Balancering af atomkraft og vedvarende energi

Balancering af atomkraft og vedvarende energi
Balancering af atomkraft og vedvarende energi
Anonim

Atomkraftværker kører typisk enten med fuld kapacitet eller slet ikke. Alligevel har anlæggene den tekniske evne til at tilpasse sig den skiftende efterspørgsel efter strøm og dermed bedre imødekomme kilder til vedvarende energi såsom vind- eller solenergi.

Forskere fra U. S. Department of Energy's (DOE) Argonne National Laboratory og Massachusetts Institute of Technology undersøgte for nylig fordelene ved at gøre netop det. Hvis atomkraftværker producerede strøm på en mere fleksibel måde, siger forskerne, kunne anlæggene sænke elomkostningerne for forbrugerne, muliggøre brugen af mere vedvarende energi, forbedre økonomien ved atomenergi og hjælpe med at reducere drivhusgasemissioner.

Den nye undersøgelse "giver os værktøjer til yderligere at udforske potentielle fordele ved fleksible nukleare operationer for at arbejde sammen med større andele af variable kilder til vedvarende elproduktion …" - Jesse Jenkins, kandidatforsker ved MIT Energy Initiative

Teamet undersøgte tekniske begrænsninger for fleksible operationer på atomkraftværker og introducerede en ny måde at modellere, hvordan disse udfordringer påvirker, hvordan kraftsystemer fungerer. "Fleksibel atomkraftdrift er en 'win-win-win', 'sænkning af elsystemets driftsomkostninger, øgede indtægter for ejere af kernekraftværker og en væsentlig reduktion af begrænsning af vedvarende energi," skrev holdet i en Applied Energy-artikel offentliggjort online den 24. april.

Audun Botterud, en ledende energisystemingeniør i Argonnes Energy Systems-division, er opmuntret over, hvordan denne forskning for første gang evaluerer og demonstrerer den potentielle værdi af fleksible nukleare operationer i et realistisk kraftsystem i USA Stater udfordret af høj variabilitet i produktionen af vedvarende energi."

Undersøgelsen hjælper med at fordrive langvarige synspunkter om, at atomkraftværker skal fungere i "baseload"-tilstand og producere strøm med maksimal nominel kapacitet, når de er online. Atomkraftværker kan endda reagere dynamisk på elmarkedspriser på timebasis og behov for sekundær-til-sekund frekvensregulering, fandt holdet. Elsystemer, der omfatter vedvarende energi, skal være mere fleksible for til enhver tid at balancere udbud og efterspørgsel. Nukleare operatører i Frankrig, Tyskland og andre lande er bekendt med denne tilgang, men i mindre grad i USA.

Forskerne udviklede en matematisk repræsentation af de fysik-inducerede operationelle begrænsninger, der opstår fra nuklear reaktor dynamik og brændstofbestrålingscyklussen i Applied Energy-artiklen og et ledsagende papir, offentliggjort i Nuclear Technology. Det tværfaglige team kombinerede derefter den nye tilgang med elsystemsimuleringsmodeller for at evaluere de samlede omkostninger ved elproduktion, markedspriser og deraf følgende indtægter for kraftværker under forudsætning af forskellige niveauer af nuklear fleksibilitet.

"Atomkraftværker er styret af et andet sæt principper sammenlignet med andre generatorer, og vores tilgang muliggør repræsentationen af disse relationer i analysen af kraftsystemer og elmarkeder," sagde Francesco Ganda, hovedefterforskeren i projektet og en ledende nuklear ingeniør i Argonnes Nuclear Science and Engineering division.

Ved at være fleksible kan anlægsoperatører sænke de samlede driftsomkostninger i elsystemet. For eksempel kunne operatører generere mindre atomkraft, når vedvarende energi er bredt tilgængelig. Atomkraftværker kunne så udnytte deres ledige kapacitet til at sælge værdifulde "driftsreserver" eller evnen til hurtigt at ændre strømudgangen for at hjælpe netoperatører med at genbalancere udbud og efterspørgsel, når uventede hændelser indtræffer, såsom kraftværksfejl eller fejl i efterspørgselsprognoser.

Denne fleksibilitet kan øge rentabiliteten af atomkraftværker ved at øge indtægterne fra elmarkederne og reducere variable drifts- og vedligeholdelsesomkostninger. Samlet set kan atomkraftværksfleksibilitet også hjælpe med at integrere flere vind- og solressourcer og reducere produktionen af fossilt brændstoffyret energi og relaterede kuldioxidemissioner.

Jesse Jenkins, kandidatforsker ved MIT Energy Initiative, bemærker, hvordan forskernes modelleringstilgang og undersøgelse "giver os værktøjer til yderligere at udforske potentielle fordele ved fleksible nukleare operationer for at arbejde sammen med større andele af variable kilder til vedvarende energi. elproduktion på vej mod lavkulstofforsyning."

Andre Argonne-undersøgelsesforfattere omfatter Richard Vilim, Zhi Zhou og Roberto Ponciroli. Forskningen blev delvist finansieret af Argonnes Laboratory Directed Research and Development-program.

Populært emne.

Trends

Populær for måneden

  • 20 procent flere træer i megabyer ville betyde renere luft og vand, lavere kulstof- og energiforbrug

    Plantering af 20 procent flere træer i vores megabyer ville fordoble fordelene ved byskove, såsom forureningsreduktion, kulstofbinding og energireduktion, ifølge en undersøgelse i Ecological Modeling. Forfatterne af undersøgelsen, som blev udført på Parthenope Universitet i Napoli i Italien, siger, at byplanlæggere, beboere og andre interessenter bør begynde at lede i byerne efter naturressourcer og bevare naturen i vores byområder ved at plante flere træer.

  • NOAA: 2017 var det tredje varmeste år nogensinde i verden: NOAA, NASA-forskere bekræfter, at jordens langsigtede opvarmningstendens fortsætter

    Efter tre år i træk med rekordhøje temperaturer for kloden var Jorden en lidt køligere planet i 2017. Men ikke meget. Jordens globale gennemsnitlige temperatur for 2017 gjorde det til det tredjevarmeste år i NOAA's 138-årige klimarekord, efter 2016 (varmeste) og 2015 (næstvarmeste).

  • Langsigtet opvarmningstendens fortsatte i 2017: NASA, NOAA

    Jordens globale overfladetemperaturer i 2017 rangeret som de næstvarmeste siden 1880 ifølge en analyse fra NASA. For at fortsætte planetens langsigtede opvarmningstrend var de globale gennemsnitlige temperaturer i 2017 1,62 grader Fahrenheit (0,90 grader Celsius) varmere end gennemsnittet fra 1951 til 1980, ifølge forskere ved NASA's Goddard Institute for Space Studies (GISS) i New York.

  • Midlertidige 'badekarafløb' i havkoncentratfloden

    Et eksperiment med den største flotille af sensorer, der nogensinde er udsat i et enkelt område, giver ny indsigt i, hvordan havaffald, eller flotsam, bevæger sig på havets overflade. Eksperimentet udført i Den Mexicanske Golf nær stedet for Deepwater Horizon-olieudslippet placerede hundredvis af drivende sensorer for at observere, hvordan materiale bevæger sig på havets overflade.

  • Kødædere af dyr kunne være vores magtfulde allierede

    Kødædende dyr, der lever i og omkring menneskers beboelse, er i tilbagegang med en hidtil uset hastighed - men de kan give afgørende fordele for menneskelige samfund. En international gennemgang ledet af forskere fra University of Queensland har afsløret, at rovdyr og ådselædere lige fra flagermus til leoparder og gribbe er værdifulde for menneskers sundhed og velvære.

  • Jaghunde som mulige vektorer for infektionssygdommen tularaemia

    Tulariæmi er en smitsom bakteriesygdom, der er livstruende for gnavere, kaniner og harer, men som også kan smitte mennesker og hunde. Mens kontakt med forurenet blod eller kød gør jægere til en højrisikogruppe, er hyppigheden af infektioner blandt jagthunde ikke blevet undersøgt meget.

  • Hvordan planter ser lys

    Proteinerne PCH1 og PCHL hjælper planterne med at tilpasse sig deres omgivelser. Planter reagerer følsomt på ændringer i deres omgivelser og besidder evnen til at tilpasse sig dem. De bruger fotoreceptorproteinet phytochrom B til at se lys og regulerer derefter processer som frøspiring, kimplanteudvikling, langsgående vækst og blomsterdannelse.

  • En overlevelseslektion fra flagermus: At spise variation får arterne til at formere sig

    Kost er en vigtig faktor, der påvirker alle arters overlevelse og udvikling. Mange undersøgelser har vist, at når arter udvikler sig fra at være et rovdyr eller insektæder til at være vegetar, stiger hastigheden, hvormed nye arter opstår. Men en ny undersøgelse offentliggjort i Ecology Letters afslører, at altædende New World noctilionoid flagermus, de arter med diæter, der omfatter både plante- og animalske materialer, producerer flere generationer i det lange løb end speciali

  • Pentagon bygget med mineraliserede mikrober, der går forud for dinosaurer

    En ny undersøgelse ledet af The Australian National University (ANU) har fundet ud af, at nogle af byggestenene i Pentagon og Empire State Building blev lavet af mikrober, der levede for op til 340 millioner år siden, før dinosaurerne. Materialet, kendt som oolitisk kalksten, er et populært byggemateriale over hele verden og er næsten fuldstændigt lavet af millimeterstore kugler af karbonat kaldet ooider.

  • Klimaændringer forbundet med flere blomstrende skove

    Ny forskning fra en videnskabsmand fra Florida State University har afsløret et overraskende forhold mellem stigende atmosfærisk kuldioxid og blomsteropblomstringer i en fjerntliggende tropisk skov. FSU-forskere, der studerede de rige tropiske skove på Panamas Barro Colorado-ø, fandt ud af, at stigningen i kuldioxid har sat scenen for en stigning i flere årtier i den samlede blomsterproduktion.

  • Bylys sætter fælder for trækfugle: Hvordan fugle bliver tiltrukket af kunstig lysforurening i byområder

    På deres efterårstræk sydpå på den nordlige halvkugle bliver snesevis af fugle lokket af kunstig lysforurening ind i byområder, der kan være en økologisk fælde, ifølge University of Delawares Jeff Buler. Buler, lektor i UD's Department of Entomology and Wildlife Ecology, og hans forskerhold brugte 16 vejrovervågningsradarer fra det nordøstlige USA over en syvårig periode til at kortlægge fordelingen af trækfugle under deres efterårsstop.

  • Kan det tage år fra dit liv at være for social?

    Store jordegern kaldet gulbugede murmeldyr lever i gennemsnit meget længere, hvis de er mindre sociale og mere isolerede, end hvis de er mere sociale og mindre isolerede, har en UCLA-ledet langtidsundersøgelse fundet. Et team af biologer studerede 66 voksne hunmurmeldyr fra 2002 til 2015 på Rocky Mountain Biological Laboratory i det vestlige Colorado.

  • Radioaktivitet fra olie- og gasspildevand fortsætter i Pennsylvania-strømsedimenter: Radioaktivitet i sedimenter på tre deponeringssteder målt 650 gange højere end norm alt

    Mere end syv år efter embedsmænd i Pennsylvania anmodede om, at bortskaffelsen af radiumfyldt fracking-spildevand i overfladevand begrænses, viser en ny Duke University-undersøgelse, at høje niveauer af radioaktivitet fortsætter i strømsedimenter på tre deponeringssteder.

  • Celler, der mangler kerner, kæmper for at bevæge sig i 3D-miljøer

    Forskere fra University of North Carolina Lineberger Comprehensive Cancer Center har afsløret nye detaljer om, hvordan kernens fysiske egenskaber påvirker, hvordan celler kan bevæge sig rundt i forskellige miljøer - såsom "blødt" væv som hjerne og fedt eller "

  • Bybende undersøgelse viser, hvordan planter mærker verden: Denne forståelse kan hjælpe kommercielle afgrøder til at modstå patogener og tørke

    Planter mangler øjne og ører, men de kan stadig se, høre, lugte og reagere på miljømæssige signaler og farer - især på virulente patogener. Det gør de ved hjælp af hundredvis af membranproteiner, der kan mærke mikrober eller andre belastninger.

  • Bio-fornybar proces kunne hjælpe ‘green’ plast

    Da John Wesley Hyatt patenterede den første industrielle plastik i 1869, var hans hensigt at skabe et alternativ til den elfenbensbro af elefanten, der blev brugt til at lave klavertangenter. Men denne tidlige plastik udløste også en revolution i den måde, folk tænkte på fremstilling:

  • Virus har vist sig at være en sandsynlig årsag til mystisk polio-lignende sygdom

    En større gennemgang af medicinske forskere fra UNSW Sydney har identificeret stærke beviser for, at en virus kaldet Enterovirus D68 er årsagen til en mystisk polio-lignende sygdom, der har lammet børn i USA, Canada og Europa. Undersøgelsen, af et hold ledet af UNSW professor Raina MacIntyre, direktør for NHMRC Center for Research Excellence in Epidemic Response, er offentliggjort i tidsskriftet Eurosurveillance.

  • Vacciner beskytter ikke opdrættede fisk mod sygdom

    Vaccinerne, der bruges af kommercielle fiskeopdrættere, beskytter ikke fisk mod sygdom, ifølge en ny undersøgelse. Undersøgelsen er udarbejdet af forskere ved University of Waterloo, det pavelige katolske universitet i Valparaiso og Chiles universitet i Valparaiso.

  • Varmetab fra Jordens indre udløser isskjold mod havet

    Grønlands indlandsis bliver mindre og mindre. Afsmeltningen sker med øget styrke og med en hastighed, som ingen modeller tidligere har forudsagt. I dag præsenterer forskere fra Arktisk Forskningscenter, Aarhus Universitet og Grønlands Naturinstitut i tidsskriftet Scientific Reports resultater, der for første gang viser, at den nordøstlige del af det dybe bundvand Grønlands fjorde bliver varmet op af varme, der gradvist tabes fra Jordens indre.

  • Hunkatte er mere tilbøjelige til at være højrehåndede, opdager forskere

    Forskere ved Queen's University Belfast har fundet ud af, at hunkatte er meget mere tilbøjelige til at bruge deres højre pote end hanner. Dr. Louise McDowell, Dr. Deborah Wells og professor Peter Hepper fra School of Psychology ved Queen's, rekrutterede 44 katte til undersøgelsen og fandt ud af, at selvom der ikke var nogen generel befolkningspræference som den menneskelige præference for højrehåndethed, var der en kønspræference.

Bedste anmeldelser for året