По данным исследовательской группы, поддерживаемой Биллом Гейтсом, США могут сократить выбросы из своей электросети вдвое в течение следующего десятилетия за счет инвестиций в возобновляемые источники энергии и передачу электроэнергии.
При затратах в $ 1,5 трлн США могли бы достичь 70% безуглеродной электроэнергии и сократить свои выбросы на 42% к 2030 году. Новая модель разработана Breakthrough Energy Sciences (BES), подразделением основанной Гейтсом организации, которая работает над продвижением инноваций, которые помогут устранить выбросы парниковых газов.
Основное внимание в исследовании уделяется четырем вариантам развития усиленной энергосистемы, которая поможет соединить богатые, но широко распространенные возобновляемые ресурсы страны с нуждающимися в них людьми. Все они требуют масштабного использования ветровых и солнечных электростанций; основное различие заключается в том, как чистая энергия, которая генерируется, распределяется по линиям электропередач. И, что крайне важно, декарбонизация сети должна произойти, даже если она должна быть сделана более устойчивой к экстремальным погодным явлениям, частота которых будет увеличиваться.
«В конечном счете, мы должны найти способы сделать сеть более надежной для всех этих видов проблем», — говорит Дхилип Сивам, вице-президент BES. «Этот отчет действительно является призывом к действию».
Поиск путей более эффективной передачи электроэнергии по всей стране является ключом к увеличению количества возобновляемых источников энергии в сети. Например, ночью в Техасе может дуть сильный ветер, когда жители Лос-Анджелеса вечером включают телевизоры. Солнечный день в Южной Калифорнии мог бы обеспечить энергией в безветренный день на Среднем Западе. Это могло бы также помочь избежать проблем, с которыми Техас столкнулся во время своего недавнего холода, который затронул электростанции, которые были полностью зависимы от угля, газа или ветра для производства электроэнергии.
BES предлагает увеличить как модернизированные локальные линии электропередачи переменного тока, которые дешевле соединять на коротких расстояниях, так и высоковольтные линии постоянного тока, которые дешевле соединяют ресурсы между государствами. Эти планы могут стать полезным инструментом для реализации предвыборного обещания президента Джо Байдена полностью обезуглероживать энергосистему США к 2035 году.
В настоящее время, если все государства, поставившие перед собой цели в области чистой энергетики на 2030 год, достигнут их, то эта модернизация обойдется примерно в 360 миллиардов долларов, а в результате выбросы в США сократятся всего на 6%. Эти расходы будут в основном сосредоточены на развертывании солнечной энергии и ветра, при этом менее 4% будет потрачено на увеличение передачи. По планам BES, на передачу данных будет потрачено не менее 200 миллиардов долларов, что составит более 12% от общего объема расходов.
Вдобавок к высоким издержкам, политические препятствия вырисовываются очень большими. Некоторые из проектов, предложенных командой BES, показывают кабели, проходящие сотни миль через западные штаты. Даже если федеральное правительство выделит средства для осуществления некоторых комбинаций этих планов, они могут быть задушены местными регулирующими процессами.
Тем не менее, эти предложения могут оказаться самым дешевым способом для США реализовать план Байдена по достижению чистого нуля выбросов к 2050 году. Это потому, что дешевле размещать ветряные электростанции и солнечные парки в местах с лучшими ресурсами, а затем транспортировать энергию, чем отдавать приоритет размещению их вблизи населенных пунктов, чтобы сэкономить на затратах на кабель. Модель BES включает в себя существующие гидроэлектростанции, ядерную и геотермальную энергетику в ее безуглеродной смеси.
«Вероятно, существует жизнеспособный путь», — говорит Санджит Сангера, аналитик BloombergNEF. — «Все сводится к стоимости. Вот где на самом деле идут дебаты. Какая сеть является наиболее экономичной?»
Усовершенствование энергосистемы также помогло бы США восполнить свои текущие недостатки. В Европе и Китае правительства вложили гораздо больше средств в подключение энергоресурсов к удаленным группам населения.
Сивам признает, что моделирующее упражнение BES имеет свои ограничения. Например, чтобы сохранить управляемость вычислительной нагрузкой модели, текущая версия не учитывает такие варианты хранения энергии, как аккумуляторы.
BES — не единственная группа, которая выясняет, как обезуглероживать американскую энергосистему по самым низким ценам, одновременно повышая ее устойчивость. Но Сивам говорит, что большинство других моделей такого разрешения и качества скрыты за дорогими платными экранами. BES делает свою модель с открытым исходным кодом , позволяя другим исследователям экспериментировать с анализом и подвергать сомнению предположения, сделанные командой.
Анализ сети — это первый публичный отчет научного отдела, и он надеется сделать больше. Есть планы сделать аналогичный проект на европейской энергосистеме, прежде чем перейти к другим регионам. А команда из 15 человек смотрит еще дальше вперед. Его исследователи уже работают с компаниями в Европе, чтобы изучить, как снизить стоимость водорода, получаемого из возобновляемых источников энергии — ключевая проблема, которая должна быть решена для снижения выбросов в углеродоемких отраслях промышленности, таких как сталь и судоходство.
