未來(lái)發(fā)電僅靠可再生能源？必須在投資建設(shè)大量的儲(chǔ)能設(shè)施基礎(chǔ)上

2018-03-07 15:36:27 DeepTech深科技　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

在美國(guó)，越來(lái)越多的城市和州已經(jīng)提議：在未來(lái)的幾十年內(nèi)，所有的電能都要來(lái)自太陽(yáng)能和風(fēng)能這樣的可再生能源，有些地區(qū)甚至已經(jīng)通過(guò)了相關(guān)法

在美國(guó)，越來(lái)越多的城市和州已經(jīng)提議：在未來(lái)的幾十年內(nèi)，所有的電能都要來(lái)自太陽(yáng)能和風(fēng)能這樣的可再生能源，有些地區(qū)甚至已經(jīng)通過(guò)了相關(guān)法律。這聽(tīng)上去可能是個(gè)利國(guó)利民的好主意，但是有越來(lái)越多證據(jù)表明結(jié)果并非如此。

完全使用可再生能源而摒棄其它一些不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體的發(fā)電技術(shù)(例如核電和采用了碳捕集技術(shù)的火電廠)不僅會(huì)導(dǎo)致資源的浪費(fèi)，也增加了很多不必要的麻煩。

最近一份發(fā)表在《能源和環(huán)境科學(xué)》(Energy Environmental Science)上的研究表明，太陽(yáng)能和風(fēng)能確實(shí)可以穩(wěn)定地為全美提供每年所需電力的 80%。不過(guò)這是在投資建設(shè)了大量的儲(chǔ)能和輸電線路等設(shè)施的基礎(chǔ)上，不然大規(guī)模的斷電事故就會(huì)時(shí)有發(fā)生。若要繼續(xù)擴(kuò)大規(guī)模使其供電能力充分滿足全美需求，我們將需要再建造一大堆風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電廠或者在目前的成本下耗費(fèi)巨資擴(kuò)容已有的儲(chǔ)能設(shè)施(也有可能兩者都需要)。

使用可再生能源的根本問(wèn)題在于陽(yáng)光和風(fēng)并不是一直都有。該研究分析了 36 年來(lái)每小時(shí)的氣象數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)即使是在全美范圍內(nèi)，可再生能源發(fā)電也不能完全滿足用電需求。

若要獨(dú)立的依靠這些間歇性能源，我們需要建造更多的風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電廠，在陽(yáng)光充足和風(fēng)勢(shì)強(qiáng)勁的時(shí)期生產(chǎn)過(guò)剩的能源;我們也需要建造巨大的儲(chǔ)能系統(tǒng)，將電能儲(chǔ)存起來(lái)供日后使用。此外，我們可能還要修建長(zhǎng)距離的輸電線路，它們能將電能輸送到全國(guó)各地有需求的地方去。

基于電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)造價(jià)極貴，而抽水蓄能又受限于地理?xiàng)l件(它需要一組不同高度的蓄水池)。長(zhǎng)距離輸電線路造價(jià)也很貴，并且它完成審批和建設(shè)的總時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年。

風(fēng)能和太陽(yáng)能要想滿足全美 80% 的用電需求，我們就修建需要一條縱橫美國(guó)的高速輸電系統(tǒng)，或者一個(gè)能供電 12 小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。如果采用電池儲(chǔ)能的方式，這種規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)將花費(fèi) 25 萬(wàn)多億美元。

該研究表明，為了以 99.97% 的可靠性滿足全美每年的用電量，電力部門(mén)必須建造一個(gè)能供電 12 小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，同時(shí)至少將現(xiàn)有的可再生能源發(fā)電量擴(kuò)大兩倍。或者電力部門(mén)可以只少量增加風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電量，但是要配置能供電 1 個(gè)多月的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

除了可再生能源外還有其它一些清潔能源，例如核電或者采用了碳捕集技術(shù)的天然氣發(fā)電。它們的優(yōu)勢(shì)是可以提供持續(xù)穩(wěn)定的電能，或者至少能及時(shí)提升和降低供電量以應(yīng)對(duì)用電需求的波動(dòng)。

“決策者們?cè)谧鰶Q策前，，最好先考慮一下這份研究中的數(shù)據(jù)以及這種數(shù)據(jù)分析所得出的利弊，再?zèng)Q定是否要完全使用電能或者風(fēng)能發(fā)電。”加州理工學(xué)院的一名化學(xué)家、該研究的作者之一 Nathan Lewis 說(shuō)道。

原標(biāo)題:未來(lái)發(fā)電僅靠清潔能源？事實(shí)證明這恐怕會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性的后果

責(zé)任編輯：lixin

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