Usch! Det gamla, smutsiga, Creaky US Electric Grid skulle kosta $ 5 trillion att ersätta

Usch! Det gamla, smutsiga, Creaky US Electric Grid skulle kosta $ 5 trillion att ersätta

Gamla skolan: Mycket av kraftverket och överföringsnätverket vi litar på har funnits i årtionden. andrewfhart / flickr, CC BY-SA

Elnätet är ett fantastiskt integrerat system av maskiner som spänner över hela kontinenten. National Academy of Engineering har kallat den en av största tekniska prestationer av 20th century. Avlyssningen

Men det är också dyrt. Genom min analys är det nuvarande (avskrivna) värdet av det amerikanska elnätet, som omfattar kraftverk, trådar, transformatorer och poler, ungefär US $ 1.5 till $ 2 trillion. Att ersätta det skulle kosta nästan $ 5 trillion.

Det betyder att den amerikanska elinfrastrukturen, som redan innehåller trillioner dollar av sänkt kapital, snart behöver betydande pågående investeringar bara för att hålla saker som de är. En kraftverk byggd under den kraftiga expansionen av energisektorn under årtionden efter andra världskriget är nu 40 år gammal eller äldre, lång avlönad och måste sannolikt bytas ut. Faktum är att American Society of Civil Engineers bara gav hela energiinfrastrukturen a knappt passerar betyg på D +.

Den nuvarande förvaltningen har lovat att investera kraftigt i infrastruktur, vilket ger upphov till ett antal frågor med avseende på elsystemet: Vad ska framtida energinätverk se ut? Hur uppnår vi en energiförsörjning med låga koldioxidutsläpp? Vad kostar det?

Infrastruktur verkar vara ett problem som kan samla stöd från båda sidor av gången. Men för att göra bra beslut om utgifterna behöver vi först förstå värdet av det befintliga nätet.

Nuvarande tillstånd för övergången

Elnätet är avsett att vara i årtionden, men få människor inser att hela systemet måste finbalansera utbud och efterfrågan över tidsskala så kort som en sekund. Varje watt elektrisk ström för belysning av bostäder, bärbara datorer eller löpande luftkonditioneringsapparater genereras samtidigt på olika platser, främst av brinnande bränslen som roterar magneter i generatorer. Det finns i princip ingen lagring av el på gallret. i stället lagras mest energi i bränslen - kol, naturgas, kärnprodukter och vatten bakom dammar, och väntar på att kommandot konverteras till el i realtid.


Få det senaste från InnerSelf


rutnät 3 17Plats och deprecierad status för alla amerikanska kraftverk. Joshua Rhodes, EIA Form 860 data.

Under de senaste åren, där vi får vår kraft har förändrats dramatiskt. De äldsta generatorerna är stora kraftverk, med många belägna i den östra delen av USA. De senaste tillskotten har varit mindre och mer utspridda - tänk på solpaneler eller vindkraftverk på taket. Vissa experter har till och med sagt att denna modell av mer distribuerad generation närmare där kraften konsumeras - längs nätets kant, i stället för centrala kraftverk - är ny norm.

Framöver kan vi antingen bygga gallret på samma sätt som vi gjort tidigare eller vi kan investera i ny teknik som kan ge samma tjänst men vid en lägre kostnad.

Och hur kan vi göra det renare? Vissa tror att gallret kan kör helt på förnybara energikällor. Andra säger det bästa sättet att "koldisera" eller minska koldioxidutsläppen, för energisystemet som helhet är utbredd elektrifiering av industri- och transportsektorerna.

Men för att svara på vad sådana övergångar skulle kosta, måste vi veta: Vad kostar det nuvarande nätet? Hur mycket är allt betong, stål, kisel etc. som vi redan har installerat i marken för närvarande värt? För att hjälpa informera politiker och planerare att gripa sig till framtidsvisionen, ställer jag mig på att svara på den frågan.

Vad utgör nätet?

För denna övning har jag begränsat "rutnätet" till följande delar:

  1. Kraftverk
  2. Hög- och lågspänningsöverföringsledningar, vilka transporterar kraft över långa avstånd
  3. Distributionslinjer, som ger ström direkt till byggnader eller andra slutpunkter
  4. Substationer för dirigering av ström på överföringsnätet
  5. Substationer på distributionsnätet
  6. Transformatorer som ändrar spänningar på distributionsnätet

Denna beräkning lämnar ut extra och nödvändiga komponenter i gallret, såsom eltråden inuti ditt hem, mätare vid elpaneler på bostäder och byggnader och slutanvändningsanordningar som förbrukar el.

Kombinera genom en rad offentliga rapporter och använda uppdaterade uppskattningar för nybyggnad och standardmetoder för att uppskatta avskrivningar, vi kvantifierade värdet av nationens tillgångar för kraftproduktion, överföring och distribution.

Den totala kapaciteten hos dessa kraftverk handlar om 1.15-terawatts. Det är genereringskapaciteten hos cirka 1,000-kärnkraftreaktorer (USA har för närvarande cirka 100). Som du kan föreställa dig, det skulle vara dyrt att ersätta. Endast för kraftverk är ersättningsvärdet nästan $ 2.7 trillion, och det avskrivna värdet eller det grova nuvärdet är nästan $ 1 trillion. Sammantaget är fördelningen av värdet om 56-procent kraftverk, 9-procentöverföringssystem och 35-procentdistributionssystem.

grid2 3 17Uppdelning av det ersatta och avskrivna värdet av amerikansk elektrisk infrastruktur. Många av de underliggande datakällorna, inklusive från miljökonsekvensbedömningen, är desamma som de som nyligen användes i UT-Austin Energi institutets studie om full kostnad för el. Vi använde ett förenklat raffineringsschema som slutar i ett skrotvärde av 15 procent av den initiala kostnaden vid slutet av den förväntade livslängden. Joshua Rhodos

Vilken väg framåt?

Om vi ​​vill ha en renare energi framtid, det finns flera vägar att komma dit. Men jag antar att den billigaste och mest troliga vägen kommer att bli den som bäst utnyttjar, inte dubbletter, den infrastruktur vi redan har. En av de mest "plug and play" -vägarna (och vad vi ser idag) är en omvandling från kol till gaseldad generation vid kraftverk som kan använda befintliga ledningar, poler och vatteninfrastruktur.

Vid den andra änden av spektratet skulle en väteekonomi kräva massiva nya investeringar i nya typer av teknik, så det skulle utnyttja mindre av vad vi för närvarande har. Vi skulle till exempel behöva bygga platser för att skapa och lagra väte. Å andra sidan har den potential att vara mer eftergivlig och hållbar.

grid3 3 17Visar sin ålder: Uppgradering av överföringsledningar kan medföra sol och vindkraft från fjärrdelar av landet till där människorna är, vilket skulle hjälpa till att göra nätrengöringsmedel och eventuellt lägre priser. indigoskies / flickr, CC BY-NC-ND

Ett område som ser lovande ut för infrastrukturinvesteringar är att uppgradera det stora kraftöverföringsnätverket. Dessa uppgraderingar kan låta strömmen strömma mellan regioner i USA och skulle likna hur interstate highway-systemet körde ner företagskostnader över hela landet genom att kraftigt minskar den tid det tog för att transportera varor och tjänster över hela vårt stora land.

Det finns områden i USA där kraft produceras billigare och med färre miljöpåverkan än på andra områden. Utökade överföringslinjer till områden i landet som har bra vind- och solresurser kan ge mycket låg kostnadseffekt till användarna. Problemet är att dessa områden inte alltid är där människorna är, så för att få denna kraft till folket behöver vi ett starkt transmissionsnät.

Distributionsnätverk - den del av nätet som levererar ström direkt till byggnader - kan också integrera mer sol utan extra kostnad för nätets drift. Men när solenergikapaciteten når en viss procentuell kraftbehov på det lokala nätverket, som varierar efter plats, då fler kostnader uppstår.

I slutändan slutar konsumenter eller skattebetalare alltid betala för dessa uppgraderingsprojekt, men fördelarna kan uppväga kostnaderna. Texas utvidgning av sitt elnät har tillåtit för mycket mer vindkraft för att nå lastcenter som tillsammans med en nedgång i naturgaspriserna har dämpat kostnaderna för grossistmarknaden för elmarknaden. Dessa lägre kostnader är då vidarebefordras till taxpayers.

Det finns ingen väg som inte kräver investeringar - även om vi bara behåller vad vi har kommer att kosta hundratals miljarder, om inte trillioner, dollar under det närmaste decenniet. Den större frågan är: Eftersom vi fortsätter att ersätta och bygga upp det här fantastiska nätet, vilken teknik ska vi fokusera på?

Om författaren

Joshua D. Rhodes, postdoktoralforskare av energi, University of Texas at Austin

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

{amazonWS: searchindex = Böcker; nyckelord = elnätet; maxresultat = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}