الشبكة المتجددة كلها تعني المزيد من الكهرباء والمزيد من خطوط النقل. روس أليسون لوار / فليكر, CC BY-NC-ND

الحل الرئيسي ل تغير المناخ ومن المعروف جيدا - التوقف عن حرق الوقود الأحفوري. كيفية القيام بذلك أكثر تعقيدًا ، ولكن بصفتي باحثًا يقوم بنمذجة الطاقة ، أرى أنا وآخرون الخطوط العريضة لمستقبل ما بعد الوقود الأحفوري: نحن جعل الكهرباء مع مصادر الطاقة المتجددة وكهرب كل شيء تقريبا.

وهذا يعني تشغيل المركبات والقطارات على الكهرباء وتدفئة المباني بالكهرباء مضخات حرارية، كهربة التطبيقات الصناعية مثل إنتاج الصلب واستخدام الكهرباء المتجددة لصنع الهدرجة (على غرار الغاز الطبيعي) لمتطلبات أخرى. لذلك ينصب التركيز على تشغيل الشبكة الكهربائية بمصادر متجددة.

هناك جدال حول ما إذا كانت شبكات الكهرباء المتجددة بالكامل قابليه و كيف بسرعة يمكن إجراء الانتقال. أؤكد هنا أن الجدوى واضحة ، لذا فإن مسألة الانتقال فقط هي ذات الصلة.

التقنيات المعروفة

مزرعة رياح في تكساس. تكساس حصلت على حوالي 15٪ من الكهرباء من الرياح في 2017. Draxis / فليكر, CC BY-ND

يركز بحثي على اقتصاديات الطاقة المتجددة. لإثبات جدوى وتقدير تكلفة أنظمة الكهرباء المتجددة ، يستخدم الباحثون نماذج الكمبيوتر التي تحسب الإنتاج المحتمل من التقنيات المختلفة في كل نقطة زمنية ، بناءً على الظروف المناخية المتغيرة. يكشف النموذج عن أي مزيج من مصادر الكهرباء وأنظمة تخزين الطاقة لديه أقل تكلفة مع تلبية الطلب دائمًا.

دراسات عديدة إثبات أن الشبكات الكهربائية المتجددة بالكامل ممكنة في الولايات المتحدة, أوروبا, أستراليا وفي أماكن أخرى. لقد أكملت أنا وزملائي مؤخرًا دراسة صغيرة حول دولة الجزيرة موريشيوس. جزر جذابة أماكن للتحولات الأولية المتجددة بسبب صغر حجمها والبساطة النسبية والاعتماد على الوقود المستورد.

وهناك عدد من طرق لجعل الكهرباء المتجددة: الطاقة المائية ، الرياح ، الخلايا الشمسية ، الطاقة الحرارية الأرضية وحرق أشكال مختلفة من الكتلة الحيوية (المواد النباتية) ، إلى جانب تحسين الكفاءة لاستخدام طاقة أقل. هذه تقنيات ناضجة بتكاليف معروفة.

وتشمل الاحتمالات الأخرى موجة ، المد والجزر و تركيز الطاقة الشمسيةحيث تركز عاكسات الأشعة الشمسية لإنتاج الطاقة. في حين أنه قد يتم استخدامها في المستقبل ، فإن الحاجة إلى معالجة تغير المناخ أمر ملح ، وفي تقديري ، تكفي التقنيات الناضجة.

آراء حول الطاقة النووية تشغيل قوي ، وهو محادثة أخرى. لكن النماذج تظهر أن الولايات المتحدة لا تحتاج إلى طاقة نووية لسحب الوقود الأحفوري.

شبكة المستقبل

أنظمة الطاقة المتجددة خاصة بالموقع: يعتمد أفضل نظام على موارد الموقع (هل هو عاصف؟) ، ونمطه الزمني (كم مرة لا تكون عاصفة؟) وتوافر مصادر مكملة (هل توجد طاقة مائية للنسخ الاحتياطي؟). على الرغم من حساسية الموقع هذه ، فإن الدراسات التي أجريت في أماكن متباينة تجد نتائج مماثلة.

وجود مجموعة متنوعة من المصادر المتجددة يمكن أن تقلل من التكاليف. على وجه الخصوص ، والطاقة الشمسية وطاقة الرياح مكمل إذا كان الموسم المشمس ليس موسم الرياح ؛ تجد النماذج أن مزيجًا من الاثنين يكون أقل تكلفة من أيٍّ منهما وحده.

بالنسبة لمعظم التقنيات ، نطاق أوسع يقلل من التكلفة. على سبيل المثال ، في الولايات المتحدة ، يمكن أن تكون المزارع الشمسية واسعة النطاق أكبر من 1,000 مرات بأكثر من أنظمة الأسطح السكنية وحوالي نصف التكلفة. لتقليل التكلفة ، نقوم ببناء أنظمة كبيرة.

يؤدي بناء مشاريع الطاقة المتجددة على نطاق واسع ، مثل محطة الطاقة الشمسية 550- ميجاوات في صحراء موهافي بكاليفورنيا ، إلى انخفاض تكاليف الطاقة المنتجة. وزارة الداخلية الأمريكية, CC BY-SA

لأن الظروف الشمسية والرياح تختلف عبر النظام ، والمناظر الطبيعية التكاليف تنخفض مع نمو مساحة الإنتاج، لذلك يجب أن يكون هناك شبكة كهربائية قوية لنقل الكهرباء من الأماكن التي توجد فيها إمدادات إلى أماكن الطلب. نحتاج أيضًا إلى المزيد من الكهرباء لتطبيقات مثل وسائل النقل التي تستخدم الوقود الأحفوري حاليًا. هذا يعني أن الشبكة يجب أن تنمو.

تشير الدراسات إلى أن تشغيل الشبكة الكهربائية مع الطاقة المتجددة المتغيرة سوف تشمل عدم استخدام ، أو الإغراق ، بعض الطاقة في بعض الأحيان ، وهي استراتيجية تقلل التكلفة مقارنة دائمًا بتخزين الطاقة الفائضة.

لا يزال ، شكل من أشكال تخزين الكهرباء وهناك حاجة. تعمل البطاريات بشكل جيد لتنعيم التقلبات على المدى القصير ، ولكن لتخزين الطاقة لساعات أو أيام عديدة ، ضخ تخزين الطاقة الكهرومائية أقل تكلفة. تستخدم المضخة المائية أي طاقة إضافية في الشبكة لضخ المياه صعودًا ، وعندما تكون هناك حاجة إلى الطاقة ، يتدفق الماء لتوليد الطاقة في التوربينات. الولايات المتحدة لديها بعض الأمثلة الحالية و العديد من المواقع الممكنة. مع توسيع الشبكة ، قد يكون موقع التخزين على مسافة من المستخدمين.

تتوفر الطاقة الكهرومائية وطاقة الكتلة الحيوية عند الطلب ، وبالتالي فإن وجود هذه الطاقة في شبكة كهربائية متجددة يقلل من الحاجة إلى تخزين الطاقة ويقلل التكلفة. كلاهما له تأثيرات بيئية يجب إدارتها.

ادارة معلومات الطاقة الامريكية, CC BY

الطاقة الكهرومائية يمكن أن تغير النظم الإيكولوجية المحلية. احتراق الكتلة الحيوية تنبعث منها ثاني أكسيد الكربون، ولكن دراسة عملت عليها تبين أن انبعاثات الكتلة الحيوية قابلة للعكس ومن الواضح أن الكربون أفضل من انبعاثات الوقود الأحفوري. تعتمد الاستدامة أيضًا بشكل حاسم على إدارة حقول الكتلة الحيوية والغابات ؛ سجل المسار البشري على هذا لم يكن ممتازا.

تتطلب أنظمة الطاقة المتجددة الأرض. ا دراسة الولايات المتحدة يوضح أن توفير جميع الكهرباء من الرياح والمياه والطاقة الشمسية سوف يحتاج إلى 0.42٪ من مساحة الأرض ، بالإضافة إلى 1.6٪ من مساحة الأرض للمسافة بين توربينات الرياح. تتطلب طاقة الكتلة الحيوية مساحة أكبر بكثير من طاقة الرياح أو الطاقة الشمسية ، لذلك يجب أن تكون الكتلة الحيوية جزءًا صغيرًا من محلول الطاقة المتجددة.

الحواجز الحقيقية سياسية وثقافية

شبكة كهرباء متجددة في المستقبل مع كهربة المرتبطة قد أو لا تقليل تكاليف الطاقة. ولكن تجنب أسوأ آثار تغير المناخ يعني الإقلاع عن الوقود الأحفوري ، ما إذا كان هذا سيوفر المال أم لا. ومع ذلك ، فإن الانتقال المتجدد سيكون أسرع وأسهل من الناحية السياسية إذا كان أقل تكلفة.

In موريشيوس، دراستنا وجدت تكاليف الكهرباء المتجددة أن تكون مماثلة للتكاليف الحالية هناك ، على أساس التكاليف الرأسمالية الحالية للطاقة المتجددة. بعض الدراسات كما تجد أن تكاليف الكهرباء المتجددة في المستقبل ستكون أقل من تكاليف الوقود الأحفوري الحالية ، في حالة انخفاض التكاليف على الأرجح مع قيامنا ببناء المزيد من أنظمة الطاقة المتجددة وتحسين حالتها.

وهذا كل شيء ، من منظور تقني. يمكن لمزيج من المصادر المتجددة وتخزين الطاقة - المجموعة المحددة اعتمادًا على الظروف والتفضيلات المحلية - توفير جميع الكهرباء اللازمة بسعر في المتناول ، وسوف يقلل من تلوث الهواء عند التشغيل.

لكن هناك حاجة لسياسات الحكومة للانتقال إلى الطاقة المتجددة. إن تغير المناخ هو تكلفة خارجية يتحملها المجتمع وليس منتجو الطاقة - لذلك فإن قوى السوق وحدها لن تقوم بالانتقال. إلى جانب وضع سعر على الكربون (ربما مع عاد الأرباح إلى الجمهور) ، يمكن للحكومة تسهيل بناء البنية التحتية اللازمة. وهناك حاجة إلى دعم عام: على سبيل المثال ، يعد قبول الجمهور لخطوط النقل لنقل الكهرباء من السهول الكبرى العاصفة إلى مراكز المدن تحديًا آخر لشبكة قابلة للتجديد.

مشروع على نطاق تحويل نظام الطاقة سوف خلق فرص عمل - العديد من الوظائف - والتي ربما تكون المقياس الاقتصادي الأكثر أهمية للمواطن.

تظهر الأبحاث التي أجراها مني ومن آخرين أن الشبكات الكهربائية المتجددة بالكامل ممكنة مع التكنولوجيا الحالية بالأسعار الحالية ؛ إن العوائق التي تحول دون استخدام الكهرباء المتجددة أكثر سياسية وثقافية من التكنولوجية أو الاقتصادية.

عن المؤلف

ديفيد تيمونزأستاذ مشارك في الاقتصاد جامعة ماساتشوستس بوسطن

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ

السحب: الخطة الأكثر شمولاً على الإطلاق من أجل عكس الاحترار العالمي

بول هوكين وتوم شتاير
في مواجهة الخوف واللامبالاة على نطاق واسع ، اجتمع تحالف دولي من الباحثين والمهنيين والعلماء لتقديم مجموعة من الحلول الواقعية والجريئة لتغير المناخ. مائة تقنيات وممارسات موصوفة هنا - بعضها معروف جيدًا ؛ البعض ربما لم تسمع به من قبل. وهي تتراوح بين الطاقة النظيفة وتعليم الفتيات في البلدان المنخفضة الدخل إلى ممارسات استخدام الأراضي التي تسحب الكربون من الهواء. الحلول موجودة وقابلة للحياة اقتصاديًا ، والمجتمعات في جميع أنحاء العالم تعمل حاليًا على تفعيلها بمهارة وتصميم. متاح في أمازون

تصميم حلول المناخ: دليل السياسات للطاقة المنخفضة الكربون

هال هارفي ، روبي أورفيس ، جيفري ريسمان
مع آثار تغير المناخ علينا بالفعل ، فإن الحاجة إلى خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية ليست أقل من إلحاح. إنه تحد شاق ، لكن التقنيات والاستراتيجيات اللازمة لمواجهته موجودة اليوم. يمكن لمجموعة صغيرة من سياسات الطاقة ، المصممة والمنفذة بشكل جيد ، أن تضعنا على الطريق نحو مستقبل منخفض الكربون. أنظمة الطاقة كبيرة ومعقدة ، لذلك يجب أن تكون سياسة الطاقة مركزة وفعالة من حيث التكلفة. نهج مقاس واحد يناسب الجميع لن ينجز المهمة ببساطة. يحتاج صانعو السياسات إلى مورد واضح وشامل يحدد سياسات الطاقة التي سيكون لها أكبر تأثير على مستقبل المناخ لدينا ، ويصف كيفية تصميم هذه السياسات جيدًا. متاح في أمازون

هذا يغير كل شيء: الرأسمالية مقابل والمناخ

بواسطة نعومي كلاين
In هذا يغير كل شيء تقول ناعومي كلاين أن تغير المناخ ليس مجرد قضية أخرى يتم وضعها بدقة بين الضرائب والرعاية الصحية. إنه إنذار يدعونا إلى إصلاح نظام اقتصادي يفشلنا بالفعل بطرق عديدة. يبني كلاين بدقة على كيفية خفض انبعاثاتنا من غازات الدفيئة بشكل كبير ، وهو أفضل فرصة لنا للتخفيف من التباين الفجائي في الوقت نفسه ، وإعادة تخيل ديمقراطياتنا المحطمة ، وإعادة بناء اقتصاداتنا المحلية المدمرة. إنها تعرّض اليأس الأيديولوجي الذي ينكره من ينكرون تغير المناخ ، والأوهام المشينة التي ارتكبها المهندسون الجيولوجيون المحتملين ، والانهزامية المأساوية في الكثير من المبادرات الخضراء السائدة. وهي تدلل على وجه التحديد على السبب الذي يجعل السوق لا تستطيع - ولا يمكنها - إصلاح أزمة المناخ ، ولكنها ستجعل الأمور أسوأ ، مع أساليب استخراج مدمرة للغاية ومدمرة من الناحية البيئية ، مصحوبة برأسمالية كوارث متفشية. متاح في أمازون

من الناشر:
عمليات الشراء على موقع أمازون تذهب لتحمل تكلفة جلبك InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, و ClimateImpactNews.com دون أي تكلفة ودون المعلنين الذين يتتبعون عادات التصفح الخاصة بك. حتى إذا قمت بالنقر فوق رابط ولكنك لا تشتري هذه المنتجات المحددة ، فإن أي شيء آخر تشتريه في هذه الزيارة نفسها على Amazon يدفع لنا عمولة صغيرة. لا توجد تكلفة إضافية عليك ، لذا يرجى المساهمة في هذا الجهد. بامكانك ايضا استخدام هذا الرابط لاستخدامه في Amazon في أي وقت حتى تتمكن من المساعدة في دعم جهودنا.