如何将转换为100％的可再生能源

应对持续气候变化，消除空气污染死亡率，创造就业机会和稳定能源价格的一种潜在方法是将世界上的整个能源基础设施转换为清洁可再生能源。

这是一项艰巨的挑战。但是现在，在一项新的研究中，斯坦福大学土木与环境工程教授Mark Z. Jacobson及其同事，包括加州大学伯克利分校的研究员Mark Delucchi，首先概述了50个州中每个州如何通过2050. 50个州的计划要求对基础设施和我们目前消耗能源的方式进行积极的改变，但表明通过大规模实施现有技术，转换在技术和经济上都是可能的。

“主要的障碍是社会，政治和让产业发生变化。克服障碍的一种方法是告知人们可能的事情，”雅各布森说，他也是斯​​坦福森林环境研究所的高级研究员。 Precourt能源研究所。“通过证明它在技术和经济上的可行性，这项研究可以减少大规模转型的障碍。”

该研究发表在能源与环境科学的在线版上。

雅各布森和他的同事们首先仔细研究了每个州目前的能源需求，以及到2050年这些需求将如何在常规条件下发生变化。为了全面了解每个州的能源使用情况，检查了四个部门的能源使用情况：住宅，商业，工业和运输。

对于每个部门，他们随后分析了当前燃料消耗量 - 煤，石油，天然气，核能，可再生能源 - 并计算了燃料需求，如果所有燃料使用都被电力取代。这是一个非常具有挑战性的步骤 - 它假设道路上的所有汽车都变成了电动汽车，家庭和工业转变为完全电气化的加热和冷却系统。但雅各布森表示，他们的计算基于整合现有技术，节能效果显着。

“当我们在所有50个州实现这一目标时，我们看到到2050年终端用电总需求减少了39%，”雅各布森说。“通过提高基础设施的效率，可以获得大约6个百分点，但大部分是由于更换电流源和燃烧能源与电力的使用。”

下一步涉及了解如何为新电网供电。研究人员专注于使用可再生能源 - 风能，太阳能，地热能，水力发电以及少量的潮汐和波浪 - 来满足每个州的新电力需求。

他们分析了每个州的阳光照射情况，以及有多少朝南，无阴影的屋顶可以容纳太阳能电池板。他们开发并咨询了风图，并确定了当地的海上风力涡轮机是否可行。只有13个州才能以合理的成本获得地热能。该计划几乎不需要新的水电大坝，但确实可以通过提高现有水坝的效率来解决能源问题。

该报告列出了每个州到2030年实现80%转变的个别路线图，以及到2050年完全转换。雅各布森说，有几个州已经在路上。例如，华盛顿州可以相对快速地转向全部可再生能源，这要归功于其现有70%以上的电力来自现有的水力发电。如果华盛顿100%通电，这相当于该州大约35%的通用权力; 风和太阳能可以填补剩余的大部分。

爱荷华州和南达科他州也处于有利地位，因为它们已经从风力发电中产生了近30%的电力。加州是雅各布森在纽约之后第二个单一州可再生能源路线图的焦点，已经采纳了他的一些小组的建议，并计划到2030年将60%的可再生能源电气化。

该计划要求在太阳能电池板或风力涡轮机中覆盖不超过0.5%的任何州的土地。改变的前期成本将是巨大的，但风和阳光是免费的。因此，随着时间推移的总成本将大致等于化石燃料基础设施，维护和生产的价格。

“当你考虑到健康和气候成本 - 以及化石燃料的价格上涨 - 风，水和太阳能是传统系统成本的一半，”雅各布森说。“这种规模的转换也将创造就业机会，稳定燃料价格，减少与污染相关的健康问题，并消除的排放。转换几乎没有什么不利因素，至少基于这种科学。”

雅各布森表示，如果完全按照他的计划进行转换，空气污染的减少可以防止每年因空气污染相关原因死亡的大约63,000名人死亡。它还将消除对化石燃料产生的温室气体的排放，否则到2050年每年将耗费3.3万亿美元。