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为什么美国的清洁,可再生能源让一些专家感到恐慌

2019-08-30 03:27:20 来源:工人日报

  

为什么美国的清洁,可再生能源让一些专家感到恐慌

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2007年6月18日,一名男子在加利福尼亚州山景城谷歌总部的屋顶上观看太阳能电池板。 照片:REUTERS

科学是混乱的,但它不一定是脏的。

6月19日,一群受人尊敬的能源研究人员科学院院刊”(PNAS)上发表了 ,批评了一项被广泛引用的关于如何仅使用可再生能源为美国供电的 。 这篇由前和一小撰写的新论文称,最初的2015年研究中有“错误,不恰当的方法和难以置信的假设”,仅仅使用太阳,风和水为美国提供燃料。

随之而来的是一场激烈的辩论,因为所有条纹的能量问题都与PNAS分析的优点有关。 2015年研究的第一作者,斯坦福大学教授马克·雅各布森(Mark Z. Jacobson)用一次 回击,其中一位研究人员称他为“化石燃料和核支持者”。

为什么大麻烦? 作为一名研究技术和政策的能源研究员,我将尝试解释。

一般来说,进入一个清洁能源系统 - 即使它是80%的可再生能源 - 是一个很好的共同目标,也是一个可以实现的目标; 这是最后的20% - 以及如何到达那里 - 这构成了争论的主要观点。

'能源推特'着火了

雅各布森的开创性也在PNAS上发表,它将自己和其他人的大量工作联系在一起,表明到2050年,美国用于所有目的的所有能源都可能来自风能,水能和太阳能(WWS)。

太阳不发光,风不吹或水不可用时怎么办? 他的发现假设需要大量的能量储存,主要是以热和氢的形式,以满足能源需求,当没有足够的可再生能源时,并在太多的时候储存它。 他们还得出结论,这种情况比依赖核, 和其他减少碳排放的其他技术的世界更便宜。

克拉克的反驳是直截了当的,并且深深扎根于雅各布森及其同事的工作基础。 同样的PNAS问题还包括对Jacobson的Clack 。

能源推特 - 也就是说,在推特上像我一样的能量 - 。

那么为什么大惊小怪呢?

来自这场辩论的大部分热量似乎源于雅各布森在他的论文中提出了一些非常大胆的主张,甚至告诉麻省理工学院技术评论“ 。”这是一个非常的,非常大胆的主张,并且,根据它的解释方式,可以理解为研究作者的模型是完美的,当然它不是,因为没有。

这场辩论似乎很神秘,但它具有重大的政治和社会影响。

一些已经签署了雅各布森的愿景,并且已经迫切要求制定政策,围绕他对整个能源系统的可行性进行分析,该系统可以100%的风,水和太阳能运行。 如果政策制定者购买文件中的技术和经济假设,它对国家,地方和国家政策的方向有重大影响。

与此同时,批评者提出了一些担忧。 特别是,他们认为仅基于雅各布森分析的决策可能导致如果成本高于预期,这可能会适得其反。

细节

为了预测未来能源系统将如何运作,研究人员创建了基于计算机的模型,输入假设,然后运行模拟。

Clack和共同作者的反驳集中在他们在WWS论文中看到的 :1)建模错误,2)难以置信的假设,3)电力系统建模不足和4)对输入气候模型的不充分审查,其中告知如何太阳能和风能可用于发电。 以下是我自己的想法中的一些亮点。

Clack对Jacobson假设的水力发电量问题提出了质疑。 在他们的反驳中,他们对确切的数字进行了争论,但雅各布森认为,2050年水电产生的总能量与今天相同,尽管能量产生的时间和速度是一个至关重要的问题。

在Jacobson的模型中,水力发电容量显着增加 - 高达1,300千兆瓦(或约10倍的当前容量),在模型输出的某些天中似乎连续运行至少12小时。 雅各布森说,这可以通过在现有水坝上安装更多的涡轮机和发电机来实现,而不是经常使用它们。

但是水坝建造时具有特定的最大流量,因为如果你让过多的水流过大坝,你可以向下游洪水区域。 雅各布森后来承认,从现有水坝中提供这么多额外的电力 。

我最近参观了胡佛水坝。 他们告诉你的第一件事就是大坝是为灌溉和防洪而建的,而且电力生产是一个不错的副产品。 因此,期望该国的水​​坝可以提高产量可能比分析所暗示的更难。

难以置信的假设

克拉克质疑雅各布森模型的一长串输入假设。 一些数字与技术成熟和大规模使用的速度有关,包括地下热能储存,储存太阳能热能的相变材料和氢作为可用燃料。 其他批评集中在关于能源需求的灵活性的假设 - 在处理可变太阳能和风能时的一个关键考虑因素。 然后是所需的电力传输电力基础设施的数量,所需的所有资本的成本,所需的投资速度和土地使用问题。

一些批评可能是公平的。 我倾向于看好技术迅速发展的潜力,但在住宅能源使用,特别是能源改造方面,我发现建筑物供暖和空调的量雅各布森认为难以理解。

我对67%的需求具有灵活性的能力有所保留。 我对雅各布森的情景所需的投资速度也有一些疑问。

电力系统建模不足

克拉克攻击雅各布森分析中的电力系统模型LOADMATCH过于简单化。 对LOADMATCH的主要批评是它不考虑 - 需要将电网的频率保持在60 Hz,这是保持电源可靠的一个非常重要的方面。

一条轶事信息:Jacobson在文章补充信息中指出,LOADMATCH需要大约三到四分钟来模拟一整年。 我们对德克萨斯州电力市场的模拟可能需要数小时才能运行,并且可能需要更长时间才能模拟高水平的可再生能源。

在阅读了两篇论文,包括补充信息部分,反驳文章,大量新闻文章和推特风暴(来自我信任的其他能源人士)之后,我发现自己认为举证责任仍然存在于雅各布森的法庭上。 这里有许多经验教训。

但是,最后,我的观点是,科学理解的主体将更加强大。 同行评审过程缓慢,使用不完善的人类志愿者,并不总是第一次完全正确。 克拉克反驳的作者名单令人印象深刻,应该引起注意。 然而,如果Jacobson的工作能够在这一挑战中幸存下来,我认为它将经得起时间的考验。

能源博士后研究员

本文最初发表于 。 阅读 。

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(责任编辑:秘檀帑)
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