可再生能源和存储将彻底改变我们的电力系统

2019年12月12日|下午2:16
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艾略特Negin
资深作家

瑞典皇家科学院最近决定2019年诺贝尔化学奖授予了开发出可充电锂离子电池的科学家,这提醒了世界它们是多么具有变革意义。没有它们,我们就不会有智能手机或电动汽车。但它们储存太阳能和风能发电的潜力,有望成为更具革命性的东西,减少我们对化石燃料的依赖,保护地球免受气候变化最严重后果的影响。

为了实现这一点,对电池的支持需要与过去几十年对可再生能源的支持相匹配,保护该行业不受特朗普政府持续制裁的影响尝试让它短路。

例如,无论特朗普总统“开采”多少煤炭,它都无法在经济上竞争。自2010年以来,至少有289座燃煤电厂已经关闭占美国煤电产能的40%,自特朗普上台以来,其中50家电厂已经关闭。

与此同时,可再生能源发电已接近翻了一倍在过去十年中,近90%的增长来自风能和太阳能,增长了五倍多。今年四月,风能、太阳能和水力发电产生更多的电力有史以来第一次比煤炭还多。

这些都是好消息。如果风能和太阳能保持指数级的增长速度,美国将会正轨到2050年,所有电力都来自清洁能源。然而,实现这一潜力需要两项重大进展:更新美国摇摇欲坠的电网,以及开发储能技术,使电网能够吸收更多的风能和太阳能。

更新过时的系统

目前,29个州和哥伦比亚特区要求公用事业公司逐步增加利用可再生资源发电的电量。加州、夏威夷、缅因州、佛蒙特州和华盛顿特区在这方面处于领先地位,他们的目标是到本世纪中叶实现100%的碳排放。

这些可再生电力标准已被证明是遏制美国全球变暖排放的最有效方法之一。188金宝搏手机版根据2016年能源部的报告报告在美国,这些标准仅在2013年就将全国碳污染减少了5,900万吨,相当于关闭了15座中等规模的燃煤电厂。如果能有一个全国性的标准,效果会更好,新墨西哥州民主党参议员汤姆·尤德尔(Tom Udall)就做到了提出了到2035年,50%。但是,在没有现代化电网和增加存储容量的情况下,逐步提高可再生电力的需求只能到此为止。

而如今的智能手机拥有超过100000倍处理能力与阿波罗11号上的计算机相比,构成电网的大多数发电厂、输电线路、变压器和电线杆至少有40到50年的历史,都是在第二次世界大战后电力行业扩张期间建造的。由于老化的设备、容量瓶颈和易受气候影响的脆弱性,今天的电网得到了一个勉强及格美国土木工程师协会颁发的D+学位。

电网的设计初衷是为了从大型集中式电厂输送电力,但今天的电力来自其他来源,包括太阳能和风能设施。屋顶太阳能电池板和其他“分布式”发电系统缩短了电力的传输距离,可能会提高效率,但它们也增加了电力传输的复杂性,而且每小时的发电量各不相同。投资电网基础设施将使公用事业公司能够采用现代技术,使电网更具弹性和灵活性,能够更好地整合各种能源,并能够提供实时信息,以便消费者能够管理他们的能源使用并节省资金。

100%的清洁能源是可能的——只要有储存

一个现代化的电网将有能力储存大量过剩的电力。今天,公用事业公司必须在特定时间生产所需的确切数量的电力来满足需求。有了先进的存储技术,就不必这样了。

我们所在的忧思科学家联盟(UCS)的高级能源分析师迈克·雅各布斯(Mike Jacobs)说:“我们的电网就像冰箱出现之前的食品分配系统。”188金宝博“直到20世纪20年代,当冰箱被广泛使用时,大多数人不得不立即食用新鲜食物,因为他们没有好的方法来保持食物的低温。一个具有存储能力的电网将允许消费者在晚上用白天来自太阳能电池板的额外能量照亮他们的家。”

一种储存技术——抽水水力发电——自19世纪90年代就出现了,近年来人们对它的兴趣越来越大,因为它可以与各种可再生能源搭配使用。水力发电厂将水抽到高架水库,并在需求高时通过涡轮机释放出来发电。与23千瓦在容量方面,抽水蓄能是目前美国最大的能源储存类型。也就是说,它只占美国发电能力的不到2%,而且由于建设此类设施的成本,不太可能增长得更多。

理想的解决方案是工厂大小的可充电电池,可以储存几天甚至几周的大量能量。今天的电网级电池在需要充电之前只能储存几个小时的能量。这足以适应太阳能或风能的变化,但远远不足以完全从化石燃料转向可再生能源。

钱是主要问题。私营部门数十亿美元正投入到电动汽车电池的研发中,但在电网电池领域,这些资金只是涓涓细流,因为该市场仍处于起步阶段。这使得资金依赖于美国政府,历史上一直如此支持在私营部门准备投资之前进行前沿研究。但用于电网电池研发的联邦资金一直不足,而美国正是如此落后中国、日本和韩国在全球电池市场的份额。

国会两党支持

部署电池来储存阳光明媚和风吹时产生的电力,将使电网能够处理更多的可再生能源。幸运的是,国会两党成员都认识到了这一潜力。

有几个是跨党派的储能账单目前正在参议院等待审议。由安格斯·金(缅因州议员)和玛莎·麦克萨利(亚利桑那州议员)提出的一项法案,将在五年内为能源和国防部的联合能源存储示范项目提供5亿美元。9月,King-McSally提案被合并为比尔金的同事、共和党人苏珊·柯林斯(Susan Collins)提议,在未来五年投入3.3亿美元用于储能研发,以帮助降低电池成本,而电池成本已经降低了下降了自2015年以来,近40%。能源部支持这并不奇怪,因为能源部长里克·佩里(Rick Perry)已经着手研究被称为储存美国能源的“圣杯”。

众议院也紧跟潮流。今年6月,它通过了一项法案拨款法案这使得能源部的能源储存预算增加了近一倍35%以及美国高级研究计划局(Advanced Research Projects agency)的预算15%在电力储存项目上的资金17%.最近,众议院筹款委员会的民主党人提议立法该法案将为包括储能在内的一系列清洁能源技术提供税收优惠。

忧思科学家联盟(Union of Concerned Scientists)气候与能源项目政府事务主任罗布·考温(Rob Cowin)说:“储能技术就在美国发展起来,但我们正在输给其他国家。”188金宝博“增加对储能研发的联邦资金将为美国经济和国家安全带来巨大红利。现在采取正确的措施将使我们的电网更清洁、更可靠、更实惠。”

本文首发于Truthout并与地球|食物|生命这是独立媒体研究所的一个项目。

埃利奥特为一系列新闻机构撰写有关ucs相关主题的文章。在加入UCS之前,埃利奥特是自然资源保护委员会的华盛顿通讯主任,国家公共广播电台的外国新闻编辑,美国新闻评论的执行主编,以及《核时代》和《公共公民》杂志的编辑。