废弃、生锈的油泵

化石燃料、老化的电网和美国能源的未来

关于全球范围内日益增长的能源需求、我们能源网的老化问题,以及我们如何以可持续的方式实现这一目标,同时又不会导致地球变暖到危险的程度,网上和网下都有很多讨论。

我们以前曾谈到环境是如何成为人类健康问题的,而我们的能源来源在很大程度上导致了全球--包括美国--人类健康的恶化。现在是时候认真审视化石燃料在当前能源生产中的作用、我们日益老化的能源基础设施,以及如果我们想让每个人都获得最佳利益,未来的能源应该是什么样的--因为更健康的地球意味着更健康的人类。

化石燃料能源的现状

目前,美国能源供应总量的 80% 以上依赖化石燃料。2024 年,可再生能源约占美国能源产出的 9%,另外 9% 由核能提供。然而,这些数字正在迅速发生变化,许多煤电厂将因运营成本过高而退役。事实上,在美国现存的 210 家煤电厂中,有 209 家的运营成本比用新的风能或太阳能替代更高

什么是化石燃料?

- 地球科学 101 -
我们所说的 "化石燃料 "主要指石油、煤炭和天然气。这些化石燃料都是碳基材料,在地下经过数百万年的植物、动物和生物的腐烂和化石化过程中形成。因此,它们是不可再生的。 化石燃料的开采方法是使用机械(或偶尔使用人工)挖掘岩石--通常是在地下深处--其中含有这些物质。一旦开采出来,这些材料就会被运到提炼和准备用作燃料的设施中。天然气和煤可以燃烧,而石油则可以分解成汽油和柴油等可用成分,或用于制造塑料。

根据国际能源机构2023 年的一份报告,96% 的新建公用事业规模太阳能和陆上风能项目的成本低于新建煤炭和天然气发电厂。在这些新的可再生能源项目中,75%的发电成本低于现有的化石燃料设施。

如果我们看一下每兆瓦时(MWh)(1,000 千瓦的电量)的价格,成本细目如下*:

  • 陆上风能:每兆瓦时 37 至 86 美元

  • 公用事业太阳能:每兆瓦时 38 至 78 美元

  • 新建联合循环天然气发电厂:48 至 109 美元

  • 现有天然气发电厂:每兆瓦时 24 至 39 美元

  • 现有煤电厂:每兆瓦时 31 至 114 美元

  • 新建煤电厂:每兆瓦时 71 至 173 美元

与新的太阳能和风能相比,现有天然气发电厂的成本最具竞争力。因此,人们普遍认为,在向可再生能源过渡的过程中,天然气发电厂将发挥至关重要的作用,随着越来越多的可再生能源投入使用,天然气发电厂将满足当前和不断增长的能源需求。

但这些成本只是与发电有关的成本,如何获取原材料(如原油)则完全是另一回事。美国长期以来一直进口外国石油以满足需求,这导致了两个重大问题:

  1. 战争、关税和其他冲突等全球事务导致石油价格剧烈波动。

  2. 美国炼油厂设计用于加工外国重质原油(相对于美国生产的轻质原油)。

"化石燃料固有的不稳定性及其使消费者面临地缘政治和气候风险的方式,推动了汽油零售和家庭公用事业成本的消费价格波动,大大加剧了整体通货膨胀......。在战后美国发生的过去12次经济衰退中,有10次是在石油价格大幅上涨之前发生的(除三次外,所有战后石油价格冲击之后都发生了经济衰退)"。

我们能源网的现状

让我们花点时间谈谈我们的能源网。美国的电网最初开发于 1882 年,在建造时并没有考虑到气候变化。虽然它令人印象深刻,但也在不断老化。

"总的来说,电网被称为世界上最大的机器,由一万一千个发电厂、三千个公用设施和两百多万英里的电线组成"。

能源网由三个核心部分组成:发电厂(用于能源生产)、输电线路(用于能源运输)和本地配电系统(用于能源输送)。我们 70% 以上的输电线路已使用超过 25 年,寿命只有 50 年。

随着能源需求的增加,维护和改善电网所面临的挑战也在增加。为了更好地适应电网中的可再生能源,以及总体上更大的能源需求,我们需要扩大电网的容量和灵活性(将能源转移到全国不同地区以满足不断变化的需求的能力)。

"快速增加新的发电量可能是一项挑战,供应链的限制以及对输电和配电系统进行必要升级的努力都会阻碍这一进程。尽管如此,公用事业公司、电网运营商和地方政府正在寻求通过屋顶太阳能和电池储能等解决方案来改善负荷管理,从而抵消电力需求的增长。

一些常用的关于如何改进整个网格系统的几种常用方法包括

  • 更好的硬件。改进电力传输和转换的物理设备将提高整体安全性和效率。

  • 微电网。微电网不是依靠运输电力,而是自给自足的能源(如屋顶太阳能电池板),可以满足当地的能源需求。额外的好处是:由于微电网不依赖国家电网系统提供电力,因此在主电网断电时也能继续工作。

  • 储能。 像电池这样的设备可以帮助公用事业提供商满足峰值能源需求,将产生的能源储存起来,以备不时之需。 需要时使用。在需要时使用。这也可应用于地方层面,如私人太阳能和风能 用于 家庭家庭、企业甚至电动汽车的私人太阳能和风能都可以在需要时向电网提供能源。 不使用时从而进一步降低消费者的成本。

房间里的能源大象

本届政府的理念是 "钻井,宝贝,钻井",这个口号是从2008年经济危机中借用过来的,当时由于市场波动,石油价格暴涨。虽然这种方法的短期收益作为能源方面的 "速赢 "似乎很有吸引力,但它显然无法解决美国人目前在能源安全方面面临的任何最紧迫的问题(可以说是 "大象 "问题)。

增加美国的煤炭和原油产量并不能解决以下问题:

#1 - 仍需大力改善能源基础设施。

美国的能源网需要彻底改造。是的,代价不菲。虽然一些立法者和民选官员似乎不愿意因为高昂的代价而做出这样的决定,但这样做的结果是所有美国人的能源安全。我们可以为此找到预算。也许金色舞厅会少一个。

#2 - 美国仍将依赖外国石油,这一点不会改变。

如果目标是让美国所有炼油厂都能加工我们生产的原油,那么成本将是巨大的。实际上,进口可以直接运送到炼油厂的石油要比在全美范围内运输和加工我们的石油更便宜。如果我们只使用国内石油,美国劳动力成本的增加也会增加石油、天然气和石油类产品的成本。因此,即使美国增加了石油产量,我们的经济仍很可能严重依赖全球事务,并因此受到全球事务的严重影响

#3 - 我们将耗尽石油。

化石燃料是一种不可再生资源。顾名思义,这意味着供应是有限的。虽然压裂等新技术增加了石油的可开采量,但根据目前的估计,地表(可开采)石油的剩余供应量大约为50 年。随着我们耗尽最丰富的石油储量,石油就越难开采,开采成本也就越高。

此外,随着越来越多的可再生能源进入市场,以及全球气候的变化迫使我们更快地摒弃化石燃料,石油需求量将逐年稳步下降,而且很有可能继续下降。要明确的是,这不是一个假设性的预测,而是已经发生的事情。

#4 - 气候变化正在破坏我们本已落后的能源基础设施。

增加化石燃料(从而增加温室气体)只会使情况变得更糟。野火、飓风、龙卷风和洪水(极端降水)等自然灾害已危及数百万的能源安全,而且这些极端天气事件只会越来越严重,越来越频繁。与此同时,极端气温(过去 10 年是自 1800 年代中期有记录以来最热的 10 年)使得能源安全比以往任何时候都更加重要,它可以保护人们免受酷暑和严寒的侵袭。

#5 - 随着世界其他国家转向可再生能源,美国将被彻底抛在后面。

它已经发生了。新的 "太空竞赛 "已经到来,只不过,它的核心是能源。目前,中国是全球可再生能源的领导者,其风能和太阳能发电量占全球总发电量的近一半。其他国家也取得了巨大进步,让美国望尘莫及。美国不仅在技术上落后,在经济上也是如此。20年后,当国际需求不再强劲时,我们将把过剩的石油卖给谁?如果我们的可再生能源供应不足,到那时我们该怎么办?我们的能源将再次依赖外国市场。

#6 - 大多数美国人支持可再生能源,相对于化石燃料,绝大多数人更青睐风能和太阳能。

更广泛地采用可再生能源受到所有美国人的欢迎--毕竟,谁不想要更可靠的、不会让自己生病的能源呢?2023 年,皮尤研究中心对美国人进行了一次关于能源的民意调查,67% 的受访者表示美国应优先考虑替代能源(如风能、太阳能等),63% 的受访者表示应立即或最终淘汰化石燃料的使用。

美国能源的未来

现在,我们正在对美国能源的未来进行投资,这些投资必须与我们周围世界的趋势和轨迹相匹配。为什么?因为美国是全球经济的一部分,而能源在很大程度上是全球经济的一部分。现在投资于错误的事物将使我们倒退几十年--这还没有考虑到环境影响,因为空气和水质恶化、野火、洪水和其他极端天气增加,健康和自然灾害恢复成本也将随之增加。

可持续发展经常在道德意义上被谈论--我们应该爱护地球,因为这是 "正确 "的事情--你可以同意或不同意这种观点。但就美国能源而言,可持续发展是非常实际的 事情。投资于能源基础设施的全面改善和可再生能源的快速部署将使我们继续成为世界超级大国。它将降低全国各地美国人的健康风险,无论是农村还是城市,还将降低纳税人的总体成本,降低能源账单。它将使社区更具复原力,使我们的经济更加强大,减少波动,并为更多人提供电力。非常真实。

这才是美国需要的能源未来。

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