2030年,美国50%经济将依靠可再生能源发电,怎么做到?

  美国对可再生能源的利用有史以来第一次超过了煤炭,这是实现能源多样化的一个重要里程碑。

  为了打造一个廉价、丰富和无处不在的能源的未来,必须多项技术共同突破,包括风能、太阳能、地热、水力发电、核能和地方电网等方面。

  美国表示,到2030年,国内超过50%的经济运行将依靠可再生能源发电。

  那么,当下美国将如何快速实现“全电气化、可再生能源经济”?

  要想回答这个问题,无外乎两个思路,其一,能源如何产生?其二,能源如何利用?

  能源生产未来几十年,我们的世界将需要比今天多得多的能源。

  新兴国家的工业和技术繁荣带来了数十亿的高需求能源消费者,他们现在和美国及欧洲的消费者一样,对能源有着大量的需求。

  到2030年,中国的能源消耗预计将翻一番,印度也紧随其后。

  在我们这个“线性且稀缺”的化石燃料世界里,对能源需求飙升,意味着更多的环境破坏,更高的价格,以及加剧的地缘政治紧张局势。

  幸运的是,全球化和指数思维方式提供了另一种选择——与其把馅饼越切越薄,不如烤更多的馅饼!

  也就是说,价格较高的碳氢化合物燃料促使市场大力投资替代能源。这样一来,电池、太阳能、风能、地热,甚至核聚变技术得以进步,为人类开创了一个全新的未来——我们可以从煤炭、石油和天然气转向可再生能源,最终实现全电气化经济。

  我们向可再生能源的快速转型将完全由经济驱动。

  从2010年到2017年,美国公用事业范围的太阳能光伏发电成本下降至原来的1/5——每千瓦从5-6美元降至仅1-2美元。价格暴跌的唯一制约因素是技术,而不是资源本身。

  可再生能源的终极优势——来源免费。在今天的化石燃料市场,到目前为止,最大的成本是商品本身,即煤、石油或天然气。但可再生能源却恰恰相反,想想我们所需要的商品:太阳能、风能、核能(在很大程度上)和水力发电都是免费的。

  接下来,突破技术壁垒是关键!可再生能源的生产商承担的所有成本仅在于建设和维护利用这些可再生能源发电的基础设施。因此,围绕这些资源的最大商业机会主要是通过改进技术来获得的,而技术进步的速度正在加快。

  像通用电气这样的公司正在向微电网和智能电网投资数亿美元,这将加速电力资源普及化。SunRun、Sun Power和Sunnova Energy Corp等几家太阳能公司正在大幅提高太阳能电池的生产及安装效率。

  那么我们的能源是如何利用的呢?

  能源利用

  目前,交通运输大约占美国总能源消耗的28%,然而,几乎没有一种交通工具全部依靠电动,这恰是美国电气化最大的发展机会。可再生能源的发展压低了电力价格,市场的电气化应用将有更多可能。

  虽然目前美国经济中只有20.5%依靠电气化,但到2030年,这一数字有可能跃升至50%以上。

  但怎样才能实现呢?

  因为在交通、工业、商业和住宅这几大高耗能领域中有令人兴奋的创新。

  这些行业在不同程度上代表着电气化发展的潜力,是我们在未来10年内实现50%可再生能源经济的途径:

  交通:使交通部门(占据目前能源使用的29%)转向可再生能源电力

  汽车:电动汽车每英里运行成本更低,需要的维护更少,显示出更卓越的耐用性,并且比内燃机驱动的汽车拥有更少的可移动部件(电动汽车的部件少于200个,而汽油驱动的汽车的部件则多于1000个)。

  最终,当一种产品更便宜、更好时,消费者行为就会改变。

  2018年,电动汽车仅占美国个人汽车市场的2%。

  我们即将见证未来十年个人和商用汽车的大规模电气化。

  但车耗能源仅占所有交通能源消耗的63%,剩下的37%被航空和货运使用。

  航空:今年的巴黎航展见证了电动商用飞机的诞生,易捷航空宣布与初创企业莱特电气合作,推出了一批电动飞机(飞行距离略小于300英里)。

  卡车运输:在大型地面运输领域,特斯拉自诩其电动卡车每年可以节省10万美元的燃料成本。

  像超级高铁(Hyperloop)和地下隧道网络(Boring Company)这样的项目减少了我们对长途客运和货运航空旅行的依赖,像虚拟现实(VR)这样的指数型技术将很快开始间接地减少我们对旅行的需求。

  工业:使工业部门(占当前能源使用的32%)转向可再生能源电力

  除了电灯和空调等显而易见的领域之外,还有几个工业过程在大规模地用电。

  以铝生产为例,这是一项比较现代的发明,最早可追溯到1886年,从铝土矿中提取铝需要高压电流。目前,最好的冶炼厂生产一公斤铝需要大约13千瓦时的电力。(作为参考,美国普通家庭平均每天需要29千瓦时的电力。)

  还有合成气体的产生,更不用说碳基聚合物和聚集体,它们的生产都需要消耗大量的电力。

  未来的先进材料经济将需要更高比例的电力能源。

  商业和住宅:将商业和住宅部门(占当前能源使用的38%)转向可再生能源电力

  目前,几乎一半的商业和住宅部门都使用电力资源——因为经济实惠!

  过去,这一领域几乎所有的能源都来自化石燃料。根据美国能源信息署的报告,随着电价持续下跌,家庭用电量也相应增加。

  随着可再生能源和融合技术的成本继续降低,商业和住宅用电量只会飙升。

  总结

  如果我们假设交通、工业、商业和住宅的能源利用率保持现在的水平,美国未来10年有望实现可再生能源电气化50%以上的目标。

  到2030年,电动运输将提升到66%,这意味着电力经济总量将达到19.3%。

  下一个目标:如果工业部门中有另外30%实现电气化,那么保守地说,这个数字每年要增长3%,这将使美国的电气化经济总量再增加7.1%。

  目前,住宅和商业部门正逐步走上全面电气化的道路。随着转型速度的不断加快,在短短10年内,住宅和商业部门将有62%使用可再生能源发电。这相当于美国能源消耗总量的23.6%。

  总的来说,这些巨大的转变代表了50%的可再生能源经济,以及美国电气化在短短10年内110%的增长。

  本文作者:彼得•戴曼迪斯(Peter Diamandis)博士

  彼得•戴曼迪斯(Peter Diamandis)博士被《财富》杂志评为世界上最伟大的50位领导人之一。他是奇点大学(Singularity University)的执行创始人。奇点大学是硅谷的一家机构,为世界各国领导人提供指数级增长技术方面的咨询。

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2030年,美国50%经济将依靠可再生能源发电,怎么做到?

发布时间:2019-08-20   来源:世界科学

  美国对可再生能源的利用有史以来第一次超过了煤炭,这是实现能源多样化的一个重要里程碑。

  为了打造一个廉价、丰富和无处不在的能源的未来,必须多项技术共同突破,包括风能、太阳能、地热、水力发电、核能和地方电网等方面。

  美国表示,到2030年,国内超过50%的经济运行将依靠可再生能源发电。

  那么,当下美国将如何快速实现“全电气化、可再生能源经济”?

  要想回答这个问题,无外乎两个思路,其一,能源如何产生?其二,能源如何利用?

  能源生产未来几十年,我们的世界将需要比今天多得多的能源。

  新兴国家的工业和技术繁荣带来了数十亿的高需求能源消费者,他们现在和美国及欧洲的消费者一样,对能源有着大量的需求。

  到2030年,中国的能源消耗预计将翻一番,印度也紧随其后。

  在我们这个“线性且稀缺”的化石燃料世界里,对能源需求飙升,意味着更多的环境破坏,更高的价格,以及加剧的地缘政治紧张局势。

  幸运的是,全球化和指数思维方式提供了另一种选择——与其把馅饼越切越薄,不如烤更多的馅饼!

  也就是说,价格较高的碳氢化合物燃料促使市场大力投资替代能源。这样一来,电池、太阳能、风能、地热,甚至核聚变技术得以进步,为人类开创了一个全新的未来——我们可以从煤炭、石油和天然气转向可再生能源,最终实现全电气化经济。

  我们向可再生能源的快速转型将完全由经济驱动。

  从2010年到2017年,美国公用事业范围的太阳能光伏发电成本下降至原来的1/5——每千瓦从5-6美元降至仅1-2美元。价格暴跌的唯一制约因素是技术,而不是资源本身。

  可再生能源的终极优势——来源免费。在今天的化石燃料市场,到目前为止,最大的成本是商品本身,即煤、石油或天然气。但可再生能源却恰恰相反,想想我们所需要的商品:太阳能、风能、核能(在很大程度上)和水力发电都是免费的。

  接下来,突破技术壁垒是关键!可再生能源的生产商承担的所有成本仅在于建设和维护利用这些可再生能源发电的基础设施。因此,围绕这些资源的最大商业机会主要是通过改进技术来获得的,而技术进步的速度正在加快。

  像通用电气这样的公司正在向微电网和智能电网投资数亿美元,这将加速电力资源普及化。SunRun、Sun Power和Sunnova Energy Corp等几家太阳能公司正在大幅提高太阳能电池的生产及安装效率。

  那么我们的能源是如何利用的呢?

  能源利用

  目前,交通运输大约占美国总能源消耗的28%,然而,几乎没有一种交通工具全部依靠电动,这恰是美国电气化最大的发展机会。可再生能源的发展压低了电力价格,市场的电气化应用将有更多可能。

  虽然目前美国经济中只有20.5%依靠电气化,但到2030年,这一数字有可能跃升至50%以上。

  但怎样才能实现呢?

  因为在交通、工业、商业和住宅这几大高耗能领域中有令人兴奋的创新。

  这些行业在不同程度上代表着电气化发展的潜力,是我们在未来10年内实现50%可再生能源经济的途径:

  交通:使交通部门(占据目前能源使用的29%)转向可再生能源电力

  汽车:电动汽车每英里运行成本更低,需要的维护更少,显示出更卓越的耐用性,并且比内燃机驱动的汽车拥有更少的可移动部件(电动汽车的部件少于200个,而汽油驱动的汽车的部件则多于1000个)。

  最终,当一种产品更便宜、更好时,消费者行为就会改变。

  2018年,电动汽车仅占美国个人汽车市场的2%。

  我们即将见证未来十年个人和商用汽车的大规模电气化。

  但车耗能源仅占所有交通能源消耗的63%,剩下的37%被航空和货运使用。

  航空:今年的巴黎航展见证了电动商用飞机的诞生,易捷航空宣布与初创企业莱特电气合作,推出了一批电动飞机(飞行距离略小于300英里)。

  卡车运输:在大型地面运输领域,特斯拉自诩其电动卡车每年可以节省10万美元的燃料成本。

  像超级高铁(Hyperloop)和地下隧道网络(Boring Company)这样的项目减少了我们对长途客运和货运航空旅行的依赖,像虚拟现实(VR)这样的指数型技术将很快开始间接地减少我们对旅行的需求。

  工业:使工业部门(占当前能源使用的32%)转向可再生能源电力

  除了电灯和空调等显而易见的领域之外,还有几个工业过程在大规模地用电。

  以铝生产为例,这是一项比较现代的发明,最早可追溯到1886年,从铝土矿中提取铝需要高压电流。目前,最好的冶炼厂生产一公斤铝需要大约13千瓦时的电力。(作为参考,美国普通家庭平均每天需要29千瓦时的电力。)

  还有合成气体的产生,更不用说碳基聚合物和聚集体,它们的生产都需要消耗大量的电力。

  未来的先进材料经济将需要更高比例的电力能源。

  商业和住宅:将商业和住宅部门(占当前能源使用的38%)转向可再生能源电力

  目前,几乎一半的商业和住宅部门都使用电力资源——因为经济实惠!

  过去,这一领域几乎所有的能源都来自化石燃料。根据美国能源信息署的报告,随着电价持续下跌,家庭用电量也相应增加。

  随着可再生能源和融合技术的成本继续降低,商业和住宅用电量只会飙升。

  总结

  如果我们假设交通、工业、商业和住宅的能源利用率保持现在的水平,美国未来10年有望实现可再生能源电气化50%以上的目标。

  到2030年,电动运输将提升到66%,这意味着电力经济总量将达到19.3%。

  下一个目标:如果工业部门中有另外30%实现电气化,那么保守地说,这个数字每年要增长3%,这将使美国的电气化经济总量再增加7.1%。

  目前,住宅和商业部门正逐步走上全面电气化的道路。随着转型速度的不断加快,在短短10年内,住宅和商业部门将有62%使用可再生能源发电。这相当于美国能源消耗总量的23.6%。

  总的来说,这些巨大的转变代表了50%的可再生能源经济,以及美国电气化在短短10年内110%的增长。

  本文作者:彼得•戴曼迪斯(Peter Diamandis)博士

  彼得•戴曼迪斯(Peter Diamandis)博士被《财富》杂志评为世界上最伟大的50位领导人之一。他是奇点大学(Singularity University)的执行创始人。奇点大学是硅谷的一家机构,为世界各国领导人提供指数级增长技术方面的咨询。

      关键词:电力, 可再生能源,发电


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