Atmosfere karbon emisyonlarını azaltmak için büyük resmin stratejilerinden biri steno altına giriyor “her şeyi elektriklendir.” Temel fikir, karbon içermeyen yollarla yeterli elektrik üretilebilirse, bunun yalnızca elektrik üretiminde değil, aynı zamanda ulaşım, ev ısıtma, endüstriyel kullanımlar vb. için yakıt olarak birçok kullanımda fosil yakıtların yerini alabileceğidir. . Bunun gerçekleşmesi için önümüzdeki birkaç on yıl içinde ne gerekli olacaktır? Temel konularda yararlı bir başlangıç noktası olarak, H’deki bir grup yazarBrookings Enstitüsü’ndeki amilton Projesi, “Elektrik ve Temiz Enerji Geçişi Hakkında On Ekonomik Gerçek” başlıklı bir arka plan makalesi yazdı. (27 Nisan 2023). İşte gözüme çarpan gerçeklerinden birkaçı.
Elektrik üretimi için kaynakların bileşimi son on yılda önemli ölçüde değişti.
Grafiğin de gösterdiği gibi büyük değişim, kömürden üretilen elektriğin payındaki düşüş ve doğal gazdan üretilen paydaki artıştır. Bir iyimser, doğal gazdan elde edilen elektriğin, kömürle çalışan bir tesisin karbonunun yalnızca yaklaşık yarısını saldığını fark edecektir; bir karamsar, doğal gazdan elde edilen elektriğin hala kömürle çalışan bir santralin karbonunun yaklaşık yarısını ürettiğini fark edecektir. Şeklin alt kısmına doğru, rüzgar gücünden ve şebeke ölçeğinde güneşten üretilen elektrikteki önemli artışları da görebilirsiniz.
Rüzgar ve güneş enerjisinin mevcut büyüme hızı, bu enerji kaynaklarının “her şeyi elektriklendir” senaryosuna temel oluşturması için yeterli mi?
Cevap hayır.” Yukarıdaki grafiğin gösterdiği gibi, güneş ve rüzgarın mevcut hızda elektrik şebekesine hakim olmaya yetecek elektriği sağlaması onlarca yıl alacaktır. Ancak ABD ekonomisinde sera gazı emisyonlarının yalnızca yaklaşık %27’si elektrikten geliyor. Karbon emisyonlarının benzer bir payı ulaşımdan ve yine benzer bir pay endüstri kullanımlarından, geri kalan emisyonlar ise ticari/konut gayrimenkullerinden ve tarımdan geliyor. “Her şeyi elektriklendir” gündeminin işe yaraması için (mümkün olan enerji tasarrufu çabalarına rağmen), ABD elektrik şebekesinin şu anda olduğundan çok daha büyük olması gerekecek ve rüzgar ve güneş enerjisinin ihtiyaç duyduğu genişlemenin çok daha büyük olması gerekecek. fazla. Tabii ki, nükleer enerjide bir artış, rüzgar ve güneş enerjisinin genişletilmesi ihtiyacını azaltacak ve rüzgarın esmediği geceler için temel enerji sağlayacaktır.
Güneş enerjisi, en azından güneşli günlerde doğru yerlerde elektrik üretmenin en ucuz yolu haline geldi.
Raporun yazarları notu:
Güneş enerjisi, seviyelendirilmiş bir maliyet (yani elmadan elmaya) temelinde, günümüzün en ucuz yeni enerji kaynağıdır ve muhtemelen sıfır karbonlu bir şebekenin inşasında merkezi bir rol oynayacaktır. Daha fazla güneş enerjisi üretimine sahip olmak uygun maliyetlidir çünkü üretim maliyetleri daha düşüktür: maliyetler çeşitli faktörlere bağlı olarak önemli ölçüde değişebilse de, bir megavat-saatlik şebeke ölçeğinde güneş enerjisi üretmenin ortalama maliyeti karşılaştırıldığında 28 ila 41 dolar arasında değişmektedir. doğal gaz ve kömürden elde edilen eşdeğer enerji miktarı için sırasıyla 45 ila 74 ABD Doları ve 65 ila 152 ABD Doları arasındadır (Lazard 2021). Sonuç olarak, yeni güneş enerjisi inşaatı, yeni doğal gaz santrallerini geride bırakıyor ve Amerika Birleşik Devletleri’nde yapım aşamasında olan yeni kömür yok (EIA nde). Güneş enerjisinin büyümesi, aralıklı çalışmasına uyum sağlarken daha düşük maliyetinin faydalarından tam olarak yararlanmak için hassas planlama gerektirecektir.
Alıntı, güneş ve rüzgar enerjisi ile ilgili birkaç önemli soruna işaret ediyor. Birincisi, aralıklı enerji kaynakları olmalarıdır, bu nedenle, yaşadığım Minnesota’da örneğin soğuk, rüzgarsız kış geceleri için yedek güce ihtiyaç vardır. Bir diğeri, güneş ve rüzgar enerjisinin bir şekilde konuma özgü olmasıdır: yani, hemen hemen her yerde doğal gazla çalışan bir elektrik santrali kurabilirsiniz, ancak güneş ve rüzgarın maliyet etkinliği, güneşli veya rüzgarlı konumlara yerleştirilmelerine bağlıdır. .
Güneş ve rüzgardan gelen kesintili güç sorunu sadece günden güne değil, aynı zamanda yıllık bir dalgalanmadır.
Şekildeki kesikli mavi çizgi, Ocak ayına kıyasla 2022’de aydan aya elektrik tüketimini göstermektedir. Elektrik talebinin Ocak ve Şubat aylarında biraz düştüğüne, ardından yaz aylarında klima talebiyle birlikte arttığına ve ardından sonbaharda tekrar düştüğüne dikkat edin. Bu tüketim modeli, Ocak ayının daha kısa, daha soğuk günlerinde en düşük seviyeye ulaşan ve yaz ortasında çok daha yüksek olan güneş enerjisindeki dalgalanmalarla aşağı yukarı uyumludur. (Grafiğin, Ocak ayına göre miktarları değil, yüzde değişimlerini gösterdiğinin açık olması önemlidir. Bu nedenle, grafik, güneşin tüm tüketimi karşılayacak kadar yüksek bir miktar ürettiğini söylemez!) Rüzgar enerjisi yaz aylarında düşer. Ülkenin farklı bölgelerinin daha çok doğal gazdan veya kömürden elektrik kullanması, bu elektrik kaynaklarındaki mevsimsel hareketleri açıklamaya yardımcı olur.
“Her şeyi elektriklendir” gündemi, güneş panelleri, rüzgar türbinleri ve elektrikli araç pilleri gibi kullanımlar için maden madenciliği ve işlenmesinde çarpıcı bir artış gerektiriyor.
Raporda şunlar belirtiliyor: “Tipik bir elektrikli araba, içten yanmalı motorla çalışan bir arabaya göre beş kattan daha fazla mineral kullanıyor ve bu da ABD şirketlerinin bu mineralleri nereden temin ettiği konusunda sorunlara yol açıyor. Benzer şekilde, kömür ve doğal gazla üretilen enerjiye kıyasla, rüzgar ve güneş enerjisi de önemli miktarlarda çinko ve silikona bağlı olarak mineral yoğundur…”
“Her şeyi elektriklendirmek” sadece elektriğin üretilmesini değil, aynı zamanda elektriğin potansiyel olarak uzun mesafeler boyunca güneş panellerinden veya yel değirmenlerinden kullanıcılara iletilmesini de gerektirir.
“Her şeyi elektriklendir” gündeminin işe yaraması için, şu anda üretilenden çok daha büyük miktarda elektriğin ortalama olarak daha uzun mesafelerde (güneyden kuzeye, rüzgarlıdan rüzgarsıza) taşındığını hayal etmeniz gerekir. Bu adım, şebekeyi genişletmek için yalnızca mali bir maliyet ve mineral ve malzeme ihtiyacını değil, aynı zamanda ülkenin dört bir yanındaki bu birçok yeni elektrik hattı için yeni geçiş hakkı inşa etme planlarını ve siyasi gücü de içeriyor. Elbette, bunlardan bazıları mevcut geçiş hakkı boyunca iletim hatlarının genişletilmesi olabilir. Ancak, yeni güneş ve rüzgar üretiminin doğal olarak güç üretmek için en uygun yerlerde olacağını ve çoğu durumda mevcut elektrik üretim kapasitesinin bulunduğu yerlerde olmayacağını unutmayın. Dolayısıyla, geçiş hakkı konusunda dramatik genişlemelere de ihtiyaç duyulacak.
“Her şeyi elektriklendirmek” gündemi imkansız değil. Ama göz korkutucu. Ve teoride gündemi benimseyenlerin bir kısmı, bunun gerçekleşmesi için gereken birçok fiili spesifik adımı desteklemeye istekli değil. Üretim kapasitesini, maden üretimini ve iletim hatlarını gözle görülür bazı tavizler olmadan önemli ölçüde genişletmek mümkün olmayacaktır.