USA kan senke karbonutslippene fra elektrisitetsproduksjon med hele 78 prosent uten å måtte utvikle nye teknologier eller bruke dyre batterier, antyder en ny studie. Det er imidlertid en fangst. Landet må bygge et nytt nasjonalt transmisjonsnett slik at statene kunne dele energi.
Relatert innhold
- Frankrike baner mer enn 600 mil med solcellepaneler
- Bruke Kirigami, den japanske kunst for papirskjæring, for å bygge bedre solcellepaneler
- Resesjon, ikke fracking, droppet en dråpe karbonutslipp i USA
"Ideen vår var at hvis vi hadde en nasjonal" utdanningsvei for elektroner ", kunne vi flytte kraften rundt slik det var nødvendig, og vi kunne plassere vind- og solanlegg på de aller beste stedene, " sier studiemedforfatter Alexander MacDonald, som nylig trakk seg som direktør for NOAAs Earth System Research Laboratory i Boulder, Colorado.
For flere år siden var MacDonald nysgjerrig på påstander om at det ikke var noen teknologi tilgjengelig som kunne dempe utslipp av karbondioksid uten å doble eller tredoble kostnadene for strøm. Da han undersøkte saken, oppdaget han at studiene bak påstandene ikke innlemmet landets varierende vær særlig godt.
Et av de store problemene med vind- og solenergi er at tilgjengeligheten deres er avhengig av været. Solar er bare tilgjengelig på solfylte dager, ikke under uvær eller om natten. Vindmøller fungerer ikke når vinden ikke blåser nok - eller når den blåser for mye. På grunn av dette har noen studier hevdet at disse teknologiene bare er levedyktige hvis batterier med stor kapasitet er tilgjengelige for å lagre energi fra disse kildene til bruk når de ikke fungerer. Det ville heve kostnadene for strøm langt utover dagens priser.
Men "det er alltid vind- og solenergi tilgjengelig et sted, " bemerker MacDonald. Så han og kollegene bestemte seg for å designe et elektrisitetsproduksjonssystem med lite karbon som bedre innarbeidet - og til og med utnyttet - nasjonens vær. Studien deres vises i dag i Nature Climate Change .
Datamodellen deres viste at ved å bytte til stort sett vind- og solkraftkilder - med litt hjelp fra naturgass, vannkraft og kjernekraft når været ikke samarbeider - kunne USA redusere karbonutslippene med 33 til 78 prosent fra 1990-nivåene, avhengig av den eksakte kostnaden for fornybar energi og naturgass. (Jo lavere kostnader for fornybar energi og jo høyere kostnad for naturgass, jo mer karbonbesparelser.) Å legge kull i blandingen gjorde ikke strømmen billigere, men det resulterte i en økning på 37 prosent i karbonutslipp.
Nøkkelen til denne fremtiden vil være utviklingen av et system for overføring av elektrisitet over hele landet, slik at en vindfull dag i Nord-Dakota kunne drive en overskyet, rolig dag i New York. Dette vil ikke bare kreve nye avtaler mellom stater - for eksempel Texas, har et eget separat strømnett - men også en oppgradering til overføringslinjene som flytter elektroner fra et sted til et annet.
I de fleste områder beveger energi seg over høyspent vekselstrømslinjer, men det er begrensninger i hvor langt disse linjene kan overføre energi. Ved å bytte til høyspent likestrøm vil energiprodusenter kunne overføre mer strøm på lengre avstand. Det betyr at nye vindmøller og solenergianlegg kan bygges på de stedene som har mest potensiale for vind- og solenergi, fordi avstanden fra der energi trengs ikke ville ha noe å si.
Å bygge et nytt nettverk for overføring av strøm ville være en stor jobb. Men datamodellen viste at det kan være kostnadseffektivt, fordi det på lang sikt vil tillate billig strøm å være tilgjengelig, bemerker studieforfatter Christopher Clack, en matematiker ved Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences ved Colorado University-Boulder .
"Ved å bygge disse overføringsanleggene reduserer vi kostnadene for å fjerne karbonet i stedet for å øke det, " sier han.
Noen stater, som California og New York, er allerede på vei til denne fremtid med lavere karbon, og Vermont godkjente nettopp planer for en høyspentledningsledning fra Canada, konstaterer Mark Jacobson, en atmosfærisk forsker ved Stanford University. I fjor ledet han en studie publisert i Proceedings of the National Academy of Sciences som viste hvordan USA kunne oppnå et elektrisk nett med fornybar energi, med litt hjelp fra lagringsteknologi.
"Vi kan bruke eksisterende overføringsveier, " sier Jacobson, og bare forbedre linjene som går over dem. "Du trenger ikke så mange nye veier som du tror."
Å øke fornybar energi vil ha fordeler i tillegg til lavere karbonutslipp, som reduksjon i luftforurensning og lavere kostnader. "Det er liten ulempe med overgang, " sier han.
I tillegg bemerker MacDonald at flytting til elektrisitetsproduksjon med lite karbonstoff kan fungere som en katalysator for lavere karbonutslipp i sektorer som boligoppvarming og transport. "Uansett hva, så må du først strøm, " sier han, og resten følger etter.
