Lumang paaralan: Karamihan ng planta ng kuryente at paghahatid ng network na umaasa kami ay nasa paligid ng mga dekada. andrewfhart / flickr, CC BY-SA
Ang electric grid ay isang kamangha-manghang pinagsamang sistema ng mga machine na sumasaklaw sa isang buong kontinente. Tinawag ito ng National Academy of Engineering na isa sa mga Pinakamalaking engineering achievements ng 20th century. 
Ngunit mahal din ito. Sa pamamagitan ng aking pag-aaral, ang kasalukuyang (depreciated) na halaga ng grid ng koryente ng US, na binubuo ng mga halaman ng kuryente, mga wire, mga transformer at mga pole, ay halos US $ 1.5 sa $ 2 trilyon. Upang palitan ito ay nagkakahalaga ng halos $ 5 trilyon.
Nangangahulugan ito na ang imprastraktura ng kuryente ng US, na naglalaman ng mga trilyunong dolyar ng malalaki na kapital, ay malapit nang mangailangan ng makabuluhang patuloy na pamumuhunan upang panatilihin ang mga bagay sa paraang ito. Ang isang planta ng kuryente na binuo sa panahon ng mabilis na paglawak ng sektor ng kapangyarihan sa mga dekada pagkatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig ay ngayon 40 taong gulang o mas matanda, mahaba ang nabayaran, at malamang na kailangang mapalitan. Sa katunayan, ang American Society of Civil Engineers ay nagbigay lamang ng buong imprastrakturang enerhiya a bahagyang pagpasa ng grado ng D +.
Ang kasalukuyang administrasyon ay nanumpa na mamuhunan nang malaki sa imprastraktura, na nagtataas ng ilang mga tanong tungkol sa electric system: Ano ang dapat na ang grid ng enerhiya ng hinaharap ay magmukhang? Paano namin makamit ang isang mababang-carbon supply ng enerhiya? Ano ang magiging gastos nito?
Ang imprastraktura ay tila isang isyu na maaaring magtipon ng suporta mula sa magkabilang panig ng pasilyo. Ngunit upang gumawa ng mahusay na mga desisyon sa paggastos, kailangan muna namin na maunawaan ang halaga ng umiiral na grid.
Kasalukuyang kalagayan ng paglipat
Ang electric grid ay inilaan sa mga huling dekada, ngunit ilang mga tao ang nakakaalam na ang buong sistema ay dapat na makinis na balanse ang supply at demand sa buong timescales bilang maikling bilang isang segundo. Ang bawat watt ng electric power para sa mga bahay ng pag-iilaw, operating laptops o pagpapatakbo ng mga air conditioner ay nabuo nang sabay-sabay sa iba't ibang mga lokasyon, karamihan ay sa pamamagitan ng pagsunog ng mga fuels na magsulid ng mga magneto sa mga generator. May mahalagang walang imbakan ng kuryente sa grid; sa halip karamihan ng enerhiya ay naka-imbak sa mga fuels - karbon, natural gas, mga produkto ng nuclear at tubig sa likod ng mga dam, naghihintay para sa command na ma-convert sa kuryente sa real time.
Ang lokasyon at depreciated katayuan ng lahat ng mga halaman ng US kapangyarihan. Joshua Rhodes, EIA Form 860 data.
Sa nakalipas na mga taon, kung saan nakuha namin ang aming kapangyarihan ay nagbago ng kapansin-pansing. Ang pinakalumang generators ay ang mga malalaking power plant, na may maraming mga matatagpuan sa silangang bahagi ng US Pinakabagong mga karagdagan ay mas maliit at mas kumalat - sa tingin rooftop solar panels o wind farms. Sinasabi ng ilang mga eksperto na ang modelong ito ng mas maraming henerasyon na ipinamamahagi sa kung saan ang kapangyarihan ay natupok - kasama ang gilid ng network, kaysa sa central power plant - ay ang bagong pamantayan.
Pasulong, maaari naming itayo ang grid pabalik sa parehong paraan na nagawa na namin bago o maaari naming mamuhunan sa mga bagong teknolohiya na maaaring magdala ng parehong serbisyo ngunit sa isang mababang halaga.
At paano namin ito mas malinis? Ang ilang mga tao sa tingin ang grid maaari Patakbuhin nang ganap sa mga mapagkukunan ng renewable enerhiya. Sinasabi ng iba na ang pinakamahusay na paraan upang "mag-decarbonize," o mabawasan ang carbon emissions, para sa sistema ng enerhiya sa kabuuan malawakang pag-elektripikasyon ng industriya at transportasyon.
Ngunit upang masagot kung ano ang gastos ng mga transisyon, kailangan nating malaman: Ano ang gastos sa kasalukuyang grid? Magkano ang lahat ng kongkretong, bakal, silikon, atbp na na-install na namin sa lupa na kasalukuyang nagkakahalaga? Upang makatulong na ipaalam sa mga tagaplano at tagaplano ang pakikipagtalastasan sa kanilang pangitain tungkol sa hinaharap, naglalagay ako upang sagutin ang tanong na iyon.
Ano ang bumubuo sa grid?
Para sa pagsasanay na ito, limitado ko ang "grid" sa mga sumusunod na bahagi:
- Power halaman
- Mataas at mababa ang boltahe na mga linya ng paghahatid, na nagdadala ng kapangyarihan sa mahabang distansya
- Mga linya ng pamamahagi, na nagdadala ng kapangyarihan nang direkta sa mga gusali o iba pang mga punto ng pagtatapos
- Substations para sa routing power sa transmission grid
- Substasyon sa grid ng pamamahagi
- Mga transformer na nagbabago ng mga voltages sa grid ng pamamahagi
Ang pagkalkula ay nag-iiwan ng mga karagdagang at kinakailangang mga bahagi ng grid, tulad ng electric wire sa loob ng iyong bahay, mga metro sa mga electrical panel sa mga bahay at mga gusali at gamit na gamit sa pagtatapos na gumagamit ng elektrisidad.
Ang pagtanggap sa iba't ibang pampublikong mga ulat at paggamit ng mga na-update na pagtatantya para sa mga bagong konstruksiyon at mga standard na diskarte para sa pagtantya sa pamumura, binibilang namin ang halaga ng mga pag-aari ng bansa para sa pagbuo ng kuryente, paghahatid at pamamahagi.
Ang kabuuang kapasidad ng mga halaman kapangyarihan ay tungkol sa 1.15 terawatts. Iyon ang pagbuo ng kapasidad ng tungkol sa 1,000 nuclear power reactors (ang US ay kasalukuyang tungkol sa 100). Tulad ng naisip mo, magastos na palitan. Para sa mga halaman kapangyarihan nag-iisa, ang kapalit na halaga ay halos $ 2.7 trilyon, at ang depreciated na halaga, o ang magaspang kasalukuyang halaga, ay halos $ 1 trilyon. Sa pangkalahatan, ang pagkakahati ng halaga ay tungkol sa 56 porsiyento na planta ng kuryente, 9 porsiyento na paghahatid ng sistema at 35 porsyento ng sistema ng pamamahagi.
Pagkasira ng kapalit at depreciated na halaga ng imprastruktura ng kuryente ng US. Marami sa pinagmumulan ng pinagmumulan ng data, kabilang ang mula sa EIA, ay kapareho ng mga ginamit kamakailan sa buong Gastos ng Elektrisidad na pag-aaral ng UT-Austin Energy Institute. Ginamit namin ang isang pinasimple na straight-line na iskedyul ng depreciation na nagtatapos sa isang scrap na halaga ng 15 na porsiyento ng unang gastos sa pagtatapos ng inaasahang buhay nito. Joshua Rhodes
Anong daanan pasulong?
Kung nais nating magkaroon ng mas malinis na enerhiya sa hinaharap, mayroong maraming mga pathway upang makarating doon. Gayunpaman, ipinapalagay ko na ang pinakamababang at pinakamaikling landas ay ang pinakamahusay na magagamit, hindi mga duplicate, ang imprastraktura na mayroon na kami. Ang isa sa mga pinaka-path ng "plug and play" (at kung ano ang nakikita natin ngayon) ay isang conversion mula sa karbon patungo sa gas generation fired power plants na magagamit ang mga umiiral na wires, poles at water infrastructure.
Sa kabilang dulo ng spectrum, isang haydroga ekonomiya ay nangangailangan ng napakalaking bagong pamumuhunan sa mga bagong uri ng teknolohiya, kaya ito ay mas mababa sa kung ano ang kasalukuyang mayroon kami. Halimbawa, kailangan naming bumuo ng mga lugar upang bumuo at mag-imbak ng hydrogen. Sa kabilang banda, ito ay may potensyal na maging mas nababanat at napapanatiling.
Ipinapakita ang kanilang edad: Ang pag-upgrade ng mga linya ng paghahatid ay maaaring magdala ng solar at wind-generated na kapangyarihan mula sa malayong bahagi ng bansa kung saan ang mga tao ay, na makakatulong upang gawing mas malinis ang grid at posibleng mas mababang presyo. indigoskies / flickr, CC BY-NC-nd
Ang isang lugar na mukhang may pag-asa para sa imprastraktura na pamumuhunan ay ang pag-upgrade ng bulk transmission network ng kapangyarihan. Ang mga pag-upgrade na ito ay maaaring magpahintulot ng kapangyarihan na dumaloy sa pagitan ng mga rehiyon ng US at magiging katulad sa kung paano pinalayas ng system ng interstate highway ang mga gastos sa negosyo sa buong bansa sa pamamagitan ng lubhang binabawasan ang oras na kinuha sa transportasyon ng mga kalakal at serbisyo sa buong malawak na bansa.
May mga lugar ng US kung saan ang kapangyarihan ay ginawa mas mura at may mas kaunting epekto sa kapaligiran kaysa sa iba pang mga lugar. Ang pagpapalawak ng mga linya ng paghahatid sa mga lugar ng bansa na may magagandang hangin at solar na mapagkukunan ay maaaring magdala ng napakababang kapangyarihan sa mga gumagamit. Ang problema ay ang mga lugar na ito ay hindi palaging kung saan ang mga tao, kaya upang dalhin ang kapangyarihan na ito sa mga tao, kailangan namin ng isang malakas na network ng paghahatid.
Ang mga network ng pamamahagi - ang bahagi ng grid na direktang naghahatid ng kapangyarihan sa mga gusali - ay maaari ring isama ang mas maraming solar na walang gaanong idinagdag na gastos sa operasyon ng grid. Ngunit sa sandaling ang solar kapasidad ay umabot sa isang tiyak na porsiyento ng demand na kapangyarihan sa lokal na network, na nag-iiba ayon sa lokasyon, pagkatapos mas maraming gastos ang natamo.
Sa katapusan, ang mga mamimili, o mga nagbabayad ng buwis, ay laging nagbayad para sa mga nag-upgrade na mga proyekto, ngunit ang mga benepisyo ay maaaring lumalampas sa mga gastos. Ang pagpapalawak ng Texas sa grid ng kuryente nito ay pinapayagan higit na lakas ng hangin upang maabot ang mga sentro ng pag-load kung saan, kasama ang isang pagbaba sa mga presyo ng natural na gas, ay nagtulak sa mga pakyawan gastos sa pamilihan ng kuryente. Ang mga mas mababang gastos ay pagkatapos naipasa sa mga ratepayers.
Walang path na hindi nangangailangan ng investment - kahit na lamang ang pagpapanatili ng kung ano ang mayroon kami ay gastos ng daan-daang mga bilyon, kung hindi trillions, ng dolyar sa susunod na dekada. Ang mas malaking tanong ay: Habang nagpapatuloy kami upang palitan at muling itayo ang kamangha-manghang takbuhan, anu-anong mga teknolohiya ang dapat nating ituon?
Tungkol sa Ang May-akda
Joshua D. Rhodes, Postdoctoral Researcher of Energy, University of Texas sa Austin
Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa Ang pag-uusap. Basahin ang ang orihinal na artikulo.
Mga Kaugnay Books
at InnerSelf Market at Amazon
