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可再生能源无法突破物理限制

日期:2020-10-28    来源:嘿嘿能源heypower

能源资讯中心

2020
10/28
11:42
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关键词: 太阳能发电厂 天然气发电厂 化石燃料

今年夏天,加州热浪滚滚,由于长久停电导致数十万居民在黑暗和高温中备受煎熬。

尽管其原因仍在争论中,但一些能源专家认为,加州十年来努力用太阳能和风能取代燃煤、核能和天然气发电厂,是此事件的“罪魁祸首”。既没有足够的风或阳光为加州的风力和太阳能发电厂提供动力,也没有足够的化石燃料和核电站的能源来填补这一“空白”。

近年来,加州的可再生能源计划特别“雄心勃勃”,而在全国范围内,各州也都在推动向风能和太阳能方向发展。

为了满足这种发展需求,并使怀俄明州的经济多样化,风能和太阳能项目已经在该州如雨后春笋般涌现。 帕克县(Park County)最近批准了对弗兰妮(Frannie)西南部两个拟建的20兆瓦太阳能设施的特别使用许可证。

可再生能源的支持者们迅速指出,风能和太阳能的价格已经变得如此之低,现在它们就可以与煤炭和天然气在市场上竞争。

然而,世界上84%的能源仍然来自化石燃料(低于20年前的87%),还有2%来自风能和太阳能。如果可再生能源的价格如此低廉,为什么它不能主导市场呢?

可再生能源反对者认为:

当风不再吹,太阳不再照耀时,这些可再生能源技术将产生零兆瓦的电能。通常,风力和太阳能发电厂平均一年用于发电的时间不到全年的30%。相比之下,核电站一年有90%以上的时间都在发电。

风能和太阳能产生的间歇性电力需要可靠的备用电源,以便在需求超过供应时提供电力,而可再生能源则经常面临这种情况。大多数情况下,这意味着要利用燃煤、核能和天然气发电厂。

可再生能源的支持者认为:

我们可以在风能和太阳能过剩的时候,依靠大容量的电池存储来储存能源,以便在风能和太阳能不足的时候可以使用。这就是风能和太阳能面临不足时所产生的积极经济效益的地方。

特斯拉的Gigafactory是世界上最大的电池工厂,它储存的能量足以为美国全国提供大约三分钟的电力。与此相比,美国的石油储备可以满足大约两个月的需求。

将一桶石油或油气当量的天然气存储两个月的总成本不到1美元。用煤炭储存的桶当量甚至更便宜。储存相同桶当量的电池则需要大约200美元。这就是为什么横渡海洋的驳船正在运输的是桶装石油,而不是装满来自撒哈拉沙漠储存电能的太阳能电池。电池存储根本不经济。

可再生能源的支持者认为,这一行业在不断创新——"如果我们能把人类送上月球......"他们说道。但我们有理由对此表示怀疑。在过去的几十年里,风能和太阳能的效率提高了10倍,但这已经达到了物理学的极限,这意味着未来的增长幅度预计会小得多。

期待更多就像坚定相信我们可以乘坐火箭动力飞船访问其他星系一样,火箭却永远无法达到银河系之间旅行所需的光速,政府再多的补贴也无法改变这一点。

在2019年的一份报告中,西北大学(Northwestern University)教授,曼哈顿学院(Manhattan Institute)资深研究员马克·米尔斯(Mark P. Mills)概述了许多渴望实现的目标:到2050年用非碳氢化合物的电力取代美国电网。

美国电网建设计划的规模必须是过去50年前电网14倍的扩建规模,而且还不包括非电力部门,例如收割农作物的联合收割机。

"转变能源经济并不像把几个人分几次送上月球那样,”米尔斯在报告中写道,"这就像把全人类永远地放在月球上一样。”

这并不是要完全摒弃风能和太阳能,没有人能预测未来的技术。如果我们研制出一种能在室温下工作的超导体,我们的电池就会比一桶一桶的石油更高效。到那时,风能和太阳能作为化石燃料和核能的替代品将完全成为可能。

在超高效存储系统成为现实之前,怀俄明州可能不希望风能和太阳能能够提供长期的经济多样化。

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