مطالعه جدید: انتشار صفر در حال حاضر در ایالات متحده بسیار ارزان است


تصویر یک مزرعه بادی.

در بسیاری از مناطق ایالات متحده ، نصب مزرعه بادی یا خورشیدی اکنون ارزان تر از خرید سوخت برای یک مولد مبتنی بر سوخت فسیلی است. و این به شدت بازار برق ایالات متحده را تغییر می دهد و بسیاری از افراد را مجبور می کند که پیش بینی های قبلی را به روز کنند. این امر به گروهی از محققان انگیزه می دهد تا نگاهی تازه به هزینه ها و چالش های رساندن کل ایالات متحده به سمت خنثی سازی کربن بیندازند.

محققان با ساختن یک مدل بازار انرژی در سراسر ایالات متحده ، بررسی کردند که چه کاری باید انجام شود تا این کشور به نقطه ای برسد که مصرف انرژی آن در سال 2050 هیچ انتشار خالصی نداشته باشد – و حتی آنها سناریویی را بررسی کردند که انتشار آن منفی باشد. آنها دریافتند ، همانطور که انتظار داشتید ، هزینه ها به شدت کاهش یافته و به کمتر از 1٪ از تولید ناخالص داخلی ، حتی قبل از شمارش اجتناب از هزینه ها ، جلوگیری از بدترین اثرات تغییر آب و هوا. و به عنوان یک پاداش اضافی ، هزینه کمتری برای قدرت خود پرداخت خواهیم کرد.

اما مدل سازی همچنین نشان می دهد که این نتیجه نهایی دارای خصوصیات نسبتاً غیرمعمولی خواهد بود. ما به جذب کربن نیاز خواهیم داشت ، اما به عنوان مثال به نیروگاه ها متصل نمی شود.

همه موارد را مدل کنید

مدل های مناسب اقتصاد انرژی آینده پیچیده است. این موارد معمولاً شامل تجزیه شبکه به مناطق و شبیه سازی جستجوی معمول با استفاده از داده های تاریخی است که اغلب به منظور افزایش تقاضا مقیاس بندی می شوند. سپس آنها سعی خواهند کرد با استفاده از منابع مختلف انرژی ، مشروط بر محدودیت های قابل اعمال ، این تقاضا را برآورده کنند. بنابراین ، در این حالت ، بدیهی است که یکی از محدودیت ها محدود کردن انتشار کربن است. سپس این مدل روشهای ممکن برای تأمین تقاضا و محدودیت ها را با صرفه ترین روش ممکن با شناسایی راه حل بهینه بررسی می کند.

در این حالت ، محققان مجموعه ای از هشت سناریو را ایجاد کردند که محدودیت های مختلفی را اعمال می کرد. این موارد شامل مواردی مانند ادامه روند فعلی در آینده ، سناریویی است که در آن قیمت سوخت های فسیلی پایین است و سناریویی است که به راحتی ارزانترین مسیر خنثی کربن را مشخص می کند. سایر تغییرات شامل یک شبکه کاملاً تجدید پذیر و سطح بالایی از بهره وری فناوری است ، دیگری که در آن زمین برای تولید انرژی محدود است و دیگری که ایالات متحده موفق به انتشار انتشار خالص منفی می شود.

ایالات متحده از سوخت های فسیلی برای بسیاری از موارد فراتر از تولید برق استفاده می کند و تغییر گزینه های انتشار صفر نیز بخشی از این مدل است. این موارد شامل مواردی مانند تعویض وسایل نقلیه و گرمایش به گزینه های الکتریکی و تغییر فرایندهای صنعتی در صورت امکان است. جذب کربن در صورت لزوم برای دستیابی به اهداف انتشار استفاده می شود.

یکی از مواردی که بلافاصله از راه اندازی مدل بلافاصله مشخص می شود ، میزان تغییر آن به دلیل افت قیمت در انرژی باد و خورشید است. در این سناریو ، میزان انتشار کربن 22 درصد کاهش می یابد که دلیل اصلی آن تغییر در استفاده از زغال سنگ است. ارزش دانستن است ، زیرا هرگونه پیشنهادی برای هدف در این زمینه می تواند به عنوان نامناسب رد شود. همچنین واضح است که کربن زدایی در سیستم انرژی به معنای حذف انتشار گازهای گلخانه ای توسط ایالات متحده نیست. گازهای گلخانه ای غیر کربنی هنوز معادل 500 متر دی اکسید کربن را تأمین می کنند.

کارایی و موارد دیگر

یکی از مواردی که مطالعه به وضوح نشان می دهد این است که برای دستیابی به اهداف انتشار ، کارایی کاملاً ضروری است. تا سال 2050 ، رشد فزاینده جمعیت و تولید ناخالص داخلی باید تقاضای انرژی را در غیاب کارآیی تحریک کند. اما برای رسیدن به خنثی سازی کربن ، باید مصرف انرژی را تقریباً برابر با سطح فعلی خود حفظ کنیم. برخی از کارایی ها به سادگی اتفاق می افتد زیرا اساساً کارایی وسایل نقلیه الکتریکی و سیستم های گرمایشی بیشتر است. اما واضح است که ما به بیش از این موارد نیاز خواهیم داشت ، زیرا تیم تحقیق تخمین می زند که سرانه مصرف انرژی باید طی 30 سال آینده حدود 40 درصد کاهش یابد تا به خنثی شدن کربن برسد.

اگرچه مصرف انرژی ممکن است در همان سطح باقی بماند ، اما افزایش برق در منازل و وسایل نقلیه به معنای افزایش قابل توجه ظرفیت تولید خواهد بود. این سناریو شامل حدود 3.2 تراوات ظرفیت جدید است که تقریباً به صورت انرژی باد و خورشیدی است.

خبر خوب ارزان بودن آن است. محققان تخمین می زنند که هزینه خالص این تحول تا سال 2050 145 میلیارد دلار باشد که کمتر از نیم درصد تولید ناخالص داخلی در سال جاری است. این رقم شامل افزایش پس انداز از طریق گرمایش برقی و وسایل نقلیه است که برخی از هزینه های آنها را جبران می کند. اما این شامل کاهش هزینه های تغییر آب و هوا یا کاهش هزینه های بهداشتی به دلیل کاهش استفاده از سوخت های فسیلی نیست. این پس انداز قابل توجه خواهد بود و تقریباً مطمئناً از جبران هزینه ها فراتر خواهد رفت.

با توجه به کاهش هزینه های تولید منابع تجدیدپذیر ، نویسندگان پیش بینی می کنند که به طور کلی هزینه کمتری را برای برق مصرف خواهیم کرد.

گرانترین سناریوها هزینه ها را به حدود 1٪ از تولید ناخالص داخلی تا سال 2050 افزایش می دهد. قابل ذکر است که تغییر به انتشار خالص منفی گران ترین نیست. در عوض ، محدود کردن کاربری زمین میزان انرژی تجدید پذیر قابل استفاده را کاهش می دهد و هزینه ها را افزایش می دهد.

بخشی از دلیل ارزان بودن آن این است که دستیابی به هدف نیازی به جایگزینی سخت افزار مناسب ندارد. همه چیزهایی که باید از کار بیفتند ، از ژنراتورهای زغال سنگ گرفته تا بخاری های گازی با آب گرم ، عمر نهایی دارند. محققان تخمین می زنند که به راحتی جایگزینی همه چیز با نسخه های الکتریکی تجدید پذیر یا با کارایی بالا ، انتقال را برای مدت زمان طولانی انجام می دهد.

نه آن چیزی که می توانید انتظار داشته باشید

ما تصور می کنیم که دوره های کم آفتاب و باد با تولید کننده های گاز با استفاده از جذب و ذخیره کربن هموار می شوند و شبکه های بی کربن را به خود اختصاص می دهند. اما این تجزیه و تحلیل نشان می دهد که سایر نیروگاه های گازی به سادگی به اندازه کافی کار نمی کنند تا توجیه اقتصادی سخت افزار جذب کربن را فراهم کنند. موارد مشابه در مورد باتری ها اعمال می شود. انتظار می رود دوره هایی که تقاضا بیش از ظرفیت آنها است بسیار نادر باشند و ساخت این همه باتری برای پوشاندن آنها منطقی به نظر اقتصادی نمی رسد.

در عوض ، نیروگاه های گازی به سادگی انتشار کربن خود را به آسمان منتقل می کنند. در نهایت ، این کربن خنثی است ، زیرا ما هنوز هم برای سوختهایی مانند حمل و نقل هوایی به سوخت مایع نیاز خواهیم داشت و آنها را با کربن خارج شده از جو همراه با هیدروژن تولید شده از آب در هنگام تولید مازاد از منابع تجدیدپذیر ، تولید خواهیم کرد. محققان تخمین می زنند که فقط برای تولید هیدروژن کافی – تقریباً به همان میزان الکتریکی که در حال حاضر تولید می کنیم ، به 3500 تراوات نیاز خواهیم داشت.

“تا همین اواخر ، مشخص نبود که آیا منابع انرژی تجدیدپذیر متغیر ، سوختهای هسته ای یا فسیلی با جذب و ذخیره کربن به شکل اصلی تولید در سیستم برق بدون کربن تبدیل خواهد شد … کاهش هزینه های انرژی تجدید پذیر متغیر در چند سال گذشته ، با این حال ، تغییر نهایی وضعیت است. “

سناریوهای دارای محدودیت های اضافی نیز نتایج عجیبی را به همراه دارند. تنها سناریویی که انرژی هسته ای در آن اقتصادی معنا می یابد سناریویی است که در آن استفاده از زمین محدود می شود. همچنین باد بیشتری را در دریا هدایت می کند و به تاسیسات سوخت فسیلی کربن-فسیل متکی است. جای تعجب نیست که ثابت شده این گرانترین وضعیت محققان است. جذب کربن ، همراه با استفاده بهتر از زیست توده برای انرژی ، همچنین در سناریویی که انتقال به وسایل نقلیه الکتریکی و لوازم خانگی در حال کند شدن است ، برجسته است.

انرژی کاملاً تجدید پذیر در واقع سطوح بسیار بالاتری از جذب کربن را تحمیل می کند تا اطمینان حاصل شود که نیازهای سوخت بدون هیچ گونه سوخت فسیلی تأمین می شود. منفی خالص شامل انواع جذب کربن و سوخت های زیستی است که منجر به استفاده قابل توجه از زمین می شود.

همه چیز تغییر کرده است

تا حدی ، به نظر می رسد خود محققان از تغییراتی که در چند سال گذشته رخ داده کمی متعجب شده اند. آنها می نویسند: “هزینه خالص کربن زدایی عمیق ، حتی برای دستیابی به یک مسیر 1 درجه سانتیگراد / 350 ppm ،” به طور قابل توجهی کمتر از پیش بینی سناریوهای 80 درصد تا 2050 جاه طلبانه چند سال پیش است. همچنین روشن می کند که آینده نامشخص چیست. آنها خاطرنشان كردند: “تا همین اواخر مشخص نبود كه آیا منابع انرژی تجدید پذیر متغیر ، سوختهای هسته ای یا فسیلی با جذب و ذخیره كربن به صورت اصلی تولید در یك سیستم الكتریكی بدون کربن تبدیل می شود.” “با این حال ، بالاخره کاهش هزینه های انرژی تجدیدپذیر متغیر طی چند سال گذشته سرانجام وضعیت را تغییر داده است.”

اکنون حتی اگر شروع به کربن زدایی عمیق کنیم ، در آینده سرمایه گذاری خواهیم کرد. دستیابی به آن هزینه زیادی خواهد داشت ، اما در صورت پرداخت پیش پرداخت هزینه و همچنین بهبود سلامتی و اقلیم با ثبات تر ، در آینده هزینه های انرژی کمتری خواهیم داشت.

با این وجود ، فراتر از اقتصاد عادی موانع قابل توجهی وجود دارد. آینده بدون انتشار شامل نصب تقریبی 160 گیگاوات باد و خورشید در سال در کمتر از دو دهه خواهد بود. 2021 شاهد نصب تنها 15GW خواهیم بود. و انتقال به وسایل نقلیه الکتریکی و لوازم خانگی باید اکنون آغاز شود – هر آنچه خراب می شود باید با یک نسخه الکتریکی جایگزین شود ، که به نظر نمی رسد در حال وقوع باشد.

اما اگر این تحلیل به نتیجه برسد ، دلایل خوبی وجود دارد که فکر کنیم ارزش آن را دارد که شروع کنیم.

پیشرفت های AGU ، 2021. DOI: 10.1029 / 2020AV000284 (برای DOI).


منبع: khabar-tak.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*