南极的可再生能源

最初由Kaitlyn Bunker博士发表在RMI Outlet。

莫森站位于南极高原边缘一个孤立的岩石露头上，是南极圈以南最古老的，可连续运行的研究站。它也是澳大利亚南极师（AAD）运营的三个主要南极站中最偏远的一个。该站正在进行的科学研究包括中高层大气物理学，宇宙射线物理学，地磁学，地震学，生物学，气象学，气候变化研究，医学和自动化的高层大气科学。该电站的两个独特之处使其成为掺入可再生能源发电的理想场所。首先，其偏远的地理位置使可靠地输送柴油变得困难。其次，莫森及其周边地区的风能资源非常出色。在2002年和2003年，AAD在莫森站建造了两台风力涡轮机，平均为20名研究人员服务。在开始安装之前，AAD完成了一项环境影响评估，以确保添加风力涡轮机的好处超过了潜在的负面影响，包括对野生生物和景观的影响。

在准备和安装两台Enercon 300 kW风力涡轮机时，Mawson的偏远地区和寒冷的气候带来了许多挑战。安装需要一台100吨的起重机，这要求提供比典型破冰船更大的船。一旦涡轮机部件到达南极洲，就必须加强车站的桥梁以承受运输涡轮机的车辆的重量。莫森站目前的电力系统包括550千瓦的柴油发电机容量以及600千瓦的总装机容量。这些资源用于满足峰值功率为450 kW的负载。在一年的时间里，莫森站大约一半的电力来自风力涡轮机。AAD网站提供了有关如何运行混合风柴油系统的更多信息。

克服挑战

有趣的是，莫森站的电力负荷超出了热舒适性，照明和插头负荷。该站还为居民提供一些奢侈品，例如水疗中心和桑拿浴室，与其他日常使用相比，它们需要相对大量的电力。为了最大程度地节省燃料，AAD仅在人们容易获得风能的情况下教育人们使用这些便利设施，而不是在柴油发电机提供大部分电力的低风时期教育人们如何使用这些便利设施。

风力涡轮机对莫森的供热产生了额外的影响，这对于其他具有较大供暖要求的远程微电网来说是值得注意的。在向系统加风之前，两台柴油发电机为莫森站供电，这些发电机产生的多余热量加热了该站的许多建筑物。随着风力的增加，一年中的大部分时间里只有一台柴油发电机运行。这大大降低了柴油的需求，但同时也从现在很少使用的第二台发电机中消除了多余的热源。作为响应，AAD与风力涡轮机一起向系统添加了电锅炉。利用风力涡轮机提供的任何额外功率，电锅炉将水预热以加热建筑物。锅炉还通过智能逆变器连接到Mawson的系统，该逆变器为微电网提供电压和频率支持。结果类似于具有额外的旋转储备，这是因为当可用风发生变化时，锅炉可以迅速提高或降低输出功率。

仅在2014年，这些风力涡轮机就产生了足够的电力，从而使莫森的柴油消耗量减少了288,000升，直接为AAD节省了263,000美元的燃料成本。AAD在安排补给船上也获得了更大的灵活性；现在，AAD可以每隔一年发送一次加油运输，而不再需要每年至少运输一次柴油来满足加油站的需求。在莫森站（Mawson Station）上看到的成功已经传播开来，在南极洲开展业务的其他国家已经将可再生资源用于发电。此外，即使在严酷的冬季气候中，至今已有10年历史的风力涡轮机仍在高效运转。

有关莫森站的电力系统以及来自世界各地的其他九个可再生微电网的更多信息，请下载可再生微电网：全球岛屿和偏远社区的概况。

图片1©David Waterhouse /澳大利亚南极分部

图片2：©Robyn Mundy /澳大利亚南极分部