Согласно новому исследованию, Соединенные Штаты могут снизить выбросы углекислого газа при производстве электроэнергии на целых 78 процентов без необходимости разработки каких-либо новых технологий или использования дорогостоящих батарей. Хотя есть подвох. Страна должна будет построить новую национальную сеть электропередач, чтобы государства могли делиться энергией.
Связанный контент
- Франция прокладывает более 600 миль дороги с помощью солнечных батарей
- Использование Kirigami, японского искусства резки бумаги, для создания лучших солнечных панелей
- Спад, а не фрекинг, снизил выбросы углерода в США
«Наша идея заключалась в том, что если бы у нас была национальная« межгосударственная магистраль для электронов », мы могли бы перемещать электроэнергию по мере необходимости, и мы могли бы поставить ветряные и солнечные установки в самые лучшие места», - говорит соавтор исследования Александр Макдональд, недавно вышедший на пенсию в качестве директора Лаборатории исследования системы Земли NOAA в Боулдере, штат Колорадо.
Несколько лет назад Макдональд интересовался заявлениями об отсутствии технологии, которая могла бы снизить выбросы углекислого газа без удвоения или утроения стоимости электроэнергии. Когда он исследовал проблему, он обнаружил, что исследования, лежащие в основе претензий, не очень хорошо отражали переменную погоду в стране.
Одна из больших проблем, связанных с ветром и солнечной энергией, заключается в том, что их доступность зависит от погоды. Солнечные доступны только в солнечные дни, а не во время штормов или ночью. Ветровые турбины не работают, когда ветер дует недостаточно или когда он дует слишком сильно. В связи с этим в некоторых исследованиях утверждается, что эти технологии являются жизнеспособными, только если имеются аккумуляторы большой емкости для хранения энергии из этих источников для использования, когда они не работают. Это поднимет стоимость электроэнергии намного выше сегодняшних цен.
Но «где-то всегда есть энергия ветра и солнца», - отмечает Макдональд. Поэтому он и его коллеги намеревались спроектировать низкоуглеродистую систему производства электроэнергии, которая бы лучше учитывала и даже использовала погодные условия страны. Их исследование появляется сегодня в Природе Изменение климата .
Их компьютерная модель показала, что, переключившись на источники энергии ветра и солнца - при небольшой помощи природного газа, гидроэлектростанций и атомной энергии, когда погода не сотрудничает, - Соединенные Штаты могут сократить выбросы углерода на 33-78 процентов по сравнению с уровнями 1990 года. в зависимости от точной стоимости возобновляемой энергии и природного газа. (Чем ниже стоимость возобновляемой энергии и чем выше стоимость природного газа, тем больше экономия углерода.) Добавление угля в смесь не сделало электричество более дешевым, но привело к увеличению выбросов углерода на 37 процентов.
Ключом к этому будущему будет разработка системы передачи электроэнергии по всей стране, чтобы ветреный день в Северной Дакоте мог обеспечить пасмурный, спокойный день в Нью-Йорке. Это потребует не только новых соглашений между штатами - например, в Техасе имеется отдельная энергосистема - но и модернизация линий электропередачи, которые перемещают электроны из одного места в другое.
В большинстве областей энергия перемещается по линиям переменного тока высокого напряжения, но существуют ограничения в том, как далеко эти линии могут передавать энергию. Переход на постоянный ток высокого напряжения позволит производителям энергии передавать больше электроэнергии на большие расстояния. Это означает, что новые ветряные турбины и солнечные энергетические установки могут быть построены в местах, которые имеют наибольший потенциал для энергии ветра и солнца, потому что расстояние от места, где необходима энергия, не будет иметь значения.
Строительство новой сети для передачи электроэнергии было бы большой работой. Но компьютерная модель показала, что она может быть экономически эффективной, поскольку в долгосрочной перспективе она позволит получить дешевую электроэнергию, отмечает соавтор исследования Кристофер Клак, математик из Кооперативного института исследований в области наук об окружающей среде при Колорадском университете в Боулдере.,
«Создавая эти линии электропередачи, мы снижаем затраты на удаление углерода, а не увеличиваем его», - говорит он.
Некоторые штаты, такие как Калифорния и Нью-Йорк, уже находятся на пути к этому низкоуглеродному будущему, и Вермонт только что утвердил планы строительства высоковольтной линии постоянного тока из Канады, отмечает Марк Джейкобсон, ученый-атмосферщик из Стэнфордского университета. В прошлом году он возглавил исследование, опубликованное в « Слушаниях Национальной академии наук», которое показало, как Соединенные Штаты могут создать электросеть на основе возобновляемых источников энергии с помощью технологии хранения.
«Мы можем использовать существующие пути передачи», - говорит Джейкобсон, и просто улучшить линии, которые пересекают их. «Вам не нужно столько новых путей, сколько вы думаете».
Увеличение возобновляемых источников энергии будет иметь преимущества в дополнение к снижению выбросов углерода, таких как сокращение загрязнения воздуха и снижение затрат. «Есть небольшие недостатки в переходе», говорит он.
Кроме того, отмечает Макдональд, переход к низкоуглеродному производству электроэнергии может послужить катализатором снижения выбросов углерода в таких секторах, как отопление домов и транспорт. «Неважно, что вы должны сначала сделать электричество», - говорит он, а остальное последует.
