新研究指出,新型電網(wǎng)無需蓄能裝置的幫助就可以容納間歇性的可再生能源,從而有助于大幅度削減二氧化碳排放。
美國國家海洋和大氣局(NOAA)的一項(xiàng)發(fā)表于《自然氣候變化》(Nature Climate Change)的研究總結(jié)道,如果美國像發(fā)展州際公路系統(tǒng)那樣努力發(fā)展太陽能和風(fēng)能技術(shù)的話,未來15年因發(fā)電產(chǎn)生的二氧化碳排放將會削減78%。這個(gè)研究指出,大幅削減發(fā)電廠排放物的關(guān)鍵在于建造橫貫大陸并連接風(fēng)電廠和太陽能發(fā)電廠的輸電線路。
這項(xiàng)研究的第一作者Alexander Mac Donald說,天氣變化的規(guī)模很大,因此,如果要建立一個(gè)利用太陽能和風(fēng)能的系統(tǒng),必須要有足夠的規(guī)模。要建成這樣的一個(gè)系統(tǒng),可能就像是建設(shè)一個(gè)全新的州際公路系統(tǒng)一樣——不過由于氣候變化,風(fēng)險(xiǎn)會更大。他還解釋說:“這項(xiàng)研究表明,現(xiàn)在就是減少排放的好機(jī)會。有人認(rèn)為風(fēng)能和太陽能不僅斷斷續(xù)續(xù),還費(fèi)用高昂,還有人覺得我們應(yīng)該等待突破性進(jìn)展的出現(xiàn),但這項(xiàng)研究結(jié)果否定了這些觀點(diǎn)。”
發(fā)電是全球二氧化碳排放的最大來源,發(fā)電廠排放物占美國溫室氣體總量的31%。奧巴馬當(dāng)局有關(guān)清潔能源計(jì)劃的氣候目標(biāo)是在2030年前,將發(fā)電廠排放物削減32%,減少到2005年的水平。
現(xiàn)有電網(wǎng)并非為利用太陽能和風(fēng)能而設(shè)計(jì),如何將現(xiàn)有電網(wǎng)轉(zhuǎn)換成可利用可再生能源的電網(wǎng)是一大難題。對于可再生能源存在間歇性的問題,使用電池將會是一個(gè)不錯(cuò)的解決方案。電池可以在太陽能和風(fēng)能可利用的時(shí)候儲存能量,并在其他時(shí)刻向電網(wǎng)釋放能量。
但NOAA的研究指明,要充分利用風(fēng)能和太陽能并不是必須利用電池,關(guān)鍵是合理利用這些能源。
研究團(tuán)隊(duì)用一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模型模擬了利用可再生能源的理想系統(tǒng),最終做出了一個(gè)全新的橫貫大陸的高壓輸電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng):風(fēng)能和太陽能發(fā)電廠將會遍布美國各地,而現(xiàn)有的核能、水力和天然氣發(fā)電廠作為補(bǔ)充。每座發(fā)電場都會向這種新型直流電網(wǎng)輸送能量,好讓能量在各個(gè)區(qū)域間流動(dòng)。他們的研究還指出:“太陽能和風(fēng)能發(fā)電將會隨著這種系統(tǒng)的擴(kuò)大而增加。而由于系統(tǒng)能夠利用更遙遠(yuǎn)、豐富的資源,發(fā)電費(fèi)用將會減少。”
到2030年,如果那時(shí)可再生能源的費(fèi)用少于天然氣發(fā)電費(fèi)用,新系統(tǒng)每度電的成本是10美分,可減少78%的二氧化碳排放,比1990年的排放量還低。如果比天然氣成本高,二氧化碳排放量只能削減33%,而每度電8.6美分。(在2012年,每度電成本為9.4美分。)
在另一篇獨(dú)立的論文中,斯坦福大學(xué)的土木工程教授MarkZ.Jacobson認(rèn)為,其他研究在考慮能源限制的同時(shí)也都考慮了電能的存儲,而NOAA的這項(xiàng)研究大膽地指出,現(xiàn)有的可再生能源技術(shù)和新輸電線路的結(jié)合幾乎就能將火力發(fā)電和它的排放物淘汰,美國的氣候目標(biāo)便觸手可及。
德拉華大學(xué)無碳一體化電力研究中心(thecenterfor Carbon-Free Power Integration)的主任Jeremy Firestone說,美國要減少二氧化碳排放很容易,政府對輸電系統(tǒng)的投資也會使碳排放大量減少,可以不用給碳排放定價(jià)。他還認(rèn)為,這個(gè)系統(tǒng)無法在2030年之前建成,因?yàn)楦鱾€(gè)州可能會反對一個(gè)對設(shè)施建立位置和方式有著過大控制力的可再生能源傳輸系統(tǒng)。