بله Grid برق قدیمی، کثیف و خرد شده در ایالات متحده هزینه ای به ارزش $ 5 trillion برای جایگزینی

بله Grid برق قدیمی، کثیف و خرد شده در ایالات متحده هزینه ای به ارزش $ 5 trillion برای جایگزینی

مدرسه قدیمی: بخش اعظم نیروگاه و شبکه انتقال که به آن تکیه می کنیم، در دهه های گذشته قرار دارد. andrewfhart / فلیکر, CC BY-SA

شبکه برق یک سیستم یکپارچه شگفت انگیز از ماشین آلات در سراسر قاره است. آکادمی ملی مهندسی آن را یکی از نامگذاری کرده است بزرگترین دستاوردهای مهندسی از قرن 20. گفتگو

اما این نیز گران است. با تجزیه و تحلیل من، ارزش فعلی (تخفیف) شبکه برق ایالات متحده، شامل نیروگاه، سیم، ترانسفورماتور و قطب، تقریبا US $ 1.5 به $ 2 تریلیون است. برای جایگزینی آن تقریبا $ 5 تریلیون هزینه خواهد داشت.

به این معناست که زیرساخت برق ایالات متحده، که قبلا شامل تریلیون دلار سرمایه غرق شده است، به زودی به سرمایه گذاری قابل توجه در حال سرمایه گذاری ادامه می دهد تا همه چیز را به نحوی نگه دارد. یک نیروگاه قدرتمند که در طول گسترش سریع بخش انرژی در دهه های پس از جنگ جهانی دوم ساخته شده است، اکنون 40 ساله یا بزرگتر است، برای مدت طولانی پرداخت می شود و احتمالا باید جایگزین شود. در حقیقت، انجمن آمریکایی مهندسین عمران تنها زیرساخت های انرژی را ارائه داد به سختی از درجه D + عبور می کند.

دولت فعلی قول داده است که به شدت سرمایه گذاری در زیرساخت داشته باشد، که در رابطه با سیستم الکتریکی سؤالاتی را مطرح می کند: چه شبکه انرژی در آینده باید شبیه باشد؟ چگونه می توانیم به انرژی کم کربن دسترسی یابیم؟ هزینه آن چیست؟

زیرساخت به نظر می رسد یک موضوع است که می تواند از حمایت از جمع آوری هر دو طرف راهرو. اما برای تصمیم گیری های خوب در مورد هزینه ها، ابتدا باید ارزش شبکه موجود را درک کنیم.

وضعیت فعلی انتقال

شبکه برق برای دهه های گذشته در نظر گرفته شده است، اما هنوز تعداد کمی از مردم متوجه شده اند که کل سیستم باید تقریبا به عنوان یک ثانیه تقاضای تقاضا و تقاضا را در مقیاس زمانبندی کند. هر وات برق برای خانه های روشنایی، لپ تاپ های عامل و یا سیستم های تهویه مطبوع در همان زمان در مکان های مختلف تولید می شود، بیشتر به وسیله سوزاندن سوخت هایی است که چرخش مغناطیسی در ژنراتورها را انجام می دهد. اساسا هیچ ذخیره سازی برق در شبکه وجود ندارد؛ در عوض بیشتر انرژی در سوخت ها - زغال سنگ، گاز طبیعی، محصولات هسته ای و آب پشت سدها ذخیره می شود، انتظار می رود که فرماندهی در زمان واقعی به برق تبدیل شود.


آخرین مطالب را از InnerSelf دریافت کنید


شبکه 3 17محل سکونت و وضعیت تخریب تمام نیروگاه های ایالات متحده. جاشوا رودز، فرم EIA فرم 860.

در سال های اخیر، جایی که قدرت ما به طور چشمگیری تغییر کرده است. قدیمی ترین ژنراتورها نیروگاه های بزرگ هستند، بسیاری از آنها در بخش شرقی ایالات متحده قرار دارند. آخرین اختراعات کوچکتر و گسترده تر شده اند - فکر می کنم پانل های خورشیدی خورشیدی یا مزارع باد. بعضی از کارشناسان حتی گفته اند که این مدل تولید بیشتر پراکنده به جایی که قدرت مصرف می شود - در کنار لبه شبکه، به جای نیروگاه های مرکزی، هنجار جدید.

پیش روی ما می توانیم شبکه را به همان شیوه ای که قبلا انجام دادیم، بسازیم یا بتوانیم در فن آوری های جدید سرمایه گذاری کنیم که می تواند یک سرویس را به ارمغان بیاورد اما در یک هزینه کمتر.

و چگونه می توانیم آن را پاک کنیم؟ بعضی ها فکر می کنند شبکه می تواند به طور کامل بر روی منابع انرژی تجدید پذیر اجرا شود. بعضی دیگر می گویند بهترین راه برای "گاز گرفتن"، یا کاهش انتشار کربن برای سیستم انرژی به عنوان یک کل است الکتریکی گسترده از بخش صنعتی و حمل و نقل.

اما برای پاسخ دادن به چنین هزینه هایی، ما باید بدانیم: هزینه شبکه فعلی چیست؟ چقدر کل بتن، فولاد، سیلیکون و غیره است که ما در حال حاضر در زمین که در حال حاضر ارزش دارد نصب شده است؟ برای کمک به اطلاع دادن به سیاستگذاران و برنامه ریزان با چشم انداز آینده خود، من قصد دارم به این سوال پاسخ دهم.

چه چیزی شبکه را تشکیل می دهد؟

برای این تمرین، "شبکه" را به قسمت های زیر محدود کرده ام:

  1. نیروگاه ها
  2. خطوط انتقال ولتاژ بالا و کم ولتاژ، که قدرت را در فاصله های طولانی حمل می کنند
  3. خطوط توزیع، که قدرت را به طور مستقیم به ساختمانها یا نقاط دیگر منتقل می کند
  4. ایستگاه های قدرت مسیریابی در شبکه انتقال
  5. پایانه های شبکه توزیع
  6. ترانسفورماتورهایی که ولتاژ را در شبکه توزیع تغییر میدهند

این محاسبه اجزای اضافی و ضروری شبکه را از قبیل سیم الکتریکی داخل خانه شما، متر در پانل های الکتریکی در خانه ها و ساختمان ها و دستگاه های نهایی استفاده می کند که برق را مصرف می کنند.

با استفاده از گزارش های مختلف دولتی و با استفاده از برآوردهای به روزآوری برای ساخت و سازهای جدید و روش های استاندارد برای تخمین تخفیف، ارزش دارایی های ملکی را برای تولید، انتقال و توزیع انرژی محاسبه کردیم.

ظرفیت کل این نیروگاه ها در مورد 1.15 teravatts است. این ظرفیت تولید در مورد راکتورهای انرژی هسته ای 1,000 است (ایالات متحده در حال حاضر در مورد 100) است. همانطور که می توانید تصور کنید، این هزینه برای جایگزینی است. برای نیروگاه ها به تنهایی، ارزش جایگزینی تقریبا $ 2.7 تریلیون است و ارزش تخفیف یا ارزش فعلی خالص تقریبا $ 1 تریلیون است. به طور کلی، تقسیم ارزش در حدود 56 درصد نیروگاه، 9 درصد سیستم انتقال و 35 درصد سیستم توزیع.

grid2 3 17فروپاشی ارزش جایگزینی و تخریب زیرساخت برق ایالات متحده. بسیاری از منابع داده های پایه، از جمله از EIA، همان است که اخیرا در مطالعات کامل هزینه برق در موسسه انرژی UT-Austin Energy مورد استفاده قرار گرفته است. ما از یک برنامه استهلاک ساده به صورت مستقیم استفاده کردیم که در پایان مدت عمر مورد انتظار به مبلغ 15 درصد از هزینه اولیه پایان مییابد. جاشوا رودز

مسیر پیش رو چیست؟

اگر ما می خواهیم آینده انرژی پاکیزه تر داشته باشیم، مسیرهای متعددی وجود دارد. با این حال، من فرض می کنم که ارزان ترین و احتمال ترین راه خواهد بود که بهترین اهرم، و نه تکراری، زیرساخت های ما در حال حاضر. یکی از "راه های پلاگین و بازی" (و آنچه که امروز شاهد آن هستیم) تبدیل انرژی زغال سنگ به گاز تولید شده در نیروگاه هایی است که می توانند از سیم ها، قطب ها و زیرساخت های آب استفاده کنند.

در انتهای دیگر طیف، یک اقتصاد هیدروژن نیازمند سرمایه گذاری های عظیم جدید در انواع جدید تکنولوژی است، بنابراین کمتر از آن چیزی که ما در حال حاضر داریم استفاده می کنیم. برای مثال، ما باید مکان هایی برای تولید و ذخیره هیدروژن ایجاد کنیم. از سوی دیگر، این پتانسیل را دارد که انعطاف پذیر و پایدارتر باشد.

grid3 3 17سن آنها نشان می دهد: ارتقا خطوط انتقال می تواند قدرت خورشیدی و باد را از مناطق دور افتاده کشور به جایی که مردم است، بدست آورد، که می تواند به پاک کردن شبکه و کاهش قیمت ها کمک کند. indigoskies / فلیکر, CC BY-NC-ND

یک منطقه که امیدوار کننده برای سرمایه گذاری زیرساخت است، ارتقاء شبکه انتقال قدرت بزرگ است. این ارتقاء ها می توانند قدرت را بین مناطق ایالات متحده جریان دهند و شبیه به اینکه چطور سیستم بزرگراه بین ایالتی هزینه های کسب و کار در سرتاسر کشور را از طریق زمان زیادی را صرف حمل کالا و خدمات در سراسر کشور وسیع کردیم.

مناطقی از ایالات متحده هستند که قدرت تولید ارزان تر و با آن تولید می شود اثرات زیست محیطی کمتر از سایر مناطق است. گسترش خطوط انتقال به مناطقی از کشور که دارای منابع باد و خورشید خوب هستند می تواند به مصرف کنندگان بسیار کم هزینه باشد. مشکل این است که این مناطق همیشه در جایی که مردم نیستند، بنابراین، این قدرت را به مردم می دهد، ما نیاز به یک شبکه انتقال قوی داریم.

شبکه های توزیع - بخشی از شبکه ای که قدرت را به طور مستقیم به ساختمان ها می رساند نیز می تواند بیشتر انرژی خورشیدی را بدون هزینه افزوده به عملیات شبکه تلفیق کند. اما هنگامی که ظرفیت خورشید درصد مشخصی از تقاضای انرژی را در شبکه محلی، که براساس موقعیت مکانی متفاوت است، برسد، پس از آن هزینه های بیشتری متحمل می شوند.

در نهایت، مصرف کنندگان و یا مالیات دهندگان، همیشه برای پرداختن به این پروژه های ارتقاء پایان می یابند، اما مزایا می توانند هزینه های بیش از حد را بالا ببرند. تگزاس گسترش شبکه برق خود را اجازه داده است نیروی باد بیشتر برای رسیدن به مراکز بار که همراه با کاهش قیمت گاز طبیعی، هزینه های عمده فروشی برق را کاهش داده است. این هزینه های پایین تر است گذشت به نرخ پرداخت کنندگان.

هیچ راهی برای سرمایه گذاری وجود ندارد - حتی فقط حفظ آنچه که ما انجام می دهیم، صدها میلیارد دلار، اگر نه تریلیون دلار، در دهه آینده هزینه می شود. سوال بزرگتر این است: همانطور که ما همچنان این شبکه شگفت انگیز را جایگزین و بازسازی می کنیم، چه فناوری ها باید روی آن تمرکز کنیم؟

درباره نویسنده

جاشوا دیوید رودز، محقق پست مدرک انرژی، دانشگاه تگزاس در آستین

این مقاله در اصل در تاریخ منتشر شد گفتگو. دفعات بازدید: مقاله.

کتاب های مرتبط

{amazonWS: searchindex = کتابها؛ keywords = شبکه برق؛ maxresults = 3}

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

به دنبال InnerSelf در

فیس بوک، آیکونتوییتر آیکونrss-icon

دریافت آخرین با ایمیل

{emailcloak = خاموش}

بیشترین مطلب خوانده شده

اولویت های من اشتباه بودند
اولویت های من اشتباه بودند
by تد دبلیو باکستر