Hoe om 'n alleshernubare elektriese net te hê

Hoe om 'n alleshernubare elektriese net te hê
'N Net-hernieubare net beteken meer elektrisiteit en meer transmissielyne. Russ Allison Loar / flickr, CC BY-NC-ND

Die belangrikste oplossing vir klimaatverandering is welbekend - hou op met die verbranding van fossielbrandstowwe. Hoe dit te doen is ingewikkelder, maar as 'n geleerde wat energiemodellering doen, sien ek en ander die buitelyne van 'n toekoms na fossielbrandstof: Ons maak elektrisiteit met hernubare bronne en elektrifiseer byna alles.

Dit beteken om voertuie en treine op elektrisiteit te bestuur, geboue met elektries te verhit hitte pompe, elektrifiserend industriële toepassings soos staalproduksie en die gebruik van hernubare elektrisiteit om te maak waterstof (soortgelyk aan aardgas) vir ander vereistes. Die fokus is dus op die drywing van die elektrisiteitsnetwerk met hernubare bronne.

Daar is egter debatte oor die vraag of dit ten volle hernubare elektrisiteitstelsels is haalbaar en hoe vinnig die oorgang kan gemaak word. Hier argumenteer ek dat die uitvoerbaarheid duidelik is, dus is slegs die oorgangsvraag relevant.

Bekende tegnologieë

Hoe om 'n alleshernubare elektriese rooster te hê Hoe om 'n alle hernubare elektriese net te hê
'N Windplaas in Texas. Texas het ongeveer 15% van sy elektrisiteit vanaf wind in 2017 gekry.
Draxis / flickr, CC BY-ND

My navorsing fokus op die ekonomie van hernubare energie. Om die haalbaarheid te demonstreer en die koste van hernubare elektrisiteitstelsels te skat, gebruik navorsers rekenaarmodelle wat potensiële produksie uit verskillende tegnologieë op elke tydstip bereken, gebaseer op veranderende weerstoestande. 'N Model onthul watter kombinasie van elektrisiteitbronne en energiestoorstelsels die laagste koste het terwyl dit altyd aan die vraag voldoen.

Baie studies demonstreer dat ten volle hernubare elektriese roosters uitvoerbaar is in die Verenigde State, Europa, Australië en elders. Ek en my kollegas het onlangs 'n kleinskaalse studie oor die eilandnasie van Mauritius. Eilande is aantreklik plekke vir aanvanklike hernubare oorgange vanweë hul klein skaal, relatiewe eenvoud en afhanklikheid van ingevoerde brandstof.

Daar is 'n aantal maniere om hernubare elektrisiteit te maak: hidro, wind, fotovoltaïese, geotermiese en verbrandende verskillende vorme van biomassa (plantmateriaal), behalwe verbeter doeltreffendheid om minder energie te gebruik. Dit is volwasse tegnologieë met bekende koste.

Ander moontlikhede sluit in golf, gety en konsentreer op sonkrag, waar weerkaatsers sonstrale fokus om krag te produseer. Alhoewel dit in die toekoms gebruik kan word, is die behoefte om klimaatsverandering aan te spreek, dringend, en volgens my skatting is die volwasse tegnologie voldoende.

Menings oor kern energie hardloop sterk, wat 'n ander gesprek is. Maar modelle wys dat die Verenigde State nie kernenergie nodig het om fossielbrandstowwe af te trek nie.

Die rooster van die toekoms

Hernubare energie-stelsels is liggingspesifiek: die beste stelsel is afhanklik van die bronne van 'n ligging (is dit winderig?), Die tydelike patroon daarvan (hoe gereeld is dit nie winderig nie) en die beskikbaarheid van aanvullende bronne (is daar 'n waterkrag vir rugsteun?). Ondanks hierdie sensitiwiteit vir die ligging, vind studies op verskillende plekke soortgelyke resultate.

As u 'n verskeidenheid hernubare bronne het, kan dit die koste verlaag. In die besonder is sonkrag en wind aanvullende as die sonnige seisoen nie die winderige seisoen is nie; modelle vind dat 'n kombinasie van albei gewoonlik goedkoper is as albei.

Vir die meeste tegnologieë, groter skaal verminder koste. Byvoorbeeld, in die Verenigde State kan grootskaalse sonplase meer as 1,000 keer groter wees as residensiële dakstelsels en ongeveer die helfte van die koste. Om koste te verminder, bou ons groot stelsels.

Hoe om 'n alleshernubare elektriese rooster te hê Hoe om 'n alle hernubare elektriese net te hê
Die opbou van grootskaalse projekte vir hernubare energie, soos hierdie 550-megawatt-sonkragaanleg in die Mojave-woestyn in Kalifornië, lei tot laer koste vir geproduseerde energie.
Amerikaanse departement van binnelandse sake, CC BY-SA

Omdat son- en windtoestande oor die landskap verskil, is die stelsel koste daal namate 'n produksie-area groei, daar moet dus 'n robuuste elektriese net om elektrisiteit te verskuif vanaf plekke waar daar voorsien word na plekke van vraag. Ons benodig ook meer elektrisiteit vir toepassings soos vervoer wat tans fossielbrandstowwe gebruik. Dit beteken dat die rooster moet groei.

Studies toon dat die bestuur van 'n elektriese net met veranderlike hernubare energie dit sal doen sluit in om nie energie te gebruik of te stort nie soms, 'n strategie wat koste verlaag in vergelyking met die opberg van surplus.

Tog, een of ander vorm van stoor van elektrisiteit word benodig. Batterye werk goed om fluktuasies op kort termyn te verhaal, maar om energie vir baie ure of dae op te slaan, gepompte hidro-elektriese stoor is minder duur. Gepompte hidrok gebruik enige ekstra energie in die rooster om water opdraande te pomp, en as energie benodig word, loop die water weer af om krag in 'n turbine op te wek. Die Verenigde State het 'n paar bestaande voorbeelde en baie uitvoerbare liggings. Met die uitbreiding van die netwerk, kan die berging op 'n afstand van gebruikers geleë wees.

Hidro-elektrisiteit en biomassa-krag is op aanvraag beskikbaar, en as u dit in 'n hernieubare elektriese netwerk bevat, krimp die energiebehoefte en verminder dit die koste. Albei het omgewingseffekte wat bestuur moet word.

Hoe om 'n alleshernubare elektriese rooster te hê Hoe om 'n alle hernubare elektriese net te hê
US Energy Information Administration, CC BY

Waterkrag kan plaaslike ekosisteme verander. brandende biomassa gee koolstofdioksied vry, maar 'n studie waaraan ek gewerk het, toon dat biomassa-uitstoot is omkeerbaar en is duidelik koolstof verkiesliker as fossielbrandstofvrystellings. Volhoubaarheid hang ook krities af van die bestuur van biomassa-velde en woude; die menslike rekord hiervan was nog nie sterker nie.

Hernubare energie stelsels benodig grond. A Amerikaanse studie toon dat die verskaffing van alle elektrisiteit van wind, water en sonkrag 0.42% van die landoppervlakte benodig, plus 1.6% van die landoppervlakte vir ruimte tussen windturbines. Biomassa-energie benodig baie meer land as wind of sonkrag, dus biomassa moet 'n klein deel van die oplossing vir hernubare energie uitmaak.

Ware hindernisse is polities en kultureel

'N Toekomstige hernubare elektrisiteitsnet met gepaardgaande elektrifisering mag al dan nie verminder energiekoste. Maar om die ergste gevolge van klimaatsverandering te vermy, beteken om fossielbrandstowwe te stop, hetsy dit geld spaar al dan nie. Die hernubare oorgang sal steeds vinniger en polities makliker wees as dit goedkoper is.

In Mauritius, volgens ons studie, is die koste van hernubare elektrisiteit soortgelyk aan die huidige koste daar, gebaseer op huidige kapitale koste vir hernubare energie. Sommige studies vind ook dat die koste vir toekomstige hernubare elektrisiteit laer is as die huidige koste van fossielbrandstof, in die waarskynlike geval dat die koste sal daal namate ons meer hernieubare energiestelsels bou en beter daarmee werk.

En dit is dit vanuit 'n tegniese perspektief. 'N Kombinasie van hernubare bronne en energieberging - die spesifieke kombinasie afhangende van plaaslike omstandighede en voorkeure - kan al die elektrisiteit benodig teen 'n bekostigbare prys, en dit sal lugbesoedeling verminder.

Maar regeringsbeleid is nodig om 'n oorgang na hernubare energie te maak. Klimaatsverandering is 'n eksterne koste wat deur die samelewing eerder as deur energieprodusente gedra word, dus markkragte alleen sal nie die oorgang maak nie. Behalwe om 'n prys op koolstof te plaas (miskien met dividende aan die publiek terugbesorg) kan die regering dit makliker maak om die nodige infrastruktuur te bou. En openbare ondersteuning is nodig: Byvoorbeeld, die openbare aanvaarding van transmissielyne om elektrisiteit vanaf die winderige Groot Vlaktes na sentrums te verskuif, is nog 'n uitdaging vir 'n alomvattende netwerk.

'N Projek op die skaal van transformasie van die energiestelsel sal werk te skep - baie werkgeleenthede - wat miskien die ekonomiese maatstaf van die grootste belang vir die burger is.

Navorsing van my en ander het getoon dat ten volle hernubare elektriese netwerke met huidige tegnologie teen huidige pryse haalbaar is; hindernisse vir die gebruik van hernubare elektrisiteit is meer politieke en kulturele as tegnologiese of ekonomiese.

Oor die skrywer

David Timmons, Medeprofessor in ekonomie, Universiteit van Massachusetts Boston

Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.

verwante Boeke

Uittreksel: Die mees omvattende plan wat ooit voorgestel is om globale verwarming te keer

deur Paul Hawken en Tom Steyer
9780143130444In die gesig van wydverspreide vrees en apatie het 'n internasionale koalisie van navorsers, professionele persone en wetenskaplikes vergader om 'n stel realistiese en vet oplossings vir klimaatsverandering te bied. Een honderd tegnieke en praktyke word hier beskryf. Sommige is bekend; Party waarvan jy nooit gehoor het nie. Hulle wissel van skoon energie om meisies in laer-inkomste lande op te voed tot grondgebruikspraktyke wat koolstof uit die lug trek. Die oplossings bestaan, is ekonomies lewensvatbaar, en gemeenskappe regoor die wêreld is tans besig om hulle met vaardigheid en vasberadenheid te bewerkstellig. Beskikbaar op Amazon

Ontwerp van klimaatoplossings: 'n beleidsgids vir laekoolstof-energie

deur Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
1610919564Met die gevolge van klimaatsverandering wat reeds op ons is, is die behoefte om globale kweekhuisgasvrystellings te sny niks minder as dringend nie. Dit is 'n uitdagende uitdaging, maar die tegnologieë en strategieë om dit te ontmoet, bestaan ​​vandag. 'N Klein stel energiebeleid, wat goed ontwerp en geïmplementeer word, kan ons op die pad na 'n lae-koolstof-toekoms plaas. Energiestelsels is groot en kompleks, dus moet die energiebeleid gefokus en koste-effektief wees. Een-grootte-pas-alle benaderings sal eenvoudig nie die werk kry nie. Polisiemakers benodig 'n duidelike omvattende hulpbron wat die energiebeleid wat die grootste impak op ons klimaat-toekoms het, beskryf, en beskryf hoe om hierdie beleid goed te ontwerp. Beskikbaar op Amazon

Dit verander alles: Kapitalisme teen Die Climate

deur Naomi Klein
1451697392In Dit verander alles Naomi Klein beweer dat klimaatsverandering nie net 'n ander probleem is om netjies tussen die belasting en gesondheidsorg geliasseer te word nie. Dit is 'n alarm wat ons noem om 'n ekonomiese stelsel op te los wat ons al in baie opsigte misluk. Klein bou die saak noukeurig aan, hoe ons ons kweekhuisvrystellings op groot skaal verminder, is ons beste kans om gelyke ongelykhede gelyktydig te verminder, ons gebroke demokrasieë te heroorweeg en ons gesonde plaaslike ekonomieë te herbou. Sy ontbloot die ideologiese wanhoop van die klimaatveranderende deniers, die messiaanse wanpersies van die geoengineerders en die tragiese nederlaag van te veel hoofstroom-groen inisiatiewe. En sy demonstreer presies waarom die mark nie die klimaatkrisis kan oplos nie, maar nie die situasie kan vererger nie, maar dit sal eerder erger maak, met steeds meer ekstreme en ekologies skadelike ontginningsmetodes, gepaardgaande met rampspoedkapitalisme. Beskikbaar op Amazon

Van Die Uitgewer:
Aankope op Amazon gaan die koste om u te bring, te dek InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, en ClimateImpactNews.com gratis en sonder adverteerders wat jou blaaitoontjies dop. Selfs as jy op 'n skakel klik, maar nie hierdie geselekteerde produkte koop nie, enigiets anders wat jy in dieselfde besoek op Amazon koop, betaal ons 'n klein kommissie. Daar is geen bykomende koste vir u nie, dus dra by tot die moeite. Jy kan ook gebruik hierdie skakel Om te enige tyd vir Amazon te gebruik, sodat u ons pogings kan ondersteun.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

Facebook-ikoonTwitter-ikoonrss-ikoon

Kry die nuutste per e-pos

Emailcloak = {af}