Hur man har ett helt förnybart elnät

Hur man har ett helt förnybart elnät
Ett helt förnybart nät innebär mer el och fler överföringsledningar. Russ Allison Loar / flickr, CC BY-NC-ND

Den huvudsakliga lösningen på klimatförändringar är välkänt - sluta bränna fossila bränslen. Hur man gör detta är mer komplicerat, men som en forskare som gör energimodellering ser jag och andra konturerna av en framtid efter fossil bränsle: Vi skapa el med förnybara källor och elektrifiera nästan allt.

Det betyder att köra fordon och tåg på el, värma byggnader med el värmepumpar, elektrifierande industriella tillämpningar till exempel stålproduktion och användning av förnybar el för tillverkning Hydrering (liknande naturgas) för andra krav. Så fokus är att driva det elektriska nätet med förnybara källor.

Men det diskuteras om det är helt förnybara elsystem möjlig och hur snabbt övergången kan göras. Här hävdar jag att genomförbarheten är tydlig, så endast övergångsfrågan är relevant.

Kända tekniker

Hur man har ett förnybart elnät Hur man har ett förnybart elnät
En vindpark i Texas. Texas fick ungefär 15% av sin el från vind i 2017.
Draxis / flickr, CC BY-ND

Min forskning fokuserar på ekonomi för förnybar energi. För att visa genomförbarhet och uppskatta kostnader för förnybara elsystem använder forskare datormodeller som beräknar potentiell produktion från olika tekniker vid varje tidpunkt, baserat på förändrade väderförhållanden. En modell avslöjar vilken kombination av elkällor och energilagringssystem som har lägsta kostnad samtidigt som den alltid möter efterfrågan.

Många studier visa att helt förnybara elnät är genomförbara i USA, Europa, Australien och på annat håll. Mina kollegor och jag avslutade nyligen en småskalig studie om önationen Mauritius. Öarna är attraktiva platser för initiala förnybara övergångar på grund av deras små skala, relativa enkelhet och beroende av importerade bränslen.

Det finns ett antal sätt att göra förnybar el: hydro, vind, solceller, geotermisk och förbränning olika former av biomassa (växtmaterial), förutom förbättra effektiviteten att använda mindre energi. Det är mogna tekniker med kända kostnader.


Få det senaste från InnerSelf


Andra möjligheter inkluderar våg, tidvatten och koncentrera solenergi, där reflektorer fokuserar solstrålar för att producera kraft. Även om dessa kan användas i framtiden är behovet av att ta itu med klimatförändringarna akut, och enligt min uppskattning är de mogna teknologierna tillräckliga.

Åsikter om kärnenergi kör starkt, vilket är en annan konversation. Men modeller visar att USA inte behöver kärnenergi för att gå i pension med fossila bränslen.

Framtidens rutnät

System för förnybar energi är platsspecifika: Det bästa systemet beror på platsens resurser (är det blåsigt?), Dess temporära mönster (hur ofta är det inte blåsigt?) Och tillgängligheten av kompletterande källor (finns det vattenkraft för säkerhetskopiering?). Trots denna platskänslighet hittar studier på olika platser liknande resultat.

Att ha en mängd förnybara källor kan minska kostnaderna. I synnerhet är sol och vind komplementär om den soliga säsongen inte är den blåsiga säsongen; modeller tycker att en kombination av båda är vanligtvis billigare än endera ensam.

För de flesta tekniker, större skala minskar kostnaderna. I USA kan till exempel solskyddsanläggningar i stor skala vara mer än 1,000 gånger större än taksystem för bostäder och ungefär hälften av kostnaden. För att minimera kostnaden bygger vi stora system.

Hur man har ett förnybart elnät Hur man har ett förnybart elnät
Att bygga storskaliga projekt för förnybar energi, till exempel denna 550-megawatt solanläggning i Mojaveöknen i Kalifornien, leder till lägre kostnader för producerad energi.
US Department of Interior, CC BY-SA

Eftersom sol- och vindförhållanden varierar i landskapet, systemet kostnaderna sjunker när produktionsområdet växer, så det måste finnas en robust elnät att flytta el från platser där det finns tillgång till efterfrågan. Vi behöver också mer el för applikationer som transport som för närvarande använder fossila bränslen. Detta betyder att nätet måste växa.

Studier visar att det kommer att driva ett elektriskt nät med variabel förnybar energi inkludera att inte använda eller dumpa lite energi ibland, en strategi som minskar kostnaderna jämfört med att alltid lagra överskottsenergi.

Fortfarande, någon form av ellagring behövs. Batterier fungerar bra för att jämna ut fluktuationer på kort sikt, men för att lagra energi under många timmar eller dagar, pumpad vattenkraftlagring är billigare. Pumpad hydro använder all extra energi i nätet för att pumpa vatten uppåt, och när energi behövs rinner vattnet tillbaka ner för att generera kraft i en turbin. USA har några existerande exempel och många genomförbara platser. Med nätutbyggnad kan lagring vara belägen på avstånd från användare.

Vattenkraft och biomassa är tillgängliga på begäran, så att dessa i ett förnybart elektriskt nät krymper energilagringsbehovet och minskar kostnaderna. Båda har miljöeffekter som måste hanteras.

Hur man har ett förnybart elnät Hur man har ett förnybart elnät
US Energy Information Administration, CC BY

Vattenkraft kan förändra lokala ekosystem. Brinnande biomassa avger koldioxid, men en studie jag arbetade med visar att utsläpp av biomassa är reversibla och är helt klart kol-föredragna framför fossila bränsleutsläpp. Hållbarhet beror också kritiskt på förvaltningen av biomassafält och skogar. den mänskliga banan på detta har inte varit fantastisk.

System för förnybar energi kräver mark. en USA-studie visar att tillförsel av all elektricitet från vind, vatten och sol skulle behöva 0.42% av landområdet, plus 1.6% av landområdet för utrymme mellan vindkraftverk. Biomassaenergi kräver mycket mer mark än vind eller sol, så biomassa måste vara en liten del av lösningen för förnybar energi.

Verkliga hinder är politiska och kulturella

Ett framtida förnybart elnät med tillhörande elektrifiering kan eller inte minska energikostnaderna. Men att undvika de värsta effekterna av klimatförändringar innebär att man slutar fossila bränslen, oavsett om det sparar pengar eller inte. Den förnybara övergången blir fortfarande snabbare och politiskt lättare om den är billigare.

In Mauritius, finner vår studie förnybara elkostnader att likna nuvarande kostnader där, baserat på nuvarande kapitalkostnader för förnybar energi. Några studier finner också att kostnaderna för framtida förnybar el är lägre än de nuvarande kostnaderna för fossila bränslen, i sannolikt att kostnaderna faller när vi bygger fler förnybara energisystem och blir bättre på att göra det.

Och det är det, ur ett tekniskt perspektiv. En kombination av förnybara energikällor och energilagring - den specifika kombinationen beroende på lokala förhållanden och preferenser - kan leverera all el som behövs till ett överkomligt pris och kommer att minska luftföroreningarna att starta.

Men regeringens politik behövs för att göra en övergång till förnybar energi. Klimatförändringar är en extern kostnad som bärs av samhället snarare än av energiproducenter - så marknadskrafterna ensamma kommer inte att göra övergången. Förutom att sätta ett pris på kol (kanske med utdelningar återlämnas till allmänheten), kunde regeringen göra det lättare att bygga den nödvändiga infrastrukturen. Och offentligt stöd behövs: Till exempel är offentligt godkännande av transmissionslinjer för att flytta el från de blåsiga Great Plains till stadskärnor en annan utmaning för ett helt förnybart nät.

Ett projekt i skalan för att transformera energisystemet kommer skapa arbetstillfällen - många jobb - vilket kanske är den ekonomiska måtten som är viktigast för medborgarna.

Forskning från mig och andra visar att helt förnybara elnät är möjliga med aktuell teknik till nuvarande priser; hinder för att använda förnybar el är mer politiska och kulturella än tekniska eller ekonomiska.

Om författaren

David Timmons, Docent i ekonomi, University of Massachusetts Boston

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

Drawdown: Den mest omfattande planen som någonsin föreslagits för att omvända global uppvärmning

av Paul Hawken och Tom Steyer
9780143130444Mot bakgrund av utbredd rädsla och apati har en internationell koalition av forskare, yrkesverksamma och forskare kommit ihop för att erbjuda en rad realistiska och djärva lösningar på klimatförändringen. Ett hundra tekniker och metoder beskrivs här-några är välkända; något du kanske aldrig har hört talas om. De sträcker sig från ren energi för att utbilda flickor i låginkomstländer till markanvändningspraxis som drar kol ut ur luften. Lösningarna finns, är ekonomiskt lönsamma och samhällen runt om i världen håller för närvarande på att anta dem med skicklighet och beslutsamhet. Finns på Amazon

Utformning av klimatlösningar: En policyhandbok för lågkol Energi

av Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
1610919564Med effekterna av klimatförändringen redan på oss är behovet av att minska de globala utsläppen av växthusgaser inget mindre än brådskande. Det är en skrämmande utmaning, men tekniken och strategierna för att möta den finns idag. En liten uppsättning energipolicy, utformad och implementerad väl, kan leda oss till en framtid med låga koldioxidutsläpp. Energisystem är stora och komplexa, så energipolitiken måste vara fokuserad och kostnadseffektiv. One-size-passar-alla tillvägagångssätt kommer helt enkelt inte att få jobbet gjort. Policymakers behöver en tydlig, omfattande resurs som beskriver energipolitiken som kommer att få störst påverkan på vår klimatframtid och beskriver hur man utformar dessa policyer väl. Finns på Amazon

Detta förändrar allt: Kapitalism vs. Klimat

av Naomi Klein
1451697392In Detta förändrar allt Naomi Klein hävdar att klimatförändringen inte bara är en annan fråga som ska lämnas snyggt mellan skatter och hälsovård. Det är ett larm som kräver att vi fixar ett ekonomiskt system som redan misslyckas på många sätt. Klein bygger noggrant fallet för hur massivt att minska våra utsläpp av växthusgaser är vår bästa chans att samtidigt minska ojämlikheterna i olikheterna, återinföra våra brutna demokratier och bygga om våra slagna lokala ekonomier. Hon avslöjar den ideologiska desperationen av klimatförändringsförnekarna, de geoengineers messianiska vansinne och den tragiska defeatismen av alltför många vanliga gröna initiativ. Och hon visar exakt varför marknaden inte har och kan inte fixa klimatkrisen, men kommer istället att göra saker värre, med alltmer extrema och ekologiskt skadliga utvinningsmetoder, tillsammans med katastrofal katastrofkapitalism. Finns på Amazon

Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}