Поновлювана електромережа означатиме більше електроенергії та більше електроліній. Russ Allison Loar / flickr, CC BY-NC-ND

Основне рішення до зміни клімату добре відомо - припиніть спалювати викопне паливо. Як це зробити складніше, але як учений, який займається енергетичним моделюванням, я та інші бачимо контури майбутнього після викопного палива: виробляють електроенергію з поновлюваних джерел і електризують майже все.

Це означає керування транспортними засобами та поїздами на електриці, опалення будинків електричними теплові насоси, електризуючий промислового застосування наприклад, виробництво сталі та використання відновлюваної електроенергії для виготовлення Гідрування (подібний до природного газу) для інших вимог. Тож основна увага приділяється живленню електричної мережі відновлюваними джерелами.

Хоча і дискусія з приводу того, чи є повністю відновлювані системи електроенергії реально та як швидко перехід може бути здійснений. Тут я стверджую, що здійсненність зрозуміла, тому актуальним є лише питання переходу.

Відомі технології

Вітроелектростанція в Техасі. Техас отримав близько 15% своєї електроенергії від вітру в 2017. Драксис / флікр, CC BY-ND

Моє дослідження зосереджене на проблемі економіка відновлюваної енергії. Для демонстрації доцільності та оцінки вартості відновлюваних електроенергетичних систем дослідники використовують комп'ютерні моделі, які розраховують потенційне виробництво за різними технологіями в кожен момент часу, виходячи з мінливих погодних умов. Модель розкриває, яке поєднання джерел електроенергії та систем зберігання енергії має найнижчу вартість, завжди задовольняючи попит.

Багато досліджень продемонструють, що повністю відновлювані електромережі є можливими у цій галузі Сполучені Штати, Європа, Австралія і в інших місцях. Ми з колегами нещодавно закінчили масштабне дослідження на острові країни Маврикій. Острови привабливі місця для початкових поновлюваних переходів через їх малий масштаб, відносну простоту та залежність від імпортного палива.

Є деяка кількість способи виготовлення відновлюваної електроенергії: гідро, вітер, сонячна фотоелектрика, геотермальне та спалювання різних форм біомаси (рослинна речовина) підвищення ефективності використовувати менше енергії. Це зрілі технології з відомими витратами.

Інші можливості включають хвиля, приплив та концентрація сонячної енергії, де відбивачі фокусують сонячні промені для отримання енергії. Незважаючи на те, що вони можуть бути використані в майбутньому, необхідність подолати зміни клімату є нагальною, і, на мою думку, достатньо зрілих технологій.

Погляди на атомна енергія бігати сильно, що вже інша розмова. Але моделі показують, що Сполученим Штатам не потрібна ядерна енергетика для видобутку викопних палив.

Сітка майбутнього

Системи відновлюваної енергії залежать від місця розташування: Найкраща система залежить від ресурсів місцеположення (вітряно?), Тимчасової структури (як часто це не вітряно?) Та наявності додаткових джерел (чи є гідроенергетика для резервного копіювання?). Незважаючи на цю чутливість до місця розташування, дослідження в різних місцях знаходять схожі результати.

Наявність різноманітності відновлюваних джерел може зменшити витрати. Зокрема, сонячна і вітряна взаємодоповнюючі якщо сонячний сезон - не вітряний сезон; Моделі виявляють, що комбінація обох зазвичай менш дорога, ніж будь-яка окрема.

Для більшості технологій більший масштаб зменшує вартість. Наприклад, у Сполучених Штатах великі сонячні ферми можуть бути в більш ніж 1,000 рази більшими, ніж житлові системи на даху і приблизно вдвічі менше. Щоб мінімізувати витрати, ми будуємо великі системи.

Побудова масштабних проектів з відновлювальної енергії, таких як ця сонячна установка 550-мегават в пустелі Мохаве в Каліфорнії, призводить до зниження витрат на вироблену енергію. Міністерство внутрішніх справ США, CC BY-SA

Оскільки умови сонячної та вітрової різниці залежать від ландшафту, системи витрати падають у міру зростання виробничої площі, тому там має бути а надійна електрична мережа переміщувати електроенергію з місць, де є постачання, до місць попиту. Нам також потрібно більше електроенергії для таких програм, як транспорт, які в даний час використовують викопне паливо. Це означає, що сітка повинна рости.

Дослідження показують, що експлуатація електричної мережі зі змінною відновлюваною енергією буде включають не використання або скидання деякої енергії часом стратегія, яка знижує витрати порівняно із завжди зберіганням надлишків енергії.

Все-таки якась форма накопичення електроенергії потрібен. Батареї добре працюють для згладжування короткочасних коливань, але для зберігання енергії протягом багатьох годин або днів, насосне гідроелектричне сховище коштує менш дорого. Накачане гідроспоживання використовує будь-яку додаткову енергію в електромережі для перекачування води в гору, і коли потрібна енергія, вода стікає назад вниз для отримання енергії в турбіні. США мають деякі існуючі приклади та багато можливих локацій. При розширенні сітки сховище може бути розташоване на відстані від користувачів.

Гідроелектричність та потужність біомаси доступні на вимогу, тому використання цих джерел у відновлюваній електромережі скорочує потребу в накопиченні енергії та зменшує витрати. Обидва мають вплив на навколишнє середовище, яким потрібно керувати.

Управління енергетичної інформації США, CC BY

Гідроенергетика може змінити місцеві екосистеми. Горіння біомаса викидає вуглекислий газ, але дослідження, над яким я працював, показує, що викиди біомаси є оборотними і явно вигідні вуглецю перед викидами викопного палива. Стійкість також критично залежить від управління полів біомаси та лісів; людська послуга в цьому не було зоряним.

Системам відновлюваної енергії необхідна земля. А Американське дослідження показує, що для постачання всієї електроенергії від вітру, води та сонячної енергії знадобиться 0.42% площі суші плюс 1.6% площі суші для простору між вітрогенераторами. Для енергії біомаси потрібно набагато більше землі, ніж вітру або сонячної енергії, тому біомаса повинна бути невеликою частиною рішення відновлюваної енергії.

Реальні бар'єри - політичні та культурні

Майбутня поновлювана електромережа з відповідною електрифікацією може чи не може зменшити енерговитрати. Але уникати найгірших наслідків зміни клімату означає відмовитися від викопних палив, незалежно від того, чи це економить гроші. І все-таки перехід до поновлюваних ресурсів буде швидшим та політично простішим, якщо він дешевший.

In Маврикій, у нашому дослідженні встановлено, що витрати на електроенергію, що відновлюється, є аналогічними теперішнім витратам на основі поточних капітальних витрат на відновлювану енергію. Деякі дослідження також визначимо, що витрати на майбутню відновлювану електроенергію будуть нижчими за нинішні витрати на викопне паливо, ймовірно, якщо витрати впадуть, коли ми будуємо більше систем відновлюваної енергії та покращуємо їх роботу.

І це все, з технічної точки зору. Поєднання відновлюваних джерел та сховища енергії - специфічна комбінація залежно від місцевих умов та уподобань - може забезпечити всю необхідну електроенергію за прийнятною ціною та зменшить забруднення повітря до завантаження.

Але необхідна державна політика для переходу до відновлюваної енергії. Зміна клімату - це зовнішні витрати, скоріше пов’язані з суспільством, а не виробниками енергії, тому лише ринкові сили не зможуть зробити перехід. Крім того, щоб покласти ціну на вуглець (можливо, з дивіденди повертаються громадськості), уряд може полегшити побудову необхідної інфраструктури. І необхідна підтримка громадськості: Наприклад, громадське прийняття ліній електропередачі для переміщення електроенергії з вітряних Великих рівнин до центрів міста - ще одна проблема для всевідновлювальної мережі.

Проект в масштабі трансформації енергетичної системи буде створення робочих місць - багато робочих місць - це, мабуть, економічний захід, який має найбільше значення для громадян.

Дослідження, проведені мною та іншими, показують, що повністю відновлювані електромережі можливі за допомогою діючих технологій за поточними цінами; перешкоди для використання відновлюваної електроенергії є більш політичними та культурними, ніж технологічними чи економічними.

Про автора

Девід Тіммонс, Доцент економіки, Університет штату Массачусетс, Бостон

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

Суміжні книги

Недолік: Найбільш всеосяжний план, який пропонувався змінити глобальне потепління

Пол Хоукен і Том Стейер
В умовах поширеного страху та апатії міжнародна коаліція дослідників, професіоналів та вчених зібралася, щоб запропонувати набір реалістичних та сміливих рішень щодо зміни клімату. Тут описано сто прийомів і практик - деякі добре відомі; про які ви, можливо, ніколи не чули. Вони варіюються від чистої енергії до навчання дівчат у країнах з низьким рівнем доходу до використання методів землекористування, які витягують вуглець з повітря. Рішення існують, є економічно вигідними, і громади в усьому світі в даний час приймають їх з вмінням і рішучістю. Доступний на Amazon

Проектування кліматичних рішень: Посібник з політики щодо енергії з низьким вмістом вуглецю

Гал Харві, Роббі Орвіс, Джефрі Ріссман
З урахуванням наслідків зміни клімату, необхідність зменшення глобальних викидів парникових газів є не менш терміновою. Це страшний виклик, але сьогодні існують технології та стратегії для його вирішення. Невеликий набір енергетичної політики, розроблений та реалізований добре, може поставити нас на шлях до майбутнього з низьким рівнем вуглецю. Енергетичні системи є великими та складними, тому енергетична політика повинна бути цілеспрямованою та економічно ефективною. Універсальні підходи просто не дозволять зробити роботу. Політики потребують чіткого, всебічного ресурсу, який би окреслював енергетичну політику, яка матиме найбільший вплив на наше кліматичне майбутнє, та описував, як правильно розробляти цю політику. Доступний на Amazon

Це змінює все: капіталізм проти клімату

автор: Наомі Кляйн
In Це змінює все Наомі Кляйн стверджує, що зміни клімату - це не лише одна проблема, яку слід акуратно подати між податками та охороною здоров'я. Це тривога, яка закликає нас виправити економічну систему, яка вже багато в чому нас не дає. Клейн ретельно будує випадок того, наскільки масово скорочення викидів парникових газів - це наш найкращий шанс одночасно зменшити розбіжність нерівності, переосмислити наші розбиті демократії та відновити наші поглиблені місцеві економіки. Вона висловлює ідеологічне відчай заперечувачів зміни клімату, месіанські марення потенційних геоінженерів та трагічний дефектизм занадто багатьох зелених ініціатив. І вона точно демонструє, чому ринок не (і не може) виправити кліматичну кризу, а навпаки, погіршить ситуацію із все більш екстремальними та екологічно згубними методами видобутку, що супроводжуються бурхливим капіталізмом катастроф. Доступний на Amazon

Від видавця:
Покупки в Amazon йдуть на те, щоб покрити витрати на привезення вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, та ClimateImpactNews.com безкоштовно і без рекламодавців, які відстежують ваші звички перегляду. Навіть якщо ви натискаєте на посилання, але не купуєте ці вибрані продукти, все, що ви купуєте за той же візит на Amazon, платить нам невелику комісію. Додаткових витрат для вас немає, тому, будь ласка, внесіть свої зусилля. Ви також можете використовуйте цю посилання в будь-який час користуватися Amazon, щоб ви могли допомогти підтримати наші зусилля.