Старая школа: Большая часть электростанции и сети передачи, на которую мы полагаемся, существует уже несколько десятилетий. andrewfhart / Flickr, CC BY-SA
Электрическая сеть - удивительная интегрированная система машин, охватывающая весь континент. Национальная академия инженерии назвала ее одной из наибольшие инженерные достижения XIVXX века. 
Но это тоже дорого. По моему анализу, текущее (амортизированное) значение электрической сети США, состоящее из электростанций, проводов, трансформаторов и полюсов, составляет приблизительно USN 1.5 до $ 2 триллиона. Для замены это обойдется почти в $ 5 триллионов.
Это означает, что электрическая инфраструктура США, которая уже содержит триллионы долларов затонувшего капитала, скоро потребует значительных текущих инвестиций только для того, чтобы держать вещи такими, какие они есть. Электростанция, построенная во время быстрого расширения энергетического сектора в течение десятилетий после Второй мировой войны, теперь 40 лет или старше, давно окупилась и, вероятно, нуждается в замене. Фактически, Американское общество инженеров-строителей просто предоставило всю энергетическую инфраструктуру едва проходящий класс D +.
Нынешняя администрация пообещала инвестировать значительные средства в инфраструктуру, что вызывает ряд вопросов в отношении электрической системы: как должна выглядеть энергетическая сетка будущего? Как мы достигаем низкоуглеродного энергоснабжения? Что это будет стоить?
Инфраструктура, похоже, является проблемой, которая может обе стороны прохода, Но чтобы принимать правильные решения по расходам, нам нужно сначала понять ценность существующей сети.
Текущее состояние перехода
Электрическая сеть рассчитана на долгие десятилетия, но мало кто понимает, что вся система должна точно сбалансировать спрос и предложение по срокам как краткое, как второе. Каждый ватт электроэнергии для освещения домов, работающих ноутбуков или работающих кондиционеров генерируется одновременно в разных местах, в основном за счет сжигания топлива, которое вращает магниты в генераторах. На сетке практически нет хранилища электроэнергии; вместо этого большая часть энергии хранится в топливе - угле, природный газ, ядерные продукты и вода за плотинами, ожидая, что команда будет преобразована в электричество в режиме реального времени.
Расположение и амортизация всех американских электростанций. Джошуа Роудс, данные EIA Form 860.
В последние годы, когда мы получаем нашу силу, кардинально изменилась. Самые старые генераторы - это крупные электростанции, многие из которых расположены в восточной части США. Самые последние добавления были меньше и более распространены - подумайте о солнечных батареях на крыше или ветряных электростанциях. Некоторые эксперты даже заявили, что эта модель более распределенной генерации ближе к потреблению энергии - по краю сети, а не к центральным электростанциям, - это новая норма.
Идем вперед, мы можем либо построить сетку так же, как мы это делали раньше, или мы можем инвестировать в новые технологии, которые могут принести одну и ту же услугу, но низкая стоимость.
И как мы можем сделать его чище? Некоторые люди думают, что сетка может полностью работают на возобновляемых источниках энергии, Другие говорят, что лучший способ «обезглавить» или уменьшить выбросы углерода для энергетической системы в целом широкомасштабная электрификация промышленном и транспортном секторах.
Но чтобы ответить на то, какие такие переходы будут стоить, нам нужно знать: что стоит текущая себестоимость? Сколько стоит весь бетон, сталь, кремний и т. Д., Которые мы уже установили в земле? Чтобы помочь разработчикам политики и планировщикам справиться с их видением будущего, я решил ответить на этот вопрос.
Что составляет сетку?
Для этого упражнения я ограничил «сетку» следующими частями:
- Электростанции
- Высоковольтные и низковольтные линии электропередачи, которые переносят мощность на большие расстояния
- Линии распределения, которые приносят энергию непосредственно зданиям или другим конечным точкам
- Подстанции для маршрутизации питания на сетке передачи
- Подстанции на распределительной сети
- Трансформаторы, которые меняют напряжение на распределительной сети
Этот расчет не учитывает дополнительные и необходимые компоненты сетки, такие как электрический провод внутри вашего дома, счетчики электрических панелей на домах и зданиях и устройства конечного потребления, которые потребляют электричество.
Пробираясь через различные публичные отчеты и используя обновленные оценки для нового строительства и стандартные подходы к оценке амортизации, мы оценили стоимость активов страны для производства, передачи и распределения электроэнергии.
Общая мощность этих электростанций составляет около 1.15 тераватт. Это генерирующая способность ядерных реакторов 1,000 (в настоящее время у США около 100). Как вы можете себе представить, это стоило бы заменить. Только для электростанций стоимость замены составляет почти $ 2.7 триллиона, а амортизированное значение или приблизительное текущее значение составляет почти $ 1 триллионов. В целом, разбивка стоимости связана с мощностью 56 процентов, системой передачи 9 процентов и системой распределения 35 процентов.
Разбивка замещающей и амортизируемой стоимости электрической инфраструктуры США. Многие из основных источников данных, в том числе из ОВОС, такие же, как те, которые недавно использовались в исследовании «Полная стоимость электроэнергии» UT-Austin Energy Institute. Мы использовали упрощенный график линейной амортизации, который заканчивается значением лома 15 процентов начальной стоимости в конце ожидаемого срока его службы. Джошуа Родос
Какой путь вперед?
Если мы хотим иметь будущее более чистой энергии, есть несколько путей, чтобы добраться туда. Тем не менее, я выдвигаю гипотезу, что самым дешевым и наиболее вероятным путем будет тот, который лучше всего использует, а не дублирует, инфраструктуру, которую мы уже имеем. Одним из наиболее «подключи и играй» путей (и то, что мы видим сегодня) является переход от угля к газовой генерации на электростанциях, которые могут использовать существующие провода, полюса и водную инфраструктуру.
На другом конце спектра водородная экономика потребует больших инвестиций в новые технологии, поэтому она будет меньше использовать то, что у нас есть. Например, нам нужно построить места для создания и хранения водорода. С другой стороны, он может быть более устойчивым и устойчивым.
Показывая их возраст: модернизация линий электропередач может привести к солнечной и ветровой энергии из отдаленных уголков страны, где люди находятся, что поможет сделать сетку более чистой и потенциально снизить цены. indigoskies / Flickr, CC BY-NC-ND
Одной из областей, которые выглядят многообещающими для инвестиций в инфраструктуру, является модернизация сети передачи электроэнергии. Эти обновления могут позволить передавать электроэнергию между регионами США и будут схожи с тем, как система межгосударственных дорог сводила бизнес-расходы по всей стране на значительно сократив время, необходимое для транспортировки товаров и услуг по всей нашей обширной стране.
Существуют районы США, где электроэнергия производится дешевле и с меньше воздействия на окружающую среду, чем в других областях, Расширение линий электропередачи в районах страны с хорошими ветровыми и солнечными ресурсами может принести пользователям очень дешевую электроэнергию. Проблема в том, что эти районы не всегда там, где люди, поэтому, чтобы донести эту власть до людей, нам нужна мощная сеть передачи.
Распределительные сети - часть сетки, которая обеспечивает электроэнергию непосредственно в зданиях - также могут интегрировать больше солнечной энергии без значительных затрат на работу сети. Но как только солнечная мощность достигает определенного процента спроса на электроэнергию в локальной сети, которая зависит от местоположения, тогда понесены дополнительные расходы.
В конце концов, потребители или налогоплательщики всегда в конечном итоге платят за эти проекты обновления, но преимущества могут перевесить затраты. Техас расширяет свою электрическую сеть, гораздо больше энергии ветра для достижения нагрузочных центров что, наряду с падением цен на природный газ, привело к снижению стоимости оптового рынка электроэнергии. Эти более низкие затраты тогда перешел к тарифным планам.
Нет пути, который не требует инвестиций - даже поддержание того, что у нас будет, будет стоить сотни миллиардов, если не триллионов, долларов в течение следующего десятилетия. Больший вопрос: как мы продолжаем заменять и восстанавливать эту удивительную сетку, на каких технологиях мы должны сосредоточиться?
Об авторе
Джошуа Д. Роудс, почетный научный сотрудник по энергетике, Техасский университет в Остине
Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.
Книги по этой теме
at Внутренний рынок самовыражения и Amazon
