Bagaimana Mempunyai Semua Elektrik Grid Boleh Diperbaharui

Bagaimana Mempunyai Semua Elektrik Grid Boleh Diperbaharui
Satu grid yang boleh diperbaharui akan bermakna lebih banyak talian elektrik dan lebih banyak penghantaran. Russ Allison Loar / flickr, CC BY-NC-ND

Penyelesaian utama kepada perubahan iklim terkenal - berhenti membakar bahan api fosil. Bagaimana untuk melakukan ini adalah lebih rumit, tetapi sebagai seorang sarjana yang melakukan pemodelan tenaga, saya dan orang lain melihat garis besar masa depan fosil-bahan bakar: Kami membuat elektrik dengan sumber yang boleh diperbaharui dan memancarkan hampir segala-galanya.

Itu bermakna menjalankan kenderaan dan kereta api di elektrik, bangunan pemanas dengan elektrik pam haba, menggembirakan aplikasi industri seperti pengeluaran keluli dan menggunakan elektrik yang boleh diperbaharui untuk dibuat hidrogen (sama dengan gas asli) untuk keperluan lain. Oleh itu tumpuan adalah untuk menyalurkan grid elektrik dengan sumber yang boleh diperbaharui.

Terdapat perdebatan, bagaimanapun, mengenai sama ada sistem elektrik yang boleh diperbaharui sepenuhnya boleh dilaksanakan dan berapa cepatnya peralihan boleh dibuat. Di sini saya berpendapat bahawa kemungkinan kelayakan, jadi hanya soalan peralihan yang relevan.

Teknologi yang dikenali

Bagaimana Mempunyai Semua Gred Elektrik Boleh DiperbaharuiBagaimana Mempunyai Semua Grid Elektrik Boleh Diperbaharui
Sebuah ladang angin di Texas. Texas mendapat kira-kira 15% daripada tenaga elektrik dari angin di 2017.
Draxis / flickr, CC BY-ND

Penyelidikan saya memberi tumpuan kepada ekonomi tenaga boleh diperbaharui. Untuk menunjukkan kebolehlaksanaan dan anggaran kos sistem elektrik yang boleh diperbaharui, para penyelidik menggunakan model komputer yang mengira potensi pengeluaran dari teknologi yang berbeza pada setiap masa, berdasarkan perubahan keadaan cuaca. Satu model mendedahkan bahawa kombinasi sumber tenaga dan sistem storan tenaga mempunyai kos yang paling rendah sementara sentiasa memenuhi permintaan.

Banyak kajian menunjukkan bahawa grid elektrik boleh diperbaharui sepenuhnya boleh dilaksanakan di Amerika Syarikat, Eropah, Australia dan di tempat lain. Rakan-rakan saya dan saya baru-baru ini menyiapkan kajian kecil di pulau-pulau mauritius. Kepulauan adalah menarik tempat untuk peralihan yang boleh diperbaharui awal kerana skala kecil, kesederhanaan relatif dan pergantungan pada bahan api yang diimport.

Terdapat beberapa cara untuk membuat elektrik boleh diperbaharui: hidro, angin, fotovoltaik solar, geoterma dan membakar pelbagai bentuk biomas (bahan tanaman), selain meningkatkan kecekapan untuk menggunakan kurang tenaga. Ini adalah teknologi matang dengan kos yang diketahui.

Kemungkinan lain termasuk gelombang, pasang surut dan menumpukan tenaga suria, di mana reflektor memfokus sinar suria untuk menghasilkan kuasa. Walaupun ini boleh digunakan pada masa akan datang, keperluan untuk menangani perubahan iklim adalah mendesak, dan dalam anggaran saya, teknologi matang sudah mencukupi.

Pendapat mengenai tenaga nuklear berlari kuat, yang merupakan perbualan lain. Tetapi model menunjukkan bahawa Amerika Syarikat tidak memerlukan tenaga nuklear untuk bersara bahan bakar fosil.

Grid masa depan

Sistem tenaga yang boleh diperbaharui adalah khusus lokasi: Sistem terbaik bergantung kepada sumber lokasi (berangin?), Corak temporalnya (berapa kerap tidak berangin?) Dan ketersediaan sumber pelengkap (ada kuasa hidro untuk sandaran?). Walaupun sensitiviti lokasi ini, kajian di tempat yang berbeza mendapati keputusan yang sama.

Mempunyai kepelbagaian sumber yang boleh diperbaharui dapat mengurangkan kos. Khususnya, solar dan angin adalah pelengkap jika musim cerah bukan musim berangin; model mendapati bahawa kombinasi kedua-dua biasanya lebih murah daripada sama ada.

Untuk kebanyakan teknologi, Skala yang lebih besar mengurangkan kos. Sebagai contoh, di Amerika Syarikat, ladang suria berskala besar boleh melebihi 1,000 kali lebih besar daripada sistem bumbung kediaman dan kira-kira separuh kos. Untuk meminimumkan kos, kami membina sistem yang besar.

Bagaimana Mempunyai Semua Gred Elektrik Boleh DiperbaharuiBagaimana Mempunyai Semua Grid Elektrik Boleh Diperbaharui
Membina projek tenaga boleh diperbaharui berskala besar, seperti kilang solar 550-megawatt di Gurun Mojave di California, membawa kepada kos yang lebih rendah untuk menghasilkan tenaga.
Jabatan Dalam Negeri AS, CC BY-SA

Kerana keadaan solar dan angin berbeza-beza mengikut landskap, sistem Kos jatuh sebagai kawasan pengeluaran tumbuh, jadi perlu ada grid elektrik yang teguh untuk menggerakkan elektrik dari tempat-tempat yang ada bekalan ke tempat-tempat permintaan. Kami juga memerlukan lebih banyak tenaga elektrik untuk aplikasi seperti pengangkutan yang kini menggunakan bahan api fosil. Ini bermakna grid perlu berkembang.

Kajian menunjukkan bahawa menjalankan grid elektrik dengan tenaga boleh ubah yang boleh berubah termasuk tidak menggunakan, atau lambakan, sesetengah tenaga pada masa-masa, strategi yang mengurangkan kos berbanding dengan sentiasa menyimpan tenaga lebihan.

Namun, beberapa bentuk penyimpanan elektrik diperlukan. Bateri berfungsi dengan baik untuk meredam turun naik jangka pendek, tetapi untuk menyimpan tenaga selama berjam-jam atau hari, penyimpanan hidroelektrik yang dipam adalah lebih murah. Hydro dipam menggunakan tenaga tambahan dalam grid untuk mengepam air naik, dan apabila tenaga diperlukan, air akan kembali ke bawah untuk menjana kuasa dalam turbin. Amerika Syarikat mempunyai beberapa contoh yang ada dan banyak lokasi yang boleh dilaksanakan. Dengan pengembangan grid, storan mungkin terletak pada jarak dari pengguna.

Kuasa hidroelektrik dan kuasa biomas terdapat pada permintaan, jadi dalam grid elektrik yang boleh diperbaharui menyusut keperluan penyimpanan tenaga dan mengurangkan kos. Kedua-duanya mempunyai kesan persekitaran yang mesti diurus.

Bagaimana Mempunyai Semua Gred Elektrik Boleh DiperbaharuiBagaimana Mempunyai Semua Grid Elektrik Boleh Diperbaharui
Pentadbiran Maklumat Tenaga, CC BY

Hidroelektrik boleh mengubah ekosistem tempatan. Pembakaran biomas memancarkan karbon dioksida, tetapi satu kajian yang saya bekerja pada menunjukkan bahawa pelepasan biomas boleh balik dan jelas karbon yang lebih baik untuk pelepasan bahan api fosil. Kemapanan juga bergantung pada pengurusan bidang biomas dan hutan; rekod pencapaian manusia mengenai perkara ini belum menjadi bintang.

Sistem tenaga boleh diperbaharui memerlukan tanah. A Kajian AS menunjukkan bahawa bekalan elektrik dari angin, air dan solar memerlukan 0.42% kawasan tanah, ditambah 1.6% kawasan tanah untuk ruang antara turbin angin. Tenaga biomas memerlukan lebih banyak tanah berbanding angin atau solar, jadi biomas mestilah sebahagian kecil daripada penyelesaian tenaga boleh diperbaharui.

Halangan sebenar adalah politik dan budaya

Satu grid elektrik masa depan yang boleh diperbaharui dengan elektrik yang berkaitan mungkin atau mungkin tidak mengurangkan kos tenaga. Tetapi mengelakkan kesan terburuk dari perubahan iklim bererti meninggalkan bahan api fosil, sama ada atau tidak ini menjimatkan wang. Namun, peralihan yang boleh diperbaharui akan lebih cepat dan lebih mudah dari segi politik jika ia lebih murah.

In mauritius, kajian kami mendapati kos elektrik yang boleh diperbaharui menjadi serupa dengan kos sekarang di sana, berdasarkan kos modal semasa untuk tenaga boleh diperbaharui. Beberapa kajian juga mendapati kos untuk elektrik boleh diperbaharui pada masa depan menjadi lebih rendah daripada kos bahan api fosil yang ada sekarang, dalam kemungkinan kemungkinan kos jatuh kerana kita membina lebih banyak sistem tenaga boleh diperbaharui dan menjadi lebih baik untuk melakukannya.

Dan itu sahaja, dari perspektif teknikal. Gabungan sumber yang boleh diperbaharui dan storan tenaga - gabungan khusus bergantung pada keadaan dan keutamaan tempatan - boleh membekalkan semua bekalan elektrik yang diperlukan pada harga yang berpatutan, dan akan mengurangkan pencemaran udara untuk boot.

Tetapi dasar kerajaan diperlukan untuk membuat peralihan kepada tenaga boleh diperbaharui. Perubahan iklim adalah kos luaran yang ditanggung oleh masyarakat dan bukan oleh pengeluar tenaga - jadi kuasa pasaran sahaja tidak akan membuat peralihan. Selain meletakkan harga pada karbon (mungkin dengan dividen dikembalikan kepada orang ramai), kerajaan boleh memudahkan pembinaan infrastruktur yang diperlukan. Dan sokongan orang ramai diperlukan: Contohnya, penerimaan umum talian penghantaran untuk memindahkan elektrik dari Great Plains berangin ke pusat bandar adalah satu lagi cabaran untuk grid yang boleh diperbaharui.

Satu projek pada skala mengubah sistem tenaga akan mewujudkan pekerjaan - banyak pekerjaan - yang mungkin merupakan ukuran ekonomi yang paling penting bagi rakyat.

Penyelidikan dari saya dan yang lain menunjukkan bahawa grid elektrik yang boleh diperbaharui sepenuhnya boleh dilaksanakan dengan teknologi semasa pada harga semasa; halangan untuk menggunakan elektrik boleh diperbaharui adalah lebih politik dan budaya daripada teknologi atau ekonomi.

Mengenai Penulis

David Timmons, Profesor Madya Ekonomi, Universiti Massachusetts Boston

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

Pengeluaran: Rancangan Paling Komprehensif yang Pernah Dicadangkan untuk Membalik Pemanasan Global

oleh Paul Hawken dan Tom Steyer
9780143130444Dalam menghadapi rasa takut dan tidak peduli yang luas, koalisi penyelidik, profesional dan ahli sains antarabangsa telah berkumpul untuk menawarkan satu set penyelesaian yang realistik dan berani terhadap perubahan iklim. Seratus teknik dan amalan dijelaskan di sini-ada yang terkenal; ada yang tidak pernah anda dengar. Mereka terdiri dari tenaga bersih untuk mendidik anak perempuan di negara berpendapatan rendah untuk amalan guna tanah yang menarik karbon dari udara. Penyelesaiannya wujud, bersifat ekonomi, dan masyarakat di seluruh dunia kini menguatkuasakan mereka dengan kemahiran dan keazaman. Tersedia di Amazon

Merancang Penyelesaian Iklim: Panduan Dasar untuk Tenaga Rendah Karbon

oleh Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
1610919564Dengan kesan perubahan iklim yang sudah ada kepada kita, keperluan untuk mengurangkan pelepasan gas rumah hijau global tidak kurang pentingnya. Ia adalah satu cabaran yang menakutkan, tetapi teknologi dan strategi untuk memenuhinya wujud hari ini. Satu set kecil dasar tenaga, yang direka dan dilaksanakan dengan baik, boleh meletakkan kita di jalan menuju masa depan karbon yang rendah. Sistem tenaga adalah besar dan rumit, jadi dasar tenaga harus difokuskan dan efektif. Satu-saiz-semua-pendekatan pendekatan hanya tidak akan mendapat kerja yang dilakukan. Pembuat dasar memerlukan sumber yang jelas dan komprehensif yang menggariskan dasar-dasar tenaga yang akan memberi impak terbesar kepada masa depan iklim kita, dan menerangkan bagaimana untuk merancang dasar-dasar ini dengan baik. Tersedia di Amazon

Ini Menukar Semua: Kapitalisme vs Iklim

oleh Naomi Klein
1451697392In Ini Menukar Semua Naomi Klein berhujah bahawa perubahan iklim bukanlah satu lagi isu yang perlu difailkan antara cukai dan penjagaan kesihatan. Ini penggera yang menyeru kami untuk memperbaiki sistem ekonomi yang telah gagal dalam banyak cara. Klein dengan teliti membina kes untuk mengurangkan secara besar-besaran pelepasan rumah hijau kami adalah peluang terbaik kami untuk secara serentak mengurangkan ketidaksamaan yang menggerunkan, membayangkan semula demokrasi kami yang patah, dan membina semula ekonomi tempatan kami yang terbuang. Dia mendedahkan keputusasaan ideologi tentang penyangkalan perubahan iklim, khayalan para ahli geoengineers, dan kekalahan tragis terlalu banyak inisiatif hijau arus perdana. Dan dia menunjukkan persis mengapa pasar tidak-dan tidak dapat menyelesaikan krisis iklim tetapi sebaliknya akan membuat keadaan lebih teruk, dengan kaedah ekstraksi yang lebih melampau dan ekologi merosakkan, disertai dengan kapitalisme bencana yang meluas. Tersedia di Amazon

Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon pergi untuk membiayai kos membawa anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, dan ClimateImpactNews.com tanpa sebarang kos dan tanpa pengiklan yang mengesan tabiat melayari anda. Walaupun anda mengklik pada pautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa-apa lagi yang anda beli dalam lawatan yang sama di Amazon memberi kami komisen kecil. Tiada kos tambahan untuk anda, jadi sila sumbangkan kepada usaha. Anda juga boleh gunakan pautan ini untuk digunakan untuk Amazon pada bila-bila masa supaya anda boleh membantu menyokong usaha kami.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

ikuti InnerSelf pada

icon-facebooktwitter-iconrss-icon

Dapatkan Yang Terbaru Dengan E-mel

{Emailcloak = mati}