Стара школа: Значна частина електростанції та передавальної мережі, на які ми спираємось, існує вже десятиліттями. andrewfhart/flickr, CC BY-SA
Електрична мережа - це дивовижна інтегрована система машин, що охоплює цілий континент. Національна інженерна академія назвала його одним із найбільші інженерні досягнення XIX ст. 
Але це також дорого. За моїм аналізом, поточна (амортизована) вартість електромережі США, що включає електростанції, дроти, трансформатори та стовпи, становить приблизно 1.5-2 трильйони доларів США. Його заміна коштуватиме майже 5 трильйонів доларів.
Це означає, що електроенергетична інфраструктура США, яка вже містить трильйони доларів затопленого капіталу, незабаром потребуватиме значних постійних інвестицій лише для того, щоб зберегти все так, як є. Електростанція, побудована під час стрімкого розширення енергетичного сектору за десятиліття після Другої світової війни, тепер має вік 40 років і старше, давно окупилася і, ймовірно, її потрібно замінити. Фактично, Американське товариство інженерів -будівельників щойно надало всій енергетичній інфраструктурі a ледве проходить оцінку D+.
Нинішня адміністрація пообіцяла вкласти значні кошти в інфраструктуру, що викликає ряд питань щодо електричної системи: як має виглядати енергомережа майбутнього? Як нам забезпечити низьковуглецеве енергопостачання? Скільки це буде коштувати?
Інфраструктура, здається, є питанням, яке може отримати підтримку обидві сторони проходу. Але, щоб прийняти правильні рішення щодо витрат, нам потрібно спочатку зрозуміти цінність існуючої сітки.
Поточний стан переходу
Електрична мережа розрахована на тривалі десятиліття, проте мало хто розуміє, що вся система повинна точно збалансувати попит та пропозицію за часові рамки за короткий час. Кожен ват електроенергії для освітлення будинків, експлуатації ноутбуків або працюючих кондиціонерів виробляється одночасно в різних місцях, переважно за рахунок спалювання палива, що обертає магніти в генераторах. По суті, у мережі немає накопичення електроенергії; натомість більшість енергії зберігається у паливі - вугіллі, природному газі, ядерних продуктах та воді за греблями, чекаючи, поки команда перетвориться на електроенергію в режимі реального часу.
Розташування та амортизований статус усіх електростанцій США. Джошуа Родос, дані форми ОВНС 860.
В останні роки місце нашої влади різко змінилося. Найстаріші генератори - це великі електростанції, багато з яких розташовані у східній частині США. Останні поповнення були меншими та більш розповсюдженими - наприклад, сонячні панелі на даху або вітрові електростанції. Деякі експерти навіть сказали, що ця модель більш розподіленого виробництва ближче до місця споживання електроенергії - уздовж краю мережі, а не центральних електростанцій - це нова норма.
У подальшому ми можемо або відновити мережу так само, як це робили раніше, або інвестувати в нові технології, які можуть принести таку ж послугу, але за нижча вартість.
І як ми могли б зробити його чистішим? Деякі люди вважають, що сітка може працювати повністю на відновлюваних джерелах енергії. Інші кажуть, що найкращим способом «декарбонізації» або скорочення викидів вуглецю для енергетичної системи в цілому є широка електрифікація в промисловий та транспортний сектори.
Але, щоб відповісти, скільки коштували б такі переходи, нам потрібно знати: Скільки коштує поточна мережа? Скільки зараз коштує весь бетон, сталь, кремній тощо, які ми вже встановили в грунт? Щоб допомогти інформувати політиків та планувальників, які борються зі своїм баченням майбутнього, я вирішив відповісти на це питання.
З чого складається сітка?
Для цієї вправи я обмежив "сітку" наступними частинами:
- Електростанції
- Високовольтні та низьковольтні лінії електропередачі, які транспортують електроенергію на великі відстані
- Розподільні лінії, які подають електроенергію безпосередньо до будівель або інших кінцевих точок
- Підстанції для подачі електроенергії на передавальну мережу
- Підстанції на розподільній мережі
- Трансформатори, які змінюють напругу на розподільній мережі
Цей розрахунок не містить додаткових та необхідних компонентів мережі, таких як електричний провід у вашому домі, лічильники на електричних панелях у будинках та будівлях та пристрої кінцевого використання, які споживають електроенергію.
Поєднуючи різноманітні публічні звіти та використовуючи оновлені кошториси для нового будівництва та стандартні підходи для оцінки амортизації, ми кількісно оцінили вартість національних активів для виробництва, передачі та розподілу електроенергії.
Загальна потужність цих електростанцій становить близько 1.15 тераватт. Це генеруюча потужність близько 1,000 ядерних реакторів (у США наразі близько 100). Як ви можете собі уявити, замінити це буде дорого. Лише для електростанцій відновна вартість становить майже 2.7 трлн доларів, а амортизована вартість або приблизна поточна вартість становить майже 1 трильйон доларів. В цілому, розподіл вартості становить близько 56 відсотків електростанції, 9 відсотків системи передачі та 35 відсотків системи розподілу.
Поломка замісної та знеціненої вартості електричної інфраструктури США. Багато основних джерел даних, включаючи ОВНС, такі ж, як і нещодавно використані в дослідженні Повної вартості електроенергії UT-Austin Energy Institute. Ми використовували спрощений лінійний графік амортизації, який закінчується утильною вартістю 15 відсотків первісної вартості в кінці очікуваного терміну служби. Джошуа Родос
Який шлях вперед?
Якщо ми хочемо мати чистіше енергетичне майбутнє, існує декілька шляхів до цього. Однак я висуваю гіпотезу, що найдешевший і найвірогідніший шлях - це той, який найкраще використовуватиме, а не дублюватиме інфраструктуру, яку ми вже маємо. Одним з найбільш “підключи і грай” шляхів (і те, що ми бачимо сьогодні)-це перехід від виробництва вугілля до виробництва газу на електростанціях, які можуть використовувати існуючі дроти, стовпи та водопровідну інфраструктуру.
На іншому кінці спектру, воднева економіка вимагатиме масових нових інвестицій у нові види технологій, тому вона буде використовувати менше того, що ми маємо зараз. Наприклад, нам потрібно було б побудувати місця для виробництва та зберігання водню. З іншого боку, він має потенціал бути більш стійким і стійким.
Показуючи їх вік: Модернізація ліній електропередач може принести сонячну та вітрову електроенергію з віддалених частин країни туди, де перебувають люди, що допоможе зробити мережу чистішою та потенційно знизити ціни. indigoskies/flickr, CC BY-NC-ND
Однією з областей, яка виглядає перспективною для інвестицій у інфраструктуру, є модернізація мережі масової передачі електроенергії. Ці оновлення могли б дозволити передачі електроенергії між регіонами США і були б подібні до того, як міждержавна система автомобільних доріг знизила витрати бізнесу по всій країні на значно скорочуючи час на транспортування товарів та послуг по нашій величезній країні.
Є райони США, де електроенергія виробляється дешевше менший вплив на навколишнє середовище, ніж в інших областях. Розширення ліній електропередач у районах країни, де є хороші вітрові та сонячні ресурси, може принести користувачам дуже низьку вартість електроенергії. Проблема в тому, що ці райони не завжди знаходяться там, де перебувають люди, тому, щоб донести цю силу до людей, нам потрібна потужна мережа передачі даних.
Розподільні мережі - частина мережі, яка подає електроенергію безпосередньо до будівель - також можуть інтегрувати більше сонячної енергії без особливих витрат на роботу мережі. Але як тільки сонячна потужність досягне певного відсотка споживання електроенергії в локальній мережі, що залежить від місця розташування, тоді більше витрат.
Зрештою, споживачі або платники податків завжди оплачують ці проекти оновлення, але вигоди можуть перевищувати витрати. Розширення Техасом своєї електромережі дозволило набагато більше енергії вітру для досягнення центрів навантаження що, разом із падінням цін на природний газ, знизило витрати на оптовий ринок електроенергії. Тоді ці менші витрати передано платникам ставок.
Немає такого шляху, який би не вимагав інвестицій - навіть лише утримання того, що ми маємо, коштуватиме сотні мільярдів, якщо не трильйонів, доларів протягом наступного десятиліття. Більше питання: Коли ми продовжуємо замінювати та відновлювати цю дивовижну мережу, на яких технологіях нам слід зосередитись?
про автора
Джошуа Д. Родос, докторський дослідник енергетики, Техаський університет в Остіні
Ця стаття була спочатку опублікована на Бесіда. Читати оригінал статті.
Суміжні книги
at InnerSelf Market і Amazon
