الهادئ ، والغاز الطبيعي في الشمال الشرقي ، والرياح في السهول الشمالية ، والطاقة الشمسية في الجنوب الغربي.

اليوم ليس من الممكن نقل الكهرباء بسلاسة من أحد طرفي الولايات المتحدة إلى الطرف الآخر. لكن على مدار العقد الماضي ، عمل الباحثون في المعامل والجامعات الوطنية عن كثب مع مهندسي الصناعة لتصميم نظام كهرباء بين الولايات يمكنه ذلك. و خطة البنية التحتية للرئيس بايدن ستتحرك في هذا الاتجاه من خلال تخصيص مليارات الدولارات لبناء خطوط نقل عالية الجهد يمكنها "نقل كهرباء أرخص وأنظف إلى حيث تشتد الحاجة إليها".

My البحث الهندسي يركز على أنظمة الطاقة الكهربائية. في جامعة ولاية أيوا ، عملنا على تحديد الفوائد التي يمكن أن تقدمها macrogrids إلى الولايات المتحدة. تربط أنظمة النقل عالية السعة هذه موارد الطاقة والمناطق ذات الطلب المرتفع على الكهرباء ، والمعروفة باسم مراكز التحميل ، عبر مناطق جغرافية كبيرة.

 تنقل الشبكة الكهربائية الطاقة من المولدات ، التي غالبًا ما تكون بعيدة عن المراكز السكانية ، إلى عملاء الطاقة.

شبكة طرق وطنية سريعة للكهرباء

كان دوايت أيزنهاور يفكر في نظام طريق سريع وطني بين الولايات لعقود من الزمان قبل تنصيبه كرئيس في عام 1953. جادل أيزنهاور بأن مثل هذا النظام كان "ضروريًا للدفاع كما هو الحال بالنسبة لنا الاقتصاد الوطني والسلامة الشخصية".

وافق الكونجرس وأصدر قانون الطرق السريعة الفيدرالية لعام 1956، الذي سمح للحكومة الفيدرالية بدفع 90٪ من تكلفة هذا النظام البالغ 114 مليار دولار أمريكي ، مع تغطية الولايات الباقية.

كان أيزنهاور قلقًا بشأن ذلك إخلاء المدن في حالة نشوب حرب نووية. الحجة الأمنية لشبكة ماكروغريد تركز على الأحداث المتطرفة التي تعطل شبكة الطاقة. وتتركز الحجة الاقتصادية على نقل طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المائية من المناطق التي تتواجد فيها بكثرة إلى مناطق ذات طلب مرتفع على الطاقة.

اليوم شبكة الكهرباء في أمريكا الشمالية هي في الواقع خمس شبكات، المعروف أيضًا باسم الترابط. تغطي شركتان كبيرتان ، الوصلات الشرقية والغربية ، معظم الولايات الـ 48 الدنيا والمساحات الكبيرة من كندا ، بينما تخدم ثلاث شبكات أصغر تكساس وألاسكا وشمال كيبيك. كل من هذه الشبكات تستخدم التيار المتردد ، أو التيار المتردد، لنقل الكهرباء من المولدات إلى العملاء.

ترتبط الوصلات الشرقية والغربية وتكساس بواسطة تيار مباشر عالي الجهد، أو HVDC ، الخطوط التي تجعل من الممكن نقل الطاقة بينها. هذه المرافق قديمة و يمكنه فقط نقل كميات صغيرة من الكهرباء بين الشبكات. تتمثل إحدى طرق التفكير في شبكة ماكروغريد في أنها تراكب يجمع شبكات الولايات المتحدة الحالية معًا ويجعل من السهل نقل السلطة بينها.

شبكة ماكروغريد تنقل الكهرباء من المناطق التي تجعلها إلى المناطق التي تحتاجها شبكة ماكروغريد أمريكية محتملة تربط الشبكات الشرقية والغربية وتكساس وتربطها بمزارع الرياح البحرية. جيمس ماكالي, CC BY-ND

تقاسم السلطة عبر المناطق

اقترح الرئيس بايدن إجراءً كاسحًا لتحقيق انتقال الطاقة النظيفة في الولايات المتحدة ، بما في ذلك جعل الطاقة الكهربائية خالية من الكربون بحلول عام 2035. سيتطلب هذا إضافة الكثير من قدرات التوليد المتجددة الجديدة على مدار الخمسة عشر عامًا القادمة.

انخفضت تكاليف طاقة الرياح والطاقة الشمسية بشكل كبير في السنوات الأخيرة. اليوم ، تعد الطاقة من محطات الرياح أو الطاقة الشمسية الجديدة على نطاق واسع أرخص من الكهرباء من الكهرباء محطات الفحم الموجودة. ومع ذلك ، توفر مصادر الطاقة المتجددة فقط حوالي 21٪ من الكهرباء في الولايات المتحدة.

ستقلل الشبكة الكبيرة من تكلفة الكهرباء من محطات الرياح والطاقة الشمسية الجديدة بطريقتين. أولاً ، سيمكن الطاقة المتجددة عالية الجودة - وخاصة الرياح في الغرب الأوسط والطاقة الشمسية الجنوبية ، وربما الطاقة الكهرومائية الكندية - لتزويد مراكز التحميل الساحلية. من الأرخص بناء أنظمة نقل يمكنها نقل هذه الطاقة لمسافات طويلة بدلاً من توليدها من مصادر أقل جودة وأضعف من الشمس والرياح بالقرب من المدن.

ثانيًا ، ستتيح الشبكة الكبيرة إمكانية مشاركة إنتاج الطاقة وخدمات الشبكة بين المناطق. تستفيد هذه الاستراتيجية من الفروق الزمنية بسبب المناطق الزمنية وحقيقة أن الطلب على الكهرباء يميل إلى ذلك الذروة في أوقات معينة من اليوم، مثل عند وصول الأشخاص إلى المنزل في المساء. وترتفع أسعار الكهرباء وتنخفض خلال النهار مع ارتفاع الطلب.

على سبيل المثال ، في الساعة 3 مساءً بتوقيت المحيط الهادي ، يكون الطلب على الطاقة منخفضًا نسبيًا في الساحل الغربي ، مما يعني أن تكلفة تلك الكهرباء منخفضة أيضًا. يمكن استخدام الكهرباء الغربية الزائدة لتوفير الطلب على الساحل الشرقي ، والذي يبلغ ذروته يوميًا بالتزامن مع الساعة 3 مساءً "منخفض" الساحل الغربي والذي يحدث في الساعة 6 مساءً بالتوقيت الشرقي. بعد أربع ساعات ، عندما يصل الساحل الغربي إلى ذروته اليومية في السابعة مساءً بتوقيت المحيط الهادي ، ستكون الساعة العاشرة مساءً على الساحل الشرقي ، والتي سيكون لديها جيل إضافي للمشاركة غربًا.

تعمل مشاركة السعة أيضًا لأن ذروة الطلب السنوي على الطاقة تحدث في أوقات مختلفة من العام لمناطق مختلفة. يُطلب من كل منطقة الوصول إلى سعة توليد كافية للوفاء بحمل الذروة السنوي ، مع بعض الهامش لتغطية حالات فشل التوليد. سيمكن macrogrid المناطق من مشاركة سعة التوليد الزائدة عندما لا تكون هناك حاجة إليها محليًا.

توفر هذه الإستراتيجية فوائد حتى عندما تختلف الذروات السنوية في منطقتين ببضعة أيام فقط. عندما تختلف حسب الأسابيع أو الأشهر ، يمكن أن يكون المردود كبيرًا. على سبيل المثال ، يبلغ الطلب على الطاقة في شمال غرب المحيط الهادئ عادةً ذروته في الشتاء ، لذلك يمكن للمنطقة اقتراض السعة من الجنوب الغربي والغرب الأوسط ، حيث يبلغ الطلب ذروته في الصيف ، والعكس صحيح.

نقل البناء يوفر المال

في دراسة نشرتها في عام 2020 مع زملاء أكاديميين وصناعيين ، أظهرنا أنه بدون شبكة ماكروغريد ، سيكون الأمر مكلفًا أكثر من $ 2.2 تريليون دولار من 2024 إلى 2038 لتطوير وتشغيل نظام الطاقة الكهربائية في البلاد وتحقيق 50٪ من توليد الطاقة المتجددة في عام 2038. ويشمل ذلك تكاليف إضافة 600 جيجاوات من طاقة التوليد الجديدة التي ستكون بالكامل تقريبًا من طاقة الرياح والطاقة الشمسية ؛ تكاليف التشغيل لمحطات الطاقة الأحفورية والنووية المتبقية ؛ وبناء خطوط جديدة لنقل التيار المتردد لربط محطات توليد الطاقة الجديدة بالعملاء.

ومع ذلك ، حسبنا أنه إذا أنفقت الولايات المتحدة 50 مليار دولار لتطوير شبكة كبيرة ، فإن التكلفة الإجمالية طويلة الأجل لتطوير وتشغيل نظام الطاقة الكهربائية في البلاد وتحقيق 50٪ من الكهرباء المتجددة في عام 2038 ستنخفض بأكثر من 50 مليار دولار. بعبارة أخرى ، من خلال إتاحة إمكانية مشاركة الطاقة عبر المناطق وتقديم طاقة متجددة عالية الجودة من المناطق النائية إلى مراكز التحميل ، فإن الشبكة الكبيرة ستدفع أكثر من تكاليفها.

قد يشعر بعض المراقبين بالقلق من أن الشبكة المتصلة على الصعيد الوطني ستكون أكثر عرضة للانقطاع المتتالي للتيار الكهربائي من نظامنا الحالي. في الواقع ، ستكون الشبكة الكبيرة في الواقع أكثر موثوقية لأن HVDC يوفر قدرة تحكم أكبر في الشبكة من خلال محطات التحويل المرنة.

قادة الصناعة و دعاة الطاقة النظيفة يطالبون الولايات المتحدة بمتابعة التنمية macrogrid. لكن أمريكا الشمالية متخلفة تعمل معظم دول العالم على تطوير خطوط كهرباء أقاليمية للاستفادة من موارد الطاقة النظيفة منخفضة التكلفة. وإذا كان مبلغ 50 مليار دولار يبدو استثمارًا كبيرًا ، ففكر في هذا: إنه أيضًا التكلفة الدنيا المقدرة من الانقطاعات وارتفاع أسعار الطاقة خلال فترة التجميد العميق في تكساس.

نبذة عن الكاتب

جيمس دي ماكالي، أستاذ الهندسة الكهربائية ، جامعة ولاية أيوا

كتب ذات صلة

السحب: الخطة الأكثر شمولاً على الإطلاق من أجل عكس الاحترار العالمي

بول هوكين وتوم شتاير
9780143130444في مواجهة الخوف واللامبالاة على نطاق واسع ، اجتمع تحالف دولي من الباحثين والمهنيين والعلماء لتقديم مجموعة من الحلول الواقعية والجريئة لتغير المناخ. مائة تقنيات وممارسات موصوفة هنا - بعضها معروف جيدًا ؛ البعض ربما لم تسمع به من قبل. وهي تتراوح بين الطاقة النظيفة وتعليم الفتيات في البلدان المنخفضة الدخل إلى ممارسات استخدام الأراضي التي تسحب الكربون من الهواء. الحلول موجودة وقابلة للحياة اقتصاديًا ، والمجتمعات في جميع أنحاء العالم تعمل حاليًا على تفعيلها بمهارة وتصميم. متاح في أمازون

تصميم حلول المناخ: دليل السياسات للطاقة المنخفضة الكربون

هال هارفي ، روبي أورفيس ، جيفري ريسمان
1610919564مع آثار تغير المناخ علينا بالفعل ، فإن الحاجة إلى خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية ليست أقل من إلحاح. إنه تحد شاق ، لكن التقنيات والاستراتيجيات اللازمة لمواجهته موجودة اليوم. يمكن لمجموعة صغيرة من سياسات الطاقة ، المصممة والمنفذة بشكل جيد ، أن تضعنا على الطريق نحو مستقبل منخفض الكربون. أنظمة الطاقة كبيرة ومعقدة ، لذلك يجب أن تكون سياسة الطاقة مركزة وفعالة من حيث التكلفة. نهج مقاس واحد يناسب الجميع لن ينجز المهمة ببساطة. يحتاج صانعو السياسات إلى مورد واضح وشامل يحدد سياسات الطاقة التي سيكون لها أكبر تأثير على مستقبل المناخ لدينا ، ويصف كيفية تصميم هذه السياسات جيدًا. متاح في أمازون

هذا يغير كل شيء: الرأسمالية مقابل والمناخ

بواسطة نعومي كلاين
1451697392In هذا يغير كل شيء تقول ناعومي كلاين أن تغير المناخ ليس مجرد قضية أخرى يتم وضعها بدقة بين الضرائب والرعاية الصحية. إنه إنذار يدعونا إلى إصلاح نظام اقتصادي يفشلنا بالفعل بطرق عديدة. يبني كلاين بدقة على كيفية خفض انبعاثاتنا من غازات الدفيئة بشكل كبير ، وهو أفضل فرصة لنا للتخفيف من التباين الفجائي في الوقت نفسه ، وإعادة تخيل ديمقراطياتنا المحطمة ، وإعادة بناء اقتصاداتنا المحلية المدمرة. إنها تعرّض اليأس الأيديولوجي الذي ينكره من ينكرون تغير المناخ ، والأوهام المشينة التي ارتكبها المهندسون الجيولوجيون المحتملين ، والانهزامية المأساوية في الكثير من المبادرات الخضراء السائدة. وهي تدلل على وجه التحديد على السبب الذي يجعل السوق لا تستطيع - ولا يمكنها - إصلاح أزمة المناخ ، ولكنها ستجعل الأمور أسوأ ، مع أساليب استخراج مدمرة للغاية ومدمرة من الناحية البيئية ، مصحوبة برأسمالية كوارث متفشية. متاح في أمازون

من الناشر:
عمليات الشراء على موقع أمازون تذهب لتحمل تكلفة جلبك InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, و ClimateImpactNews.com دون أي تكلفة ودون المعلنين الذين يتتبعون عادات التصفح الخاصة بك. حتى إذا قمت بالنقر فوق رابط ولكنك لا تشتري هذه المنتجات المحددة ، فإن أي شيء آخر تشتريه في هذه الزيارة نفسها على Amazon يدفع لنا عمولة صغيرة. لا توجد تكلفة إضافية عليك ، لذا يرجى المساهمة في هذا الجهد. بامكانك ايضا استخدام هذا الرابط لاستخدامه في Amazon في أي وقت حتى تتمكن من المساعدة في دعم جهودنا.

 

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

اتبع InnerSelf على

الفيسبوك أيقونةتويتر أيقونةرمز youtubeرمز الانستغرامرمز pintrestأيقونة آر إس إس

 احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

مجلة أسبوعية يوميا الإلهام

أحدث الفيديوهات

آخر عصر جليدي يخبرنا لماذا نحتاج إلى الاهتمام بتغير 2 في درجة الحرارة
آخر عصر جليدي يخبرنا لماذا نحتاج إلى الاهتمام بتغير 2 في درجة الحرارة
by آلان وليامز ، وآخرون
يذكر أحدث تقرير صادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) أنه بدون انخفاض كبير ...
ظلت الأرض صالحة للسكنى لمليارات السنين - بالضبط ما مدى حظنا؟
ظلت الأرض صالحة للسكنى لمليارات السنين - بالضبط ما مدى حظنا؟
by توبي تيريل
استغرق التطور 3 أو 4 بلايين سنة لإنتاج الإنسان العاقل Homo sapiens. إذا كان المناخ قد فشل مرة واحدة فقط في ذلك ...
كيف يمكن لرسم خرائط الطقس قبل 12,000 عام أن يساعد في التنبؤ بتغير المناخ في المستقبل
كيف يمكن لرسم خرائط الطقس قبل 12,000 عام أن يساعد في التنبؤ بتغير المناخ في المستقبل
by برايس ريا
تميزت نهاية العصر الجليدي الأخير ، منذ حوالي 12,000 عام ، بمرحلة باردة نهائية تسمى أصغر درياس. ...
من المقرر أن ينخفض ​​بحر قزوين بمقدار 9 أمتار أو أكثر هذا القرن
من المقرر أن ينخفض ​​بحر قزوين بمقدار 9 أمتار أو أكثر هذا القرن
by فرانك ويسلينج وماتيو لاتوادا
تخيل أنك على الساحل وتطل على البحر. أمامك 100 متر من الرمال القاحلة التي تبدو وكأنها ...
كانت كوكب الزهرة شبيهة بالأرض مرة أخرى ، لكن تغير المناخ جعلها غير صالحة للسكن
كانت كوكب الزهرة شبيهة بالأرض مرة أخرى ، لكن تغير المناخ جعلها غير صالحة للسكن
by ريتشارد ارنست
يمكننا تعلم الكثير عن تغير المناخ من كوكب الزهرة ، كوكبنا الشقيق. تبلغ درجة حرارة سطح الزهرة حاليًا ...
خمسة معتقدات مناخية: دورة مكثفة في التضليل المناخي
المعتقدات المناخية الخمسة: دورة مكثفة في التضليل المناخي
by جون كوك
هذا الفيديو عبارة عن دورة تدريبية مكثفة في المعلومات الخاطئة عن المناخ ، ويلخص الحجج الرئيسية المستخدمة للتشكيك في الواقع ...
لم يكن القطب الشمالي دافئًا على هذا النحو لمدة 3 ملايين عام وهذا يعني تغييرات كبيرة للكوكب
لم يكن القطب الشمالي دافئًا على هذا النحو لمدة 3 ملايين عام وهذا يعني تغييرات كبيرة للكوكب
by جولي بريغهام جريت وستيف بيتش
في كل عام ، يتقلص الغطاء الجليدي البحري في المحيط المتجمد الشمالي إلى نقطة منخفضة في منتصف سبتمبر. هذا العام يقيس 1.44 فقط ...
ما هو اندلاع العاصفة في الأعاصير ولماذا هو شديد الخطورة؟
ما هو اندلاع العاصفة في الأعاصير ولماذا هو شديد الخطورة؟
by أنتوني سي ديدليك جونيور
مع توجه إعصار سالي إلى ساحل الخليج الشمالي يوم الثلاثاء 15 سبتمبر 2020 ، حذر خبراء الأرصاد من ...

أحدث المقالات

تتقلص جميع الأنهار الجليدية في العالم تقريبًا - وبسرعة
تتقلص جميع الأنهار الجليدية في العالم تقريبًا - وبسرعة
by Peter Rüegg ، ETH زيورخ
تُظهر دراسة جديدة مدى سرعة فقدان الأنهار الجليدية للسمك والكتلة على مدار العقدين الماضيين.
يمكن أن يؤدي تركيب الألواح الشمسية فوق قنوات كاليفورنيا إلى عائدات المياه والأرض والهواء والمناخ
يمكن أن يؤدي تركيب الألواح الشمسية فوق قنوات كاليفورنيا إلى عائدات المياه والأرض والهواء والمناخ
by روجر باليس وبراندي ماكوين ، جامعة كاليفورنيا
يحتل تغير المناخ وندرة المياه موقع الصدارة في غرب الولايات المتحدة. مناخ المنطقة آخذ في الاحترار ، وشديد ...
التغييرات في الطقس: أوضح النينيو والنينيا
التغييرات في الطقس: أوضح النينيو والنينيا
by جاسي براون ، CSIRO
نحن ننتظر تحسبا لموجات الجفاف والفيضانات عندما يتم التنبؤ بظواهر النينيو والنينيا ولكن ما هي هذه الأحداث المناخية؟
تواجه الثدييات مستقبلًا غير مؤكد مع ارتفاع درجات الحرارة العالمية
تواجه الثدييات مستقبلًا غير مؤكد مع ارتفاع درجات الحرارة العالمية
by ماريا بانيو وروب سالغيرو جوميز
حتى مع ظهور الحرائق والجفاف والفيضانات بانتظام في الأخبار ، من الصعب فهم الخسائر البشرية للمناخ ...
تضرب موجات الجفاف الأطول والأكثر تواتراً غرب الولايات المتحدة
تضرب موجات الجفاف الأطول والأكثر تواتراً غرب الولايات المتحدة
by روز برانت ، جامعة أريزونا
على خلفية ارتفاع درجات الحرارة باطراد وانخفاض مجاميع هطول الأمطار السنوية ، فترة الجفاف القصوى ...
الزراعة دون إزعاج التربة يمكن أن تقلل من تأثير الزراعة على المناخ بنسبة 30٪
الزراعة دون إزعاج التربة يمكن أن تقلل من تأثير الزراعة على المناخ بنسبة 30٪
by ساشا موني ، جامعة نوتنغهام وآخرون
ربما بسبب عدم وجود مداخن تجشؤ الدخان ، مساهمة مزارع العالم في تغير المناخ ...
Hope Springs Eternal للأنواع التي تواجه الانقراض
Hope Springs Eternal للأنواع التي تواجه الانقراض
by اليكس كيربي
الانقراض إلى الأبد ، لكنه ليس حتميا. بعض الأنواع المهددة هي الآن ناجية بشكل مفاجئ. هل يمكن للآخرين متابعة ...
تظهر سنوات 2,000 من السجلات أنها أصبحت أكثر سخونة وأسرع
تظهر سنوات 2,000 من السجلات أنها أصبحت أكثر سخونة وأسرع
by بن هينلي ، جامعة ملبورن
إعادة بناء جديدة لدرجة حرارة الأرض على مدى 2,000 عام الماضية ، نُشرت اليوم في Nature Geoscience ، تسلط الضوء على ...

 احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

مجلة أسبوعية يوميا الإلهام

مواقف جديدة - إمكانيات جديدة

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com
حقوق التأليف والنشر © 1985 - 2021 إينيرسيلف المنشورات. كل الحقوق محفوظة.