沒人談論的替代能源問題

有一個鮮為人知但很重要的問題，這使得創建完全替代的能源網絡（風能或太陽能）變得更加困難。自 1890 年代以來，世界各地的電力網絡和設備一直在使用交流電 (AC) 系統，這意味著系統中的電流會反復改變方向。

在澳大利亞、歐洲和非洲大部分地區，電力每秒交替 50 次，即頻率為 50 赫茲，而在美國則為 60 赫茲。

以恆定頻率供電非常重要，因為網絡中的電器和設備是為特定頻率/電壓設計的。因此，它們可能會被不正確的電源損壞。

出於這個原因，電網通常寧願不供應電力也不願供應不良電力。如果頻率或電壓“超出規格”，自動電氣系統控制會關閉電源。

南澳大利亞人不會很快忘記 2016 年整個全州電網發生這種情況。全州停電始於下午晚些時候的一些惡劣天氣，由於停電，成千上萬的人在沒有路燈或交通信號燈的情況下被迫離開城市。原因多種多樣，包括吹倒一些輸電線路的陣風和雷擊發電廠。

風力渦輪機的能量不再由電網的其餘部分穩定，自動斷開連接。該系統自然地開始從任何剩餘供應中提取更多貨物，耗盡了與東海岸網絡其餘部分互連的容量，導致網絡完全斷開。從那以後，停工在整個網絡上蔓延開來。這一切都發生在不到一秒鐘的時間內。

級聯關閉的可能性永遠無法完全消除；自動化安全系統必須足夠快地做出決策，以防止任何人為乾預。然而，整個系統的脆弱性可能會有所不同，間歇性可再生能源的增加會降低系統的穩定性。

傳統發電機使用渦輪機——蒸汽渦輪機、開式循環渦輪機和水（水電）渦輪機。這些設備被稱為“同步”設備，因為它們產生的電力頻率與渦輪軸的轉速直接相關。由於這些機器又大又重，加速或減速需要時間和精力，這意味著電力頻率不能變化太快。這種現象稱為“慣性”，使它們本質上穩定。

可以想像，沒有活動部件的太陽能電池板不提供慣性。它們適應系統中已經存在的頻率，無助於穩定它。

風力渦輪機雖然具有大型旋轉部件，但僅因風力條件而不斷改變速度。因此，它們並非設計用於與交流電網同步。所以他們甚至不提供慣性。

如果系統沒有慣性，則頻率會擺動，而不是平穩地響應負載變化，而這些擺動會導致更頻繁的電網中斷。

2016 年停電後，能源安全在短短幾週內贏得了頭等大事。在接下來的兩年裡，南澳大利亞州政府採取了多項行動，包括安裝大型電池（根據 Elon Musk 承諾在 100 天內建造或免費提供）、建造新的柴油發電廠和為天然氣的勘探和生產提供獎勵，即用穩定的化石資源或昂貴的電池來抵消可再生能源的生產。

此外，還安裝了兩個同步電容器。同步電容器是大而重的旋轉軸，類似於渦輪機中的那些，但它們不發電：它們僅有助於穩定電網頻率。

在隨後的幾年裡，這些答案中的每一個都得到了證實。幾個關鍵時刻使用了柴油發電機，特斯拉電池穩定了電網，但也是有代價的。儘管它存儲的能量相對較少，但電池可以快速響應東海岸電網任何地方的故障，甚至昆士蘭。它已被編程為提供“虛擬慣性”。

100% 可再生電網的技術尚未到來。技術和電網管理的進步意味著可再生能源可以提供更重要和更大部分的供應，而不會不可接受地破壞電網頻率的穩定性。然而，如果不保持至少一些傳統旋轉發電機的運行，幾乎沒有任何系統能夠負擔得起 100% 使用可再生能源的成本，這仍然是事實。

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這是在 Wed, 18 Jan 2023 08:00:53 +0000 在 https://scenarieconomici.it/il-problema-delle-energie-alternative-di-cui-nessuno-parla/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。