انرژی زمین‌گرمایی

۱۷۱۸ Gt CO₂ را گزارش می‌کند که معادل ۴۶۸٫۵۴ Gt کربن است

[12] پلینیوسِ بزرگ دید ابری بزرگ و شوم از بالای کوه وزوو بیرون زد. وقتی فهمید چیزی درست نیست، تصمیم گرفت فرار نکند و خودش را نجات ندهد، بلکه ناوگانی از کشتی‌های جنگی راه بیندازد تا به دیگران در امتداد ساحل کمک کند، و همراهشان حرکت کرد. وقتی یادداشتی از دوستش رکتینا دریافت کرد که درخواست کمک کرده بود، خیلی زود روشن شد که این سفر یک مأموریت نجات است. پلینیوس به خانه رکتینا در ۵ کیلومتری پمپئی رسید، و سکاندارش به او گفت عقب‌نشینی کند - اما پلینیوس نپذیرفت و برای کمک به دوست دیگرش، پومپونیانوس، در استابیا پیش رفت. آنجا بود که هر دو مرد سعی کردند آرام بگیرند، شام بخورند، حمام کنند و شب را از خطر جان سالم به در ببرند. اما در طول شب، خاکستر و سنگ‌پا شروع به باریدن کردند، لرزه‌ها پایه‌های ساختمان را تکان دادند و جریان گدازه خانه‌های دوردست را بلعید و با سرعت به خانه نزدیک می‌شد. اوضاع بدتر شد و خطرها هم داخل و هم بیرون بیشتر شدند. صبح، تصمیم گرفتند تخلیه کنند و به سمت ساحل بروند - اما متأسفانه هنگام فرار، گرمای رو به افزایش، شعله‌ها و دودهای خفه‌کننده از پا درآمدند.

[13] روشن می‌کند که یک رویداد واحد باعث فاجعه نشد، بلکه مجموعه‌ای از بلایای متعدد و انباشته رخ داد، و شهروندان پمپئی پیش از آن‌که موج آذرآواری جان بیشترشان را بگیرد، وقت داشتند در حالی که خاکستر داغ و سنگ‌پا می‌بارید تلاش کنند فرار کنند. این نتیجه را تقویت می‌کند که پلینیوسِ بزرگ پیش از آغاز تلاش برای تخلیه، وقت داشته حمام کند و آرام بگیرد.

نمودار نشان‌داده‌شده، بر پایه [43-56]، تصویری ساده‌شده از تغییرات روزانه تقاضای انرژی و مسئله ناپیوستگی انرژی‌های تجدیدپذیر است که با ۴ پارامتر اصلی نمایش داده شده است:

• تقاضا برای انرژی معمولاً در طول روز، هم‌زمان با کارهای روزمره مردم، تغییر می‌کند. مصرف برق معمولاً صبح و عصر، وقتی مردم بیدار می‌شوند یا از سر کار به خانه می‌رسند - و چراغ‌ها، تلویزیون‌ها، وسایل آشپزی و غیره را روشن می‌کنند - به اوج می‌رسد و معمولاً وسط روز، وقتی مردم سر کار، در راه یا بیرون هستند، ثابت می‌ماند یا کم می‌شود. قابل پیش‌بینی است که تقاضا شب‌ها، وقتی مردم خواب‌اند، کمترین مقدار را دارد.
  (الگوهای مشخص تقاضا در منابع مختلف فرق دارند؛ چند منبع برای این نمودار بررسی و ساده‌سازی شدند.)
• برق خورشیدی - تولید برق از انرژی خورشیدی وسط روز، وقتی نور خورشید در بیشترین حد است، به اوج می‌رسد و با غروب خورشید تا عصر کم می‌شود. این الگوی آشنا با مصرف برق مردم هم‌خوان نیست و وقتی تقاضا در بیشترین حد است، کمبود عرضه ایجاد می‌کند: حتی با طلوع خورشید و افزایش عرضه، این مقدار برای پوشش اوج تقاضای صبحگاهی کافی نیست. از طرف دیگر، وسط روز که خورشید در بالاترین نقطه است، برق اضافی وجود دارد، اما تقاضا نسبتاً پایین است.
• برق بادی - تولید برق از انرژی باد ذاتاً نسبتاً متغیر و نامنظم است. در کوتاه‌مدت (ساعتی)، برخلاف نور خورشید، الگوی ثابت و قابل پیش‌بینی برای باد وجود ندارد (هرچند بعضی منابع می‌گویند باد معمولاً بعدازظهر به اوج می‌رسد). اما مثل خورشید، برق بادی هم می‌تواند در بعضی ساعت‌های روز مازاد ایجاد کند و در ساعت‌های دیگر نتواند تقاضا را برآورده کند. ممکن است روزهای کاملاً بی‌بادی بگذرد که باد برای تقاضا کافی نیست، یا روزهای پیوسته بادی، برق اضافی دائمی فراهم کنند. در نهایت، برق بادی به‌تنهایی منبع انرژی قابل اعتمادی نیست. حتی با ترکیب باد و خورشید، آن‌ها اغلب نمی‌توانند در زمان‌های اوج تقاضا برق کافی فراهم کنند، به‌ویژه در روزهای ابری و بی‌باد.
• برق مکمل - می‌توان از منابع انرژی دیگر برای جبران کمبودهای ناپیوسته برق مربوط به باد و خورشید استفاده کرد و کمک کرد عرضه با تقاضا هماهنگ شود. انرژی تأمین‌شده از منابعی مثل برق‌آبی، سوخت‌های زیستی و زمین‌گرمایی پیشرفته را می‌توان در طول روز تنظیم کرد، تا هنگام نیاز انرژی بیشتری بدهند یا تولید بیش‌ازحد و مازاد هدررفته را در زمان‌های کم‌تقاضا کاهش دهند. این کار اجازه می‌دهد با استفاده از مجموعه‌ای از منابع انرژی، تقاضا در همه ساعت‌های روز به‌طور ثابت تأمین شود. استفاده از یک منبع تجدیدپذیر (به‌جای سوخت‌های فسیلی) به‌عنوان عرضه قابل تنظیم و مکمل، کمک می‌کند تقاضا بدون ایجاد انتشار کربن اضافی و غیرضروری برآورده شود.

دنبال‌کردن بار در برابر برق پایه:

برق زمین‌گرمایی پیشرفته نمونه مهمی از منبع انرژی است که می‌توان آن را به‌صورت انعطاف‌پذیر و پویا تنظیم کرد تا تغییرات لحظه‌ای تقاضا ناشی از ناپیوستگی‌ها و الگوهای مصرف مردم را دنبال کند، و به آن عرضه «دنبال‌کننده بار» می‌گویند. منابع انرژی دیگر، مثل نیروگاه‌های سوخت فسیلی یا هسته‌ای، به‌طور سنتی به‌عنوان تأمین‌کننده برق «پایه» شناخته می‌شوند ^A. یعنی می‌توانند برق پیوسته و قابل اعتمادی برای تأمین ابتدایی‌ترین نیازهای انرژی ما فراهم کنند؛ اما برخلاف زمین‌گرمایی پیشرفته، به‌راحتی قابل تنظیم نیستند و نمی‌توان تولیدشان را سریع بالا یا پایین برد تا با تقاضا هماهنگ شوند. نیروگاه‌های اضافی، که «اوج بار» نام دارند، در شبکه برق ادغام می‌شوند تا در زمان‌های اوج تقاضا برق بیشتری فراهم کنند. اما حتی نیروگاه‌های اوج بار هم برای روشن و خاموش شدن زمان می‌خواهند، و باعث ناکارآمدی، تولید بیش‌ازحد و هدررفت می‌شوند.

نمودار ما نسخه‌ای ساده‌شده از منحنی اردک ^B است، نموداری شناخته‌شده که تفاوت میان تقاضا و عرضه از خورشید(/باد) و بار حاصل بر شبکه برق ما را نشان می‌دهد - یعنی تقاضای خالص باقی‌مانده پس از حساب‌کردن برقی که خورشید(/باد) تأمین کرده را نشان می‌دهد، و در نتیجه آن پارامترها را در یک منحنی ترکیب می‌کند. این نمودار نشان می‌دهد که باد و خورشید، با اینکه می‌توانند به تأمین نیازهای انرژی کمک کنند، نمی‌توانند (فعلاً) کاملاً جای برق پایه را بگیرند. با تأمین نکردن ۱۰۰٪ تقاضا در همه زمان‌ها، می‌توانند با نیازمند کردن نیروگاه‌های پایه سنتی و کند برای افزایش یا کاهش سریع‌تر و مکرر تولید جهت جبران، فشار بیشتری به شبکه وارد کنند (یا دست‌کم نه بدون ایجاد ظرفیت‌های اضافی، ناکارآمدی‌های چشمگیر و برق هدررفته). برای نمونه، وقتی تولید خورشیدی عصرها درست هم‌زمان با اوج تقاضای برق کم می‌شود، شرکت‌های برق که نیروگاه‌های پایه را اداره می‌کنند باید سریع تولید را به‌جای خورشید بالا ببرند. این کار نه‌فقط فشار عملیاتی ایجاد می‌کند، بلکه این نیروگاه‌ها فقط وقتی مدام کار می‌کنند صرفه اقتصادی دارند - روشن و خاموش کردنشان در طول روز، آن‌ها را از نظر اقتصادی غیرقابل‌استفاده می‌کند.

راه‌حل‌های این مسئله هدفشان «صاف کردن شکم اردک» است (و در نتیجه کم کردن میزان بالا یا پایین بردنی که نیروگاه‌های پایه لازم دارند)، و شامل این‌ها می‌شوند:

• بهبود عملکرد برق پایه برای تنظیم انعطاف‌پذیرتر تولید
• تنظیم رفتار مصرف انرژی‌مان تا در طول روز ثابت‌تر باشد
• هدایت برق اضافی به کاربردهای دیگر
• اضافه کردن ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس شبکه
• روی آوردن به منابع «دنبال‌کننده بار» دیگر و انعطاف‌پذیرتر، مثل زمین‌گرمایی پیشرفته یا برق‌آبی

همچنین ببینید: ده سال تحلیل نمودار اردک: چگونه یک کشف NREL در ۲۰۰۸ امروز به افزودن انرژی خورشیدی بیشتر به شبکه کمک می‌کند | NLR (NREL) (بایگانی‌شده)