Balancing Renewable Electricity: Energy Storage, Demand Side Management, and Network Extension from an Interdisciplinary Perspective

یک هدف مهم در پس بازسازی سیستم های برق آلمان و اروپا، کاهش بار زیست محیطی، به ویژه با توجه به انتشار گازهای گلخانه ای، سیستم های فعلی است. انتشار گازهای گلخانه ای باید به سطحی کاهش یابد که در دراز مدت پایدار باشد و با اهداف کاهش انتشار گازهای گلخانه ای سازگار باشد. دستیابی به این اهداف مستلزم سیستمی است (به بهترین نحو که دانش کنونی نشان می دهد) که بتواند همزمان با خواسته های اساسی برای کارایی اقتصادی، پایداری زیست محیطی و امنیت عرضه مقابله کند. این مطالعه با استفاده از سناریوهای موجود، چنین سیستمی را ترسیم می کند. این به ویژه بر روی سیستم های کمکی مانند روش های ذخیره سازی انرژی و گسترش شبکه تمرکز دارد.
این مطالعه فن‌آوری‌هایی را معرفی می‌کند که می‌توانند برق را در سیستم‌های انرژی متعادل کنند و می‌توانند به عنوان فناوری‌های توانمند برای ادغام مقادیر زیادی از انرژی‌های تجدیدپذیر در سیستم تامین برق عمل کنند. این با بحث در مورد اهداف هنجاری برای سیستم برق آینده قبل از ادامه با شرح سیاست‌های جاری و تحولات سیاسی و مروری بر مطالعات مربوط به سیستم انرژی موجود آغاز می‌شود. این بخش‌ها به عنوان پیش‌زمینه برای بقیه مطالعه عمل می‌کنند. آنها با بحث و تجزیه و تحلیل تقاضای رو به رشد برای وسایلی برای متعادل کردن نوسانات موجود در برق تولید شده در سیستم های قدرت با نفوذ بالای انرژی های تجدیدپذیر، پتانسیل های فناوری های متنوع، الزامات شبکه های الکتریکی، اثرات اقتصادی و مسائل حقوقی مهم دنبال می شوند. در نهایت، چالش‌های اصلی برای دستیابی به توسعه فناوری‌ها و فرآیندهای متعادل‌سازی برای سیستم‌های غالب برق تجدیدپذیر خلاصه شده و توصیه‌هایی ارائه شده است.

An important aim behind the restructuring of Germany’s and Europe’s electricity systems is to reduce the environmental burden, especially with respect to greenhouse gas emissions, of the current systems. Emissions must be brought down to a level that is sustainable in the long run and consistent with greenhouse gas emission reduction goals. Meeting these goals will require a system (as best as current knowledge suggests) that will be able to cope simultaneously with the fundamental demands for economic efficiency, environmental sustainability and supply security. Making use of existing scenarios, this study sketches such a system. It focuses in particular on auxiliary systems such as energy storage methods and network extensions.
The study introduces technologies that can balance electricity in energy systems and that can serve as enabling technologies for the integration of large quantities of renewable energies in the power supply system. It begins with a discussion of normative aims for the future electricity system before continuing with a description of current policies and political developments and an overview of relevant existing energy system studies. These sections serve as background for the remainder of the study. They are followed by discussion and analysis of the growing demand for means to balance the fluctuations found in electricity generated in power systems with a high penetration of renewable energies, the potentials of diverse technologies, requirements for electrical networks, economic impacts and important legal issues. Finally, the main challenges to the achievement of developing balancing technologies and processes for renewable electricity-dominant systems are summarised and recommendations made.