ビットコインマイナー、注意してください-バイデンの計画は米国の電力システムを作り直すでしょう

ジョー・バイデン大統領は主要なクリーンエネルギーを要求しました 投資 気候変動を抑制し、雇用を生み出す方法として。 2021年9月8日、ホワイトハウス レポートをリリース 米国エネルギー省によって作成されたもので、太陽光発電は2050年までに米国の電力供給の最大45%を生成できることがわかりました。 今日は4%未満。 テキサス大学オースティン校のエネルギー技術および政策研究者であるJoshuaD。Rhodesが、この目標を達成するために何が必要かを説明します。

なぜそんなに太陽光発電に重点を置いているのでしょうか。 低炭素の未来は多くの種類のクリーンエネルギーを必要としませんか?

エネルギー省の 太陽の未来学 米国のグリッドの3つの将来の経路を示しています。 脱炭素化。これは、低炭素および無炭素のエネルギー源への大規模なシフトを意味します。 化石燃料を動力源とする活動の経済全体の電化による脱炭素化。

後者の2つのシナリオでは、約1,050〜1,570ギガワットの太陽光発電が必要であり、2050年に予想される電力需要の約44%〜45%を満たすと結論付けています。見方をすれば、1ギガワットの発電容量は約 3.1mのソーラーパネル または364の大規模風力タービン。

残りは主に、風力、原子力、水力、バイオパワー、地熱、水素などのゼロ炭素合成燃料で稼働する燃焼タービンなど、他の低炭素またはゼロ炭素源の組み合わせから得られます。 エネルギー貯蔵容量(大容量バッテリーの大規模設置などのシステム)も、ソーラーとほぼ同じ速度で拡大します。

太陽光発電が他の多くの低炭素技術に勝る利点の1つは、 アメリカのほとんどは太陽の光がたくさんあります。 風力、水力、地熱の資源はそれほど均等に分散されていません。これらの資源が乏しいか存在しない大きなゾーンがあります。

毎年の米国の太陽資源の地図。
米国のほとんどの地域では、年間を通じて少なくともある程度の太陽光発電を行うことができます。 このマップは、年間の全球水平放射照度、つまり地面の水平面に当たる太陽光の量を示しています。 NREL

地域固有の技術に大きく依存するということは、それらが最も豊富な場所で非常に密に開発することを意味します。 また、そのエネルギーを長距離移動させるために、より多くの高圧送電線を建設する必要があり、それはコストを増加させ、土地所有者からの反対を引き出す可能性があります。

2050年までに米国の電力の45%を太陽光発電で発電することは可能ですか?

技術的には可能だと思いますが、簡単ではありません。 ソーラーパネルのコストが高くても、米国がこれまでに達成したものよりもはるかに大きな加速的かつ持続的な展開が必要になるでしょう。 劇的に落ちました。 一部の地域では 達成 この成長率は、開始点が低く、通常は長期間ではありませんが。

ソーラーフューチャーズスタディは、2050年までに太陽光発電から国の電力の45%を生産するには、約1,600ギガワットの太陽光発電を導入する必要があると推定しています。 これは、103ギガワットから1,450%の増加です。 今日米国に設置されました。 視点としては、現在約 1,200ギガワットの発電容量 米国の電力網のすべてのタイプの。

レポートでは、この新しい太陽光発電容量の10%〜20%が家庭や企業に導入されると想定しています。 残りは、大部分がソーラーパネルである大規模なユーティリティ規模の展開に加えて、ミラーを使用して太陽を中央タワーに反射するいくつかの大規模な太陽熱システムです。

実用規模の太陽光発電には大まかに メガワットあたり8エーカー、この拡張には約10.2mから11.5mエーカーが必要です。 それはエリアです だいたい マサチューセッツ州とニュージャージー州を合わせた大きさですが、米国の総陸地の0.5%未満です。

このような目標は設定する価値があると思いますが、時間をかけて再評価し、最も慎重な道を示していることを確認することをお勧めします。

最大の障害は何ですか?

私の見解では、最大の課題は、この規模で変化を推進するには、持続的な政治的意思が必要であるということです。 他の問題も進行を遅らせる可能性があります 不足 ポリシリコンのような重要なソーラーパネル材料の 貿易紛争景気後退。 しかし、エンジニアリングの課題は理解されており、かなり単純です。

天然ガス、石炭、石油はほぼ供給された 一次エネルギー入力の80% 発電を含む2020年の米国経済へ。 その多くを低炭素源に置き換えるには、ほとんどの主要な米国のエネルギー会社を改造する必要もあります。

燃料の種類とセクター別の米国のエネルギー消費量を示す図。
低炭素経済への移行には、低炭素およびゼロ炭素源からはるかに多くのエネルギーを生成し、現在化石燃料を動力源とする多くの活動に電力を供給する必要があります。 LLNL

一部のエネルギー会社は そのように拡張します。 バイデン政権は、クリーン電力支払いを使用することを計画しています プログラム、の規定 3.5兆ドルの予算計画 議会で保留中、電力会社にインセンティブを作成する 炭素を含まない供給源からより多くの電力を生成する

このソーラーレポートのような研究では、シナリオを実現するために不可欠な多くのサポートインフラストラクチャが利用可能になることも想定しています。 ソーラーフューチャーズスタディによると、米国は、想定するソーラー展開のレベルをサポートするために、送電容量を60%〜90%拡大する必要があります。

米国では、長距離送電線の構築は非常に困難です。特に、州の送電線を横切る場合は、大規模な太陽光発電の展開が必要になります。 必須。 のようないくつかの機関を除いて 連邦エネルギー規制委員会は、新しい送電線を承認する権限を与えられているため、この種の拡張はほとんど不可能かもしれません。

考えられる解決策の1つは、牽引力を獲得することです。次の既存の通行権に沿って送電線を建設することです。 高速道路と鉄道路線、これにより、多数の民間土地所有者からの合意を確保する必要がなくなります。

砂漠にある3つの輝くソーラータワー。
カリフォルニアのモハーベ砂漠にあるイヴァンパー太陽光発電所は、ミラーを使用して太陽エネルギーを3つのソーラーコレクターに集中させ、水を加熱して蒸気タービンを稼働させます。 Jon G. Fuller、ゲッティイメージズ経由のVWPics / Universal Images Group

これほど多くの太陽光発電をサポートするには、現在のシステムをどのように変更する必要がありますか?

私たちの電力システムは現在、電力の約59%を 石炭と天然ガス。 これらのリソースは一般的に、 常にではありませんが、オンデマンドで利用できます。 これは、電力会社の顧客が照明やエアコンにより多くの電力を要求する場合、企業はこれらのタイプのプラントに出力を増やすように要求できることを意味します。

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再生可能エネルギーが支配的なグリッドに移行するには、電力会社とエネルギー規制当局が需要と供給を一致させる古い方法を再考する必要があります。 将来のグリッドには、はるかに高いレベルの送電、エネルギー貯蔵、および電力を使用する時間を最も豊富で手頃な期間にシフトするように促すプログラムが必要になると思います。 また、現在は適切に構成されていない北米の地域電力網間の調整を大幅に強化する必要があります。 動く 長距離にわたってシームレスに電気。

これはすべて実現可能であり、米国が将来の需要に費用対効果の高い方法で対応するために、太陽光を多く含む脱炭素化された電力網に依存することを選択した場合に必要になります。会話

この記事はから再発行されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で。 読む 原著

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