Οι Ηνωμένες Πολιτείες θα μπορούσαν να μειώσουν τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας κατά ποσοστό έως 78% χωρίς να χρειάζεται να αναπτύξουν νέες τεχνολογίες ή να χρησιμοποιήσουν δαπανηρές μπαταρίες, σύμφωνα με νέα μελέτη. Υπάρχει όμως μια παγίδα. Η χώρα θα πρέπει να οικοδομήσει ένα νέο εθνικό δίκτυο μεταφοράς, έτσι ώστε τα κράτη να μπορούν να μοιράζονται ενέργεια.
σχετικό περιεχόμενο
- Η Γαλλία ανοίγει περισσότερα από 600 μίλια δρόμου με ηλιακά πάνελ
- Χρησιμοποιώντας το Kirigami, την ιαπωνική τέχνη της κοπής χαρτιού, για τη δημιουργία καλύτερων ηλιακών πάνελ
- Η ύφεση, μη φραγμένη, οδήγησε σε πτώση στις εκπομπές άνθρακα των ΗΠΑ
"Η ιδέα μας ήταν εάν είχαμε μια εθνική διακρατική εθνική οδό για τα ηλεκτρόνια μπορούσαμε να μεταφέρουμε την ισχύ όπως ήταν απαραίτητη και μπορούσαμε να βάλουμε τα αιολικά και ηλιακά φυτά στα καλύτερα μέρη", λέει ο συν-συγγραφέας της μελέτης, Alexander MacDonald, ο οποίος αποχώρησε πρόσφατα ως διευθυντής του Εργαστηρίου Έρευνας Συστημάτων Γης του NOAA στο Boulder του Κολοράντο.
Πριν από μερικά χρόνια, ο MacDonald ήταν περίεργος για τους ισχυρισμούς ότι δεν υπάρχει διαθέσιμη τεχνολογία που θα μπορούσε να μετριάσει τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα χωρίς διπλασιασμό ή τριπλασιασμό του κόστους ηλεκτρικής ενέργειας. Όταν διερεύνησε το ζήτημα, ανακάλυψε ότι οι μελέτες πίσω από τις αξιώσεις δεν ενσωμάτωσαν τον μεταβλητό καιρό της χώρας πολύ καλά.
Ένα από τα μεγάλα προβλήματα με την αιολική και την ηλιακή ενέργεια είναι ότι η διαθεσιμότητά τους εξαρτάται από τον καιρό. Η ηλιακή ενέργεια διατίθεται μόνο σε ηλιόλουστες μέρες, όχι κατά τη διάρκεια καταιγίδων ή τη νύχτα. Οι ανεμογεννήτριες δεν λειτουργούν όταν ο άνεμος δεν φυσάει αρκετά - ή όταν φυσάει πάρα πολύ. Λόγω αυτού, μερικές μελέτες υποστήριξαν ότι αυτές οι τεχνολογίες είναι βιώσιμες μόνον εάν είναι διαθέσιμες μπαταρίες μεγάλης χωρητικότητας για την αποθήκευση ενέργειας από αυτές τις πηγές για χρήση όταν δεν λειτουργούν. Αυτό θα αυξήσει το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας πολύ πέρα από τις σημερινές τιμές.
Αλλά "υπάρχει πάντα ηλιακή και ηλιακή ενέργεια διαθέσιμη κάπου", σημειώνει ο MacDonald. Έτσι ο ίδιος και οι συνεργάτες του ξεκίνησαν να σχεδιάζουν ένα σύστημα παραγωγής ηλεκτρισμού χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, το οποίο θα ενσωματωθεί καλύτερα - και μάλιστα θα επωφεληθεί από - τον καιρό του έθνους. Η μελέτη τους εμφανίζεται σήμερα στο Nature Climate Change .
Το μοντέλο των υπολογιστών τους έδειξε ότι με τη μετάβαση κυρίως σε πηγές αιολικής ενέργειας και ηλιακής ενέργειας - με λίγη βοήθεια από φυσικό αέριο, υδροηλεκτρική και πυρηνική ενέργεια όταν ο καιρός δεν συνεργαστεί - οι Ηνωμένες Πολιτείες θα μπορούσαν να μειώσουν τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα κατά 33 έως 78%, ανάλογα με το ακριβές κόστος των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και του φυσικού αερίου. (Όσο χαμηλότερο είναι το κόστος των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και όσο υψηλότερο είναι το κόστος του φυσικού αερίου, τόσο μεγαλύτερη εξοικονόμηση άνθρακα.) Η προσθήκη άνθρακα στο μείγμα δεν έκανε την ηλεκτρική ενέργεια φθηνότερη, αλλά είχε ως αποτέλεσμα 37% αύξηση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα.
Το κλειδί για αυτό το μέλλον θα ήταν η ανάπτυξη ενός συστήματος μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας σε ολόκληρη τη χώρα, έτσι ώστε μια ημέρα με άνεμο στη Βόρεια Ντακότα να μπορούσε να τροφοδοτήσει μια συννεφιασμένη, ήρεμη μέρα στη Νέα Υόρκη. Αυτό όχι μόνο θα απαιτούσε νέες συμφωνίες μεταξύ κρατών-το Τέξας, για παράδειγμα, έχει το δικό του ξεχωριστό ηλεκτρικό δίκτυο - αλλά και μια αναβάθμιση στις γραμμές μεταφοράς που μετακινούν ηλεκτρόνια από το ένα μέρος στο άλλο.
Στις περισσότερες περιοχές, η ενέργεια μετακινείται μέσω γραμμών εναλλασσόμενου ρεύματος υψηλής τάσης, αλλά υπάρχουν περιορισμοί στο βαθμό στον οποίο αυτές οι γραμμές μπορούν να μεταδώσουν ενέργεια. Η μετάβαση σε συνεχές ρεύμα υψηλής τάσης θα επιτρέψει στους παραγωγούς ενέργειας να μεταφέρουν περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια σε μεγαλύτερη απόσταση. Αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσαν να κατασκευαστούν νέοι ανεμογεννήτριες και μονάδες ηλιακής ενέργειας στους τόπους που έχουν το μεγαλύτερο δυναμικό για αιολική και ηλιακή ενέργεια, διότι η απόσταση από όπου απαιτείται ενέργεια δεν θα είχε σημασία.
Η οικοδόμηση ενός νέου δικτύου για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας θα είναι μια μεγάλη δουλειά. Αλλά το μοντέλο υπολογιστών έδειξε ότι μπορεί να είναι οικονομικά αποδοτικό, διότι μακροπρόθεσμα θα επιτρέψει τη φθηνή ενέργεια να είναι διαθέσιμη, σημειώνει ο συγγραφέας της μελέτης Christopher Clack, ένας μαθηματικός στο Συνεταιριστικό Ινστιτούτο Έρευνας για τις Περιβαλλοντικές Επιστήμες στο University of Colorado-Boulder .
"Με την οικοδόμηση αυτών των εγκαταστάσεων μεταφοράς, μειώνουμε το κόστος για να απομακρύνουμε τον άνθρακα αντί να το αυξάνουμε", λέει.
Ορισμένες πολιτείες, όπως η Καλιφόρνια και η Νέα Υόρκη, βρίσκονται ήδη στο δρόμο προς αυτό το μέλλον με χαμηλότερες εκπομπές άνθρακα και το Βερμόντ μόλις ενέκρινε σχέδια για γραμμή συνεχούς ρεύματος υψηλής τάσης από τον Καναδά, σημειώνει ο Mark Jacobson, επιστήμονας ατμοσφαιρικής στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ. Πέρυσι, επικεφαλής μιας μελέτης που δημοσιεύθηκε στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών έδειξε πώς οι Ηνωμένες Πολιτείες θα μπορούσαν να επιτύχουν ένα ηλεκτρικό δίκτυο με όλες τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, με κάποια βοήθεια από την τεχνολογία αποθήκευσης.
"Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις υπάρχουσες διαδρομές μετάδοσης, " λέει ο Jacobson, και απλά να βελτιώσουν τις γραμμές που τρέχουν σε αυτές. "Δεν χρειάζεστε τόσα πολλά νέα μονοπάτια όπως νομίζετε."
Η αύξηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας θα είχε οφέλη εκτός από τις χαμηλότερες εκπομπές άνθρακα, όπως η μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και το χαμηλότερο κόστος. "Υπάρχει μικρό μειονέκτημα στη μετάβαση", λέει.
Επιπλέον, σημειώνει ο MacDonald, η μετάβαση σε ηλεκτροπαραγωγή χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως καταλύτης για χαμηλότερες εκπομπές άνθρακα σε τομείς όπως η θέρμανση και η μεταφορά στο σπίτι. "Δεν έχει σημασία τι, πρέπει πρώτα να κάνετε ηλεκτρική ενέργεια", λέει, και τα υπόλοιπα θα ακολουθήσουν.
