ييكيس! ستكلف الشبكة الكهربائية القديمة والقذرة والمضللة في الولايات المتحدة مبلغ $ 5 تريليون دولار

ييكيس! ستكلف الشبكة الكهربائية القديمة والقذرة والمضللة في الولايات المتحدة مبلغ $ 5 تريليون دولار

المدرسة القديمة: الكثير من محطات توليد الطاقة وشبكات النقل التي نعتمد عليها موجودة منذ عقود. andrewfhart / فليكر, CC BY-SA

الشبكة الكهربائية هي نظام متكامل مذهل من الآلات التي تغطي قارة بأكملها. وقد دعا الأكاديمية الوطنية للهندسة واحدة من أعظم الإنجازات الهندسية من القرن 20th. المحادثة

لكنها أيضا باهظة الثمن. حسب تحليلي ، فإن القيمة الحالية (المستهلكة) للشبكة الكهربائية في الولايات المتحدة ، التي تضم محطات توليد الطاقة والأسلاك والمحولات والأعمدة ، تقريبًا من 1.5 إلى $ 2 تريليون دولار. لاستبدالها سيكلف ما يقرب من $ 5 تريليون دولار.

وهذا يعني أن البنية التحتية الكهربائية في الولايات المتحدة ، التي تحتوي بالفعل على تريليونات من الدولارات من رأس المال الغارق ، ستحتاج قريباً إلى استثمارات كبيرة مستمرة فقط للحفاظ على الأمور كما هي. إن محطة توليد الطاقة التي تم بناؤها خلال التوسع السريع لقطاع الطاقة في العقود التي أعقبت الحرب العالمية الثانية أصبحت الآن 40 سنة أو أكثر ، وتمت تسديدها منذ فترة طويلة ، ومن المرجح أن يتم استبدالها. في الواقع ، أعطت الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين البنية التحتية للطاقة بأكملها بالكاد يمر درجة من D +.

وقد تعهدت الإدارة الحالية بالاستثمار بكثافة في البنية التحتية ، مما يثير عددًا من الأسئلة فيما يتعلق بالنظام الكهربائي: ماذا يجب أن تبدو شبكة الطاقة المستقبلية؟ كيف نحقق إمدادات طاقة منخفضة الكربون؟ ما سوف يكلف؟

يبدو أن البنية التحتية مشكلة يمكن أن تجمع الدعم منها كلا جانبي الممر. ولكن لاتخاذ قرارات جيدة بشأن الإنفاق ، نحتاج أولاً إلى فهم قيمة الشبكة الحالية.

الحالة الحالية للانتقال

وتهدف الشبكة الكهربائية إلى أن تستمر لعقود من الزمان ، إلا أن قلة من الناس يدركون أن النظام بأكمله يجب أن يوازن التوازن بين العرض والطلب عبر نطاقات زمنية قصيرة كل ثانية. يتم توليد كل واط من الطاقة الكهربائية لإضاءة المنازل أو تشغيل أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو تشغيل مكيفات الهواء في نفس الوقت في مواقع مختلفة ، غالباً عن طريق حرق الوقود الذي يقوم بتدوير المغناطيس في المولدات. لا يوجد في الأساس أي تخزين للكهرباء على الشبكة ؛ بدلاً من ذلك ، يتم تخزين معظم الطاقة في الوقود - الفحم والغاز الطبيعي والمنتجات النووية والمياه خلف السدود ، في انتظار تحويل الأمر إلى كهرباء في الوقت الفعلي.


الحصول على أحدث من InnerSelf


الشبكة 3 17الموقع وحالة الاستهلاك من جميع محطات الطاقة في الولايات المتحدة. جوشوا رودس ، بيانات EIA Form 860.

في السنوات الأخيرة ، حيث نحصل على قوتنا قد تغيرت بشكل كبير. أقدم المولدات الكهربائية عبارة عن محطات طاقة كبيرة ، يقع الكثير منها في الجزء الشرقي من الولايات المتحدة. وكانت أحدث الإضافات أصغر وأكثر انتشارًا - فكر في الألواح الشمسية على الأسطح أو في مزارع الرياح. حتى أن بعض الخبراء قالوا إن هذا النموذج من الجيل الأكثر توزيعًا يقترب من حيث استهلاك الطاقة - على طول حافة الشبكة ، بدلاً من محطات الطاقة المركزية - هو معيار جديد.

من الآن فصاعدًا ، يمكننا إما إعادة بناء الشبكة بنفس الطريقة التي اتبعناها من قبل أو يمكننا الاستثمار في التقنيات الجديدة التي يمكنها تقديم الخدمة نفسها ولكن في أقل تكلفة.

وكيف يمكننا جعلها أكثر نظافة؟ بعض الناس يعتقدون أن الشبكة يمكن تعمل بشكل كامل على مصادر الطاقة المتجددة. يقول آخرون أن أفضل طريقة ل "إزالة الكربون" ، أو الحد من انبعاثات الكربون ، لأن نظام الطاقة ككل الكهرباء على نطاق واسع ل القطاعات الصناعية والنقل.

ولكن للرد على ما ستكلفه هذه التحولات ، نحتاج إلى معرفة: ما تكلفة الشبكة الحالية؟ كم تبلغ كل الخرسانة والصلب والسيليكون وغيرها التي قمنا بتركيبها بالفعل في الأرض حاليًا؟ للمساعدة على إعلام صانعي السياسات والمخططين بالتصارع مع رؤيتهم للمستقبل ، استعدت للإجابة على هذا السؤال.

ما الذي يصنع الشبكة؟

في هذا التمرين ، حددت "الشبكة" للأجزاء التالية:

  1. محطات توليد الطاقة
  2. خطوط نقل عالية ومنخفضة الجهد ، والتي تنقل الطاقة عبر مسافات طويلة
  3. خطوط التوزيع ، والتي تجلب السلطة مباشرة إلى المباني أو نقاط النهاية الأخرى
  4. محطات فرعية لتوجيه الطاقة على شبكة النقل
  5. محطات فرعية على شبكة التوزيع
  6. المحولات التي تغير الفولتية على شبكة التوزيع

هذا الحساب يترك المكونات الإضافية والضرورية للشبكة ، مثل السلك الكهربائي داخل منزلك ، وأجهزة القياس على اللوحات الكهربائية في المنازل والمباني وأجهزة الاستخدام النهائي التي تستهلك الكهرباء.

من خلال التمرن من خلال مجموعة متنوعة من التقارير العامة واستخدام التقديرات الحديثة للبناء الجديد والمقاربات القياسية لتقدير الاستهلاك ، قمنا بقياس قيمة أصول الدولة لتوليد الطاقة ونقلها وتوزيعها.

السعة الإجمالية لمحطات الطاقة هذه عبارة عن تيراتو 1.15. هذه هي القدرة على توليد مفاعلات الطاقة النووية 1,000 (الولايات المتحدة لديها حاليا حول 100). كما يمكنك أن تتخيل ، من شأنه أن يكون مكلفا ليحل محل. بالنسبة لمحطات توليد الكهرباء وحدها ، تبلغ قيمة الاستبدال ما يقرب من $ 2.7 تريليون دولار ، بينما تبلغ القيمة المستهلكة ، أو القيمة الحالية التقريبية ، ما يقرب من $ 1 تريليون. وعموما ، فإن انهيار القيمة هو حول محطة توليد الطاقة 56 في المئة ، ونظام الإرسال 9 في المئة ونظام توزيع 35 في المئة.

grid2 3 17تحليل قيمة الاستبدال والقيمة المستهلكة للبنية التحتية الكهربائية في الولايات المتحدة. العديد من مصادر البيانات الأساسية ، بما في ذلك من تقييم الأثر البيئي ، هي نفسها كتلك المستخدمة مؤخراً في دراسة التكلفة الكاملة للكهرباء في معهد UT-Austin. استخدمنا جدولًا زمنيًا مُستَهلَكًا للإهلاك ، والذي ينتهي بقيمة خردة قدرها 15 في المائة من التكلفة الأولية في نهاية العمر المتوقع. جوشوا رودس

ما الطريق إلى الأمام؟

إذا أردنا الحصول على مستقبل طاقة أنظف ، فهناك مسارات متعددة للوصول إلى هناك. ومع ذلك ، أفترض أن المسار الأرخص والأكثر ترجيحًا هو أفضل الطرق ، وليس التكرار ، والبنية التحتية التي لدينا بالفعل. أحد أكثر مسارات "التوصيل والتشغيل" (وما نراه اليوم) هو التحويل من الفحم إلى توليد الغاز في محطات توليد الطاقة التي يمكنها استخدام الأسلاك والأعمدة والبنية التحتية للمياه.

في الطرف الآخر من الطيف ، سيتطلب اقتصاد الهيدروجين استثمارات جديدة ضخمة في أنواع جديدة من التكنولوجيا ، لذلك سوف يستفيد أقل مما لدينا في الوقت الحالي. على سبيل المثال ، سنحتاج إلى بناء أماكن لتوليد وتخزين الهيدروجين. من ناحية أخرى ، لديها القدرة على أن تكون أكثر مرونة واستدامة.

grid3 3 17إظهار سنهم: يمكن أن يؤدي تحديث خطوط النقل إلى توليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح من الأجزاء النائية من البلاد إلى حيث يوجد الناس ، مما سيساعد على جعل الشبكة أكثر نظافةً وأقل الأسعار احتمالًا. indigoskies / فليكر, CC BY-NC-ND

يتمثل أحد المجالات الواعدة لاستثمار البنية التحتية في ترقية شبكة نقل الطاقة بكميات كبيرة. قد تسمح هذه الترقيات بتدفق الطاقة بين مناطق الولايات المتحدة وستكون مشابهة للطريقة التي أدى بها نظام الطرق السريعة بين الولايات إلى خفض تكاليف الأعمال في جميع أنحاء البلاد تقلص إلى حد كبير الوقت الذي استغرقته لنقل السلع والخدمات عبر بلادنا الشاسعة.

هناك مناطق من الولايات المتحدة حيث يتم إنتاج الطاقة أرخص ومع آثار بيئية أقل من المناطق الأخرى. يمكن لتوسيع خطوط النقل إلى مناطق البلد التي تتمتع بموارد طاقة الرياح والطاقة الشمسية أن يجلب للمستخدمين طاقة منخفضة التكلفة. تكمن المشكلة في أن هذه المناطق لا تكون دائماً في مكان تواجد الناس ، ومن أجل نقل هذه القوة إلى الناس ، نحتاج إلى شبكة نقل قوية.

كما يمكن لشبكات التوزيع - وهي جزء من الشبكة التي توفر الطاقة مباشرة للمباني - أن تقوم بدمج المزيد من الطاقة الشمسية دون تكلفة إضافية كبيرة لتشغيل الشبكة. ولكن بمجرد وصول الطاقة الشمسية إلى نسبة معينة من الطلب على الطاقة على الشبكة المحلية ، والتي تختلف حسب الموقع ، إذن يتم تكبد المزيد من التكاليف.

في النهاية ، ينتهي الأمر بالمستهلكين ، أو دافعي الضرائب ، بالدفع مقابل مشاريع الترقية هذه ، لكن الفوائد قد تفوق التكاليف. وقد سمح التوسع في تكساس لشبكة الكهرباء لها المزيد من طاقة الرياح للوصول إلى مراكز التحميل التي أدت إلى انخفاض أسعار الغاز الطبيعي ، إلى جانب انخفاض أسعار الغاز الطبيعي. تلك التكاليف المنخفضة هي إذن مرت على دافعي الضرائب.

لا يوجد مسار لا يتطلب الاستثمار - حتى مجرد الحفاظ على ما لدينا سوف يكلف مئات المليارات ، إن لم تكن تريليونات ، من الدولارات على مدى العقد المقبل. والسؤال الأكبر هو: بينما نواصل استبدال هذه الشبكة المذهلة وإعادة بنائها ، ما هي التقنيات التي ينبغي لنا التركيز عليها؟

نبذة عن الكاتب

جوشوا دي رودس ، باحث ما بعد الدكتوراه في الطاقة ، جامعة تكساس في أوستن

تم نشر هذه المقالة في الأصل المحادثة. إقرأ ال المقال الأصلي.

كتب ذات صلة

{amazonWS: searchindex = Books؛ keywords = keywords grid، maxresults = 3}

enafarزكية-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

اتبع InnerSelf على

الفيسبوك أيقونةتويتر أيقونةآر إس إس أيقونة

احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

{Emailcloak = إيقاف}

الأكثر قراءة

رؤية والدينا وأقاربنا في ضوء جديد
رؤية والدينا وأقاربنا في ضوء جديد
by جين رولاند وشانتيديفي
هل يحمي درع الوجه من Covid-19؟
هل يحمي درع الوجه من Covid-19؟
by فيليب روسو وبريت ميتشل
هل تجاهل المكالمات الآلية يجعلها تتوقف؟
هل تجاهل المكالمات الآلية يجعلها تتوقف؟
by ساثفيك براساد وبرادلي ريفز

من المحررين

النشرة الإخبارية InnerSelf: أيلول 20 و 2020
by InnerSelf الموظفين
يمكن تلخيص موضوع النشرة الإخبارية هذا الأسبوع على أنه "يمكنك فعل ذلك" أو بشكل أكثر تحديدًا "يمكننا القيام بذلك!". هذه طريقة أخرى للقول "أنت / لدينا القدرة على إجراء تغيير". صورة ...
ما الذي يناسبني: "يمكنني فعل ذلك!"
by ماري ت. راسل ، إنيرسيلف
السبب في أنني أشارك "ما يناسبني" هو أنه قد يعمل معك أيضًا. إذا لم تكن الطريقة التي أفعل بها ذلك بالضبط ، نظرًا لأننا جميعًا فريدون ، فقد يكون بعض التباين في الموقف أو الطريقة أمرًا جيدًا ...
النشرة الإخبارية InnerSelf: أيلول 6 و 2020
by InnerSelf الموظفين
نرى الحياة من خلال عدسات إدراكنا. كتب ستيفن آر كوفي: "نحن نرى العالم ، ليس كما هو ، ولكن كما نحن ، أو كما نحن مشروطون برؤيته". لذلك هذا الأسبوع ، نلقي نظرة على بعض ...
النشرة الإخبارية InnerSelf: أغسطس 30 ، 2020
by InnerSelf الموظفين
الطرق التي نسلكها هذه الأيام قديمة قدم الزمن ، لكنها جديدة بالنسبة لنا. التجارب التي نمر بها قديمة قدم الزمن ، لكنها أيضًا جديدة بالنسبة لنا. الشيء نفسه ينطبق على ...
عندما تكون الحقيقة فظيعة للغاية ومؤلمة ، اتخذ إجراءً
by ماري T. راسل، InnerSelf.com
وسط كل الأهوال التي تحدث هذه الأيام ، ألهمني شعاع الأمل الذي يسطع من خلاله. الناس العاديون يدافعون عن الصواب (وضد ما هو خطأ). لاعبي البيسبول،…