“绿色新政”背后的脱碳理想并非遥不可及
关于绿色新政的谈话是大胆的,及时的和必要的。作为起草了绿色新政中最重要的组成部分是其完整的脱碳承诺。这是目标,月球对我们的大胆创新。现在的问题是:我们如何到达那里?我们学到什么是它至少两倍那么容易,因为我们的想法。
传统上,关于能源经济的讨论都是关于效率和国内生产,而不是关于脱碳。这是20世纪70年代的石油危机和对美国能源独立的担忧造成的。这种老式的方法基本上转化为更省油(但仍然是石油)的汽车和更好的隔热(但仍然是天然气加热)的家庭。
这种方法可以让我们一劳永逸总脱碳一小部分。
我们需要替代技术,满足我们的能源需求并实现零排放,除了提高效率的方式。来自可再生能源(太阳能,风能,水电,地热)产生的电力和核是满足问题的规模的替代技术。好消息是,道路使用这些技术总脱碳更清晰(和更引人注目的经济),比大多数人认为的。
脱碳不是一个无法实现的理想;它直接根据美国能源使用的最佳数据。
2017年,Otherlab该公司与美国能源部高级研究计划局(ARPA-e)签订了合同,审查所有可用的能源数据来源,并创建一张超高分辨率的美国能源经济图片。其目的是确定研究的优先事项,并为新能源技术和政策模拟设想。这项工作利用了科学家们几十年的努力美国能源情报署(PDF)和劳伦斯·利弗莫尔国家实验室分析美国的能源经济,并提供年度数据桑基流程图的形式。该Otherlab“超级桑基”工具可在www.departmentof.energy-是的,我们选择那个网址是厚颜无耻的。
上映射的美国能源使用这项工作始于1973年,当时杰克桥梁,为联合委员会的原子能工作(智力前兆能源部),所使用的桑基格式和一个神话般的书后,它的提高,理解国家能源困境(PDF)该委员会已被控以“发展的能量显示系统,在不到一个小时,可以给一个非常忙碌的人的规模和我们国家的能源困境的复杂性的理解。”这“忙人”是为了表示决策者在国会。
The interactive Sankey diagram we created for ARPA-e in 2018 represents all of the energy flows in the U.S. economy, from "primary energy" sources such as coal, natural gas, oil, hydropower, solar, geothermal and nuclear power, through their transformation into intermediate sources such as gasoline, diesel and other intermediate fossil fuels, or electricity, and then their use by various sectors of the economy.
该图还表示了在这些转换中,包括在发电中使用的能量的能量,在传输中丢失或体现在产品和材料,其使用能量在其生产。一个给定的流识别给定能量使用的尺寸和由此的宽度点的方式向最有影响的干预,以减少能量的使用或使脱碳。
能源利用在国民经济的规模在系列测量。一个四是千万亿英热单位(BTU的)。方便的是,美国每年使用约100个股四头肌,这意味着一个四约等于该国的全国总的年能源消耗的1%。
什么是热平衡图告诉我们
武装用最好的数据,我们有,并被控以脱碳经济,是什么类型的图片,或选项组,出现?答案是太意外了,因此重要的是,它应该是中央的绿色新政的任何讨论。
最专家同意(PDF)实现大规模脱碳最可能也是最现实的途径是大规模电气化。仅仅是电气化的行为就对效率产生了强大的影响:从无碳来源为美国经济电气化将减少一半以上的能源需求。怎么会这样呢?
脱碳电力保存所有国家的能源使用量的25%
首先,在最大的节约完全脱碳经济(PDF)是化石燃料发电过程中损失的大量能源(以及产生的二氧化碳)。
大约25%的能源需求被消除了,因为燃烧化石燃料发电是一个非常低效的过程,会产生大量的废热。在进入电力部门的39个四分之一的一次能源中,只有大约12个被实际输送到工业、家庭和企业。其余的,毫不夸张地说,以废热和二氧化碳的形式消失在空气中。
当我们开发电力新的主要来源,而不是将化石燃料电力,不再需要这种浪费。
电气化运输节省14%betway必威娱乐
交通电气化是下一个能源大赢家:28倍的一次能源betway必威娱乐进入交通运输业,包括汽车、卡车、飞机、火车和船只。
绝大多数车辆靠油行驶。如果我们让所有的汽车和卡车都用上电气化,我们将减少大约三分之二的能源消耗。在把化石燃料转化为一种有用的活动方面,汽车发动机的效率甚至不如发电厂。通常情况下,它们的效率约为25%,动力系统会进一步受损。电动汽车已经成为主流,成本正在下降,性能、续航里程和选择也在不断扩大。绿色新政将加快这一行业转型的速度和影响。
这是好消息;公路和公路运输需要21个四轴机器人,在电气化的未来我们只需要7个,所以其他14个四轴机器人将不需betway必威娱乐要生产或生成。
不需要找,矿山,精炼和运输节省6%
一个巨大的化石燃料的量被用于发现,矿山,加工和运输的化石燃料。在零碳经济,我们将不再需要耗费的能量。
那个多少钱?图说0.9四边形用于通过4400000英里管道泵送天然气;超过3个四边形用于打开油转化为汽油和其它燃料产品在炼油厂;几乎2四边形是用于提取石油和天然气;0.25四边形用于采矿设备和0.25四边形使用柴油从矿井推煤电厂。这就是目前的能源经济的进一步四边形6,我们将不再需要。
是的,我们将不得不建造风车、太阳能电池、电池、核电厂和电动汽车来替代它们,但它们在建造和运行中使用的能源可能是巨大的较小的比例21世纪的能源经济。太阳能电池板生产他们的第一个生产能量两年他们的生活和持续20至25年(PDF)。风力涡轮机偿还其生产的第一六至九个月20加一年的生活能源。
通电建筑和水加热保存至少5%
解决我们如何在家庭和办公室加热水和空气是新能源经济的折扣另一个巨大的机会。
今天,我们通常使用用于加热住宅和商业建筑的化石燃料;用于烹饪,热水和衣物烘干提供热量;并为行业提供热量。(在这种情况下,绝大多数是从天然气,其余无论是燃油或生物燃料。)但是对于“低温热,”热通常比意味着人体皮肤,但较凉开水,我们有一个令人震惊和福利发达的技术,称为热泵。
使用热泵的住宅和商业供热的电气化将全国能源消耗的7.5倍提高到2.5倍,节约5倍。工业低温热使用3倍。通过热泵将那个部件电气化,我们可以得到2倍的折扣。
LED照明和工业效率可能会多赢5%
像电动汽车一样,LED照明已经在质量、性能和可用性方面大大成熟。大规模使用LED照明将为我们节省四倍的流明。对于流明,LED只使用传统照明技术的五分之一的能源。
在我们的“能量流”中,超过四分之四是主要燃料,它们最终形成了“能源材料”,如钢铁中的煤炭、化肥中的能源、建筑用的木材、沥青中的石油、塑料中使用的石油和天然气。
一些燃料的用途不会导致排放量,和其他人将通过创新的工业生产过程和类似材料的生物源所取代。有工业效率进行更进一步的收益。
总之,在不改变我们的家园,还是我们的汽车的尺寸或者从根本上改变了我们的生活的面料,这些折扣是指使用无碳燃料来源完全电气化能源经济将需要不到一半的能源,我们使用总量今天。作为起草了绿色新政中最重要的组成部分是其完整的脱碳承诺。
人们会指出,你不能通电的一切。这是千真万确的;例如,长途飞行是非常困难的脱碳,虽然它可以用生物燃料来完成。美国具有可以与已知的技术转化成天然气,柴油和石油代用品惊人的生物燃料资源。
对于经济的那件不适合电气化和季节性储存的原因,应对冬季加热需求,我们可能需要从4.5四边形生物燃料所产生的能量的量增加一倍,达到约9这是一个更于─实现数给出的美国生物燃料的潜力巨大。
在21世纪的基础设施中,我们需要的电力从何而来?如今,38倍的初级燃料只能提供12倍的电力。在未来完全电气化的经济中,我们需要33倍的电力供应。
有以使所有用电干净多路径
从可再生能源提供电力和核能一件合理的事30多辆四轮摩托车预期?
美国屋顶的保守分析,由美国国家可再生能源实验室(NREL)(PDF)完成据估计,屋顶太阳能可以提供大约6倍的电力。一个雄心勃勃的屋顶转换将产生接近10-12四倍的能量,其优势是这些能量将在使用的地方产生,从而消除传输成本。想想看,如果太阳能能占据美国10%的停车位,就能产生超过6个四胞胎。
美国还拥有惊人的工业规模的风能、生物燃料、水力发电和太阳能资源——足以满足20个四轴飞行器的需求。
我们有理由假设,目前100座核电站所产生的3 / 4的电能,如果下一代核电站能提供10座的话,将会是现在的三倍,既可行又合理。一些国家将努力生产足够的零碳能源来满足自己的需求;然而,美国将有机会成为能源净出口国。
未来电网的确切成分的细节是可以通过政策,市场和人民敲定细节;好消息是,目标是超过合理与公知技术,在许多市场都已经远远电费最便宜的形式并且只有越来越便宜。
例如,澳大利亚的屋顶太阳能发电成本约为7美分/千瓦时,大约是美国平均零售公用事业电力13.8摄氏度/千瓦时成本的一半。我们可以肯定地说,在一个脱碳的未来,普通美国家庭将比现在支付更少的能源账单。
人们还会指出,创建新的21世纪无碳能源基础设施需要能源。太阳能电池板、风力发电场、电动汽车和热泵都不长在树上。
我们甚至没有提到其他可能的优势和胜利。
短途和中距离的电力飞行不仅是可能的,而且将使这些飞行更安全,更安静,使用更少的能源。对我们的家庭和办公室进行绝缘可以提供更小的(传统的)效率优势。重量更轻、空气动力更强的汽车,以及小型电动汽车的“寒武纪大爆发”,意味着我们在运输领域可能还会得到更多折扣。betway必威娱乐工业,特别是新生物技术为加工成各种材料提供了可选择的更好的前体,这是另一个极好的机会,美国可以成为这方面的领导者。工业自动化和先进制造提供了更多的机会。
这个计划并没有解决所有排放源。重要来源仍然被驯服,特别是在空调和制冷中使用的制冷剂,和从农业的甲烷排放量。有过这些挑战的技术解决方案。我专注在这篇文章中只是对我做过的最研究能源经济排放。
改善空气质量、水质和生活质量将带来巨大的剩余效益。我们所有人积累的医疗福利将为国家节省大量的医疗开支。
人们会担心我们将如何支付所有这些费用。这不是正确的思考方式。考虑到未来效率带来的巨大成本节省,问题应该是“我们该如何为这项大手笔的投资融资?”Reducing a major source of costs by 50 percent should be seen as the source of unassailable competitive advantage for our economy, an investment sure to repay itself many times over.
所有我上面所描述的能源技术,具有高资本成本,但运营成本低。这些是融资创新的完美机会。美国发明的20世纪20年代的汽车贷款,并在20世纪40年代推广按揭 - 这两项发明做了更多的影响着美国的社会结构比20世纪的任何个人技术。
融资就像是一台时间机器,可以让你有你想要的未来,今天。如果我们能提供低息融资,这个21世纪的基础设施以类似的方式来融资,我们提供给消费者购买汽车和房屋的低利率,并在20世纪的基础设施扩建事业,这方面的努力是负担得起的每个人,更低,更可预见的能源成本在未来锁定。美国可以通过绿色新政为代表的银行和融资机会再次引领世界。如果美国引线在商业化和制造这些技术将出口机会提供,我们并没有因为只是第二次世界大战后看到的。
首次技术进步为我们提供了机会,今天更清洁,巧妙地提供更低的成本获得全体公民所有,他们享受的能源服务。这可能是这个程序有其副作用的新的美国丰盈。它几乎肯定会改善健康和所有美国人的福利。它也将提供高薪工作的一个巨大的新来源。
所有的电热泵、太阳能屋顶、电动汽车和任何大规模电气化计划的其他部件的安装,很大程度上是物理的、本地的工作,不能转移到海外。巩固这一计划的家电和汽车产品发挥了美国制造业的优势。如果美国在这些技术的商业化和制造方面处于领先地位,它将提供我们自二战结束以来从未见过的出口机会,当时世界上其他的制造业基础设施都被战争摧毁了。
绿色新政是不是在它的范围,其野心幼稚的或不可能的。恰恰相反,它代表了唯一可行的途径,以美国的丰度和卓越的自 - 最后的新政。
这篇文章最初出现在媒介。有关本文中介绍的一些概念的更多细节,请参阅那篇文章。Saul Griffith将会是一个重要的演讲者VERGE 19,10月22-24日在加利福尼亚州奥克兰市。