按數字計算——從能源災難中拯救加州

在勞動節週末前幾天,加州空氣資源委員會投票決定在 2035 年之前禁止銷售汽油動力汽車,這可能會關閉長期以來最知名的汽油“汽車文化”的大門。美國。 同一周晚些時候,被稱為加州獨立系統運營商的加州電網運營商發布了即將過度使用電網的警告,並要求所有擁有或運營電動汽車的加州人自願在 31 月 6 日至 4 月 00 日期間不充電——基本上,在勞動節週末——或者至少不要在下午 9:00 到 XNUMX:XNUMX 之間向他們收費。 這兩個事件的時間如此接近,不能更能說明加州在過渡到非化石燃料能源環境方面的失敗計劃。

首先,上述對電動汽車充電的自願限制可能適用於那些隨意使用電動汽車的人,但隨著國家急於使幾乎所有其他東西電氣化,以及舊金山和伯克利等大城市禁止使用電動汽車在未來的建築施工中使用天然氣,未來對電網的壓力可以而且將會產生更深遠和戲劇性的後果,這些後果無法通過簡單地要求志願者不要使用或充電他們的電動汽車(或將電力用於任何其他習慣和經常必要的目的)。

與此同時,在周末,加利福尼亞州通過了一項預算,對石油和天然氣鑽探施加了新的限制,撥款數十億美元用於清潔能源項目,推動該州實現更多電氣化,並要求加利福尼亞州到 90 年從可再生能源中獲得 2030% 的能源。

鑑於可靠且具有成本效益的能源對我們日常生活的幾乎每個方面的重要性,可能值得嘗試研究一下加利福尼亞真正需要什麼才能完全實現其成為電力驅動州的目標。 通過這種方式,我們可以“遵循科學”並檢查是否有一條現實且可實現的加州實現全面電氣化的道路,如果有,則確定它實際上需要什麼,而不是提供可能不會的陳詞濫調和樂觀的預測符合實際。

下面是加州當前能源輸入和輸出的桑基圖。 數據來自 2019 年,這是可用的最近一年。 它顯示以下內容:

  • 加州僅生產約 596 萬億英熱單位(TBTTBT
    U) 電力。 金州還進口另外 258 個。因此,加利福尼亞所有地區的總用電量為 854 TBTU。
  • 運輸消耗 3069 TBTU 以產生 644 TBTU 的“有用”能源。 這種損失大部分是由於內燃機(ICE)在發動機內部損失熱量的效率低下以及其他機械損失造成的。
  • 用於運輸的 2.6 TBTU 中只有 3069 TBTU 來自電能。 這將包括所有火車、電車、汽車和其他交通工具。 美國能源部估計電力驅動功率的效率為 60%(ICE 接近 21%)。
  • 假設車輛的整個石油路線都是電動的,總體交通量沒有變化,我們可以估計加州需要相同的 644 TBTU 有用能源。 以 60% 的效率,這意味著加利福尼亞需要 644/0.60= 1073 TBTU 的電力僅用於運輸。
  • 這增加了 1073-2.6 = 1071.4 TBTU 的電力消耗。
  • 這是在已經消耗的 854 TBTU 之上,因此 (1071.4+854)/854=2.25x 當前電力消耗。
  • 假設加利福尼亞必須生產這麼多電力以滿足其總需求,我們談論的是當前電力生產的 (1071.4+ 596)/ 596= 2.79 倍的增長。
  • 因此,假設加利福尼亞州現有的電網甚至可以處理額外的電力(正如最近幾天所見,這不太可能),加利福尼亞州需要從根本上將其電力輸出增加到其目前產生的兩倍以上,以產生足夠的電力來滿足其未來的需求,尤其是在過渡到非汽油動力機動車輛環境時。

顯然,這些假設和當前的能源使用和運輸水平不太可能在 2035 年保持不變,因此規劃者需要假設他們需要比這些數字提供的更多的電力來滿足 2035 年的電力需求。作為基線但是,加利福尼亞的 ISO(即協調電網區域傳輸的獨立且受聯邦監管的實體)必須能夠改進電網,以便它至少能夠處理這麼多的能量並有效地做到這一點,並且安全。 這可能需要數十億美元的新投資。

如果這一切甚至大部分是可行的,那麼兩個最重要的問題將是關於為什麼以及如何做到這一點:

首先,加州的環保主義者會允許該州的電力基礎設施和發電能力得到改善嗎? 問這個問題似乎很奇怪,因為轉向電力的全部原因是為了拯救我們的生態和環境,但這是在宏觀層面而不是微觀層面上看待事物。 就像幾乎所有新的基礎設施一樣,加州電網的每一次升級計劃都可能面臨當地環境的反對。 加利福尼亞的政治階層是否願意為了更大的潛在環境利益而面對環境反對派? 到目前為止,幾乎沒有證據表明它會這樣做。 事實上,最近發生了類似的事情,2021 年,緬因州的環保主義者和其他團體反對馬薩諸塞州在緬因州偏遠地區安裝一條長距離電力線以提供從魁北克省到馬薩諸塞州的環保水電的計劃,投票贊成州公投挫敗馬薩諸塞州的計劃。 緬因州最高法院此後裁定公投違憲,但重點仍然是,即使是環境界也不能指望支持改善電力基礎設施,其目標是促進從化石燃料向更清潔的發電形式過渡。

其次,或許也是最重要的一點,加州將如何產生如此驚人的電力增長? 剛剛通過的 2023 年國家預算要求到 90 年 2030% 的能源來自可再生能源,但也推遲了暗黑破壞神峽谷核電站的關閉,這些核電站原定於 2025 年被封存,但只到 2030 年,即目標日期90% 的可再生能源變化。

因此,這種無可爭辯的必要增加電能生產的來源是什麼? 國家要求它不是煤炭或天然氣。 相反,無論是選擇還是現在加利福尼亞州的授權,答案都是太陽能和風能等可再生能源。 當然,加利福尼亞確實擁有一些最有利的條件來生產這兩種形式的可再生能源。 儘管如此,關於未來八年發電量的大幅增長將僅來自可再生能源的說法似乎有些牽強,很難看出這如何解決可靠性問題。 我們正在談論的是我們人口最多的州在前所未有的規模和時間範圍內發生的政治、社會和經濟變化。 對加州實現這一目標的機會持懷疑態度是合理的。

但是,讓我們真誠地希望加利福尼亞成功。 我們都同意,盡快轉向更清潔的能源不僅是好的政策,而且是必要的問題,特別是考慮到氣候變化日益明顯的破壞。 然而,主要是通過政府法令來實現這一點,之前似乎很少考慮,也沒有真正的計劃來完成它,這很少是成功的秘訣。 換句話說,願望——或者在這種情況下,法令——並沒有做到這一點。 也許另一種選擇是計算數字,遵循科學來找出我們真正需要做的事情以及我們實際上如何能夠到達那裡,然後尋求這樣做的政治意願。 這將需要在政治和經濟領域做出巨大的犧牲和妥協,而這樣做沒有捷徑可走。 最好現在開始。

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能量流程圖
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資料來源:https://www.forbes.com/sites/danielmarkind/2022/09/08/by-the-numberssaving-california-from-an-energy-apocalypse/