وقد أوضحت النمذجة من قبل الباحثين من مركز تحليل الطاقة الاستراتيجية في المختبر الوطني للطاقة المتجددة (nrel) كيف ستعمل شبكات الطاقة الرئيسية الثلاث في الولايات المتحدة في معظم الأيام الغنية بالطاقة الشمسية في نظام الطاقة حيث تم توفير 55 ٪ من الطاقة السنوية بواسطة الكهروضوئية.

النمذجة الساعية في الشمس مع فرصة لتقليصها: تشغيل الشبكة الأمريكية بمستويات عالية جدًا من تقرير الخلايا الكهروضوئية الشمسية المنشورة على موقع الويب المباشر العلمي ينظر في الأيام التي يكون فيها 90 ٪ على الأقل من الكهرباء من الكهروضوئية ويوضح مقدار الطاقة الشمسية الفائضة ولدت في الربيع وكيف قد يتأثر تسعير الطاقة.

تدرس النمذجة أيضًا سيناريوهات شمسية أقل طموحًا - لكننا سنضعها في جانب واحد. السيناريو المتعلق بنظام طاقة مدفوع بالطاقة الشمسية بنسبة 55٪ كل عام - "تكلفة منخفضة + تخزين" - يعتبر أن تخزين الطاقة بسعر 97 دولارًا / كيلووات ساعة من الطاقة والكهرباء الشمسية 0.02 دولار / كيلووات ساعة بدون حوافز. تم افتراض حوالي 1،618 جيجاوات من قدرة توليد الطاقة الشمسية و 346 جيجاوات من التخزين.

جوهر المشكلة هو ، كيف نحافظ على تشغيل النظام بأمان ، وبطريقة سليمة اقتصاديًا نسبيًا مع إضافة مصادر الكهرباء النظيفة المتقطعة؟ يقترح المؤلفون أن هناك حاجة إلى مستويات عالية من التحكم والتنسيق مع الموارد الأخرى القابلة للنشر ، بالإضافة إلى تخزين الطاقة. لاحظ المؤلفون أن الضوابط على مستوى الوحدة الشمسية ستكون موضع تقدير أيضًا. وقد توصلت دراسات أخرى ، على غرار 100٪ من أسطح المنازل المناسبة ليتم تركيبها بالطاقة الشمسية ، إلى نفس النتيجة. في الواقع ، عندما يصل تغلغل الطاقة الشمسية إلى ذروته في هذا النموذج - انظر الجانب الأيمن من الصف العلوي أدناه - قد تصبح بعض التحولات المفاجئة شديدة للغاية. يمكن لتكنولوجيا أيونات الليثيوم الحديثة أن تتفاعل على الفور وتتعامل مع مثل هذه التحولات وستكون بالتأكيد مطلوبة.

سيحدث أكبر التخفيف من هذه المنحدرات بمجرد نشر تخزين الطاقة بكميات هائلة في سيناريو التخزين منخفضة التكلفة pv + ، كما هو موضح في الجانب الأيمن الصف أعلاه وفي الصورة أعلاه تلك التي تتميز بإخراج مسطح وسلس من المصادر الأحفورية.

إن الأيام الصعبة اقتصاديًا لأسعار الكهرباء المنخفضة مدفوعة بأحجام التوليد الضخمة هي تقريبًا بسبب المستويات العالية من الطاقة الشمسية ، مع وجود جزء منها في فترات الربيع من الأيام الصافية المعتدلة خلال فترات انخفاض الطلب على الكهرباء.

والنتيجة هي حوالي 66 دقيقة كل يوم حيث من المحتمل أن تذهب 41٪ من الطاقة الشمسية المولدة إلى النفايات. لن يحدث ذلك إلا في حوالي 4.9٪ من إجمالي عدد الساعات التي تم تصميمها ، ومع ذلك ، سيعادل حوالي 6.6٪ من جميع الكهرباء المولدة ، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه.

تم إنتاج البحث الذي يشير إلى أن تصميم الحد من الطاقة الشمسية يمكن من تسييل الطاقة الزائدة والانتشار الناتج عن المزيد من الطاقة الشمسية.

استخدم nrel أداة النمذجة للساعة المتاحة تجاريًا للنظر في كل الولايات المتحدة ومعرفة الساعات التي قد تكون لها ثلاثين عامًا وبالتالي قد تكون الكهرباء أرخص. مما يجعلك تتساءل عما إذا كانت 80 ٪ من مصادر الطاقة المتجددة هي كعكة ويمكننا السماح للمتطرفين بالقضاء على البقية.