Mười hai tháng sau, lưới điện của bang, trong khi nó được cải thiện, Vẫn dễ bị tổn thương Mất điện do thời tiết.

Andrew Dessler, giáo sư khoa học khí quyển tại Đại học Texas A&M, cho biết: “Nếu chúng ta gặp phải một cơn bão khác trong năm nay, như Urey vào năm 2021, thì lưới điện sẽ lại đi xuống. “Điều này vẫn còn quá rủi ro đối với chúng tôi.”

Bây giờ, nghiên cứu gần đây Nó cho thấy rằng tình trạng mất điện trên toàn quốc – có thể kể cả trong các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt – có thể tránh được bằng cách chuyển sang sử dụng năng lượng tái tạo, sạch 100%, chẳng hạn như năng lượng mặt trời, gió và nước.

Marc Jacobson, tác giả chính của bài báo và là giáo sư về kỹ thuật dân dụng và môi trường tại Đại học Stanford cho biết: “Về mặt kỹ thuật và kinh tế, chúng ta có 95% công nghệ chúng ta cần để biến đổi mọi thứ ngày nay. Gió, nước và năng lượng mặt trời đã chiếm khoảng 1/5 lượng điện của cả nước, mặc dù sự chuyển đổi đầy đủ trong nhiều lĩnh vực còn chậm.

Nghiên cứu chỉ ra rằng việc chuyển đổi sang các nguồn năng lượng tái tạo cũng sẽ làm giảm nhu cầu năng lượng, giảm chi phí tiêu dùng, tạo ra hàng triệu việc làm mới và cải thiện sức khỏe của người dân.

Trong nhiều năm, một số người đã bày tỏ nghi ngờ về tính khả thi của việc áp dụng năng lượng tái tạo trên quy mô lớn, do chi phí của chúng. Nhưng Dessler nói rằng mặc dù năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng đắt đỏ cách đây 10 năm, nhưng Một trong những giá rẻ nhất hiện nay.

Dessler, người không tham gia nghiên cứu, cho biết: “Hiểu biết của nhiều người về năng lượng tái tạo đã trở nên rất lạc hậu.

Năng lượng gió cũng có thể rất hiệu quả và tiết kiệm một nửa năng lượng của Texas vào một số ngày – một sự thật khiến Dessler podcaster ngạc nhiên Joe Rogan Khi anh ấy xuất hiện với tư cách khách mời trong tập thứ Năm của “Trải nghiệm Joe Rogan”.

“Mặt trời và gió là những nguồn năng lượng rẻ nhất hiện có,” Dessler nói. “Mọi người dường như không hiểu điều đó, và họ cũng không hiểu rằng chúng tôi biết cách tạo ra một lưới điện đáng tin cậy chủ yếu dựa vào năng lượng tái tạo.”

Trong nghiên cứu mới nhất, Jacobson và các đồng nghiệp chỉ ra cách đáp ứng nhu cầu năng lượng cứ sau 30 giây trên khắp Hoa Kỳ mà không mất điện ở một quốc gia xanh hơn, đông dân hơn vào năm 2050 và 2051.

Trong mô phỏng, hãy tưởng tượng rằng tất cả các phương tiện đều chạy bằng điện hoặc chạy bằng pin nhiên liệu hydro. Máy bơm nhiệt điện, máy nước nóng, tuabin gió và các tấm pin mặt trời đã thay thế các giải pháp thay thế nhiên liệu hóa thạch. Nhóm nghiên cứu cũng bao gồm các nguồn năng lượng nhiệt mới nhưng không có nhà máy thủy điện mới.

Họ đã lập mô hình ổn định mạng trên khắp Hoa Kỳ tiếp giáp, bao gồm dữ liệu từ Mô hình Ô nhiễm không khí, Khí hậu và Thời tiết, bao gồm các yếu tố khí hậu và các kiểu thời tiết điển hình về mặt thống kê xảy ra ở một khu vực nhất định. Sử dụng dữ liệu tiêu thụ năng lượng từ Cơ quan Quản lý Thông tin Năng lượng, nhóm đã mô phỏng các yêu cầu năng lượng cho năm 2050-2051. Nguồn cung cấp phải bằng với nhu cầu điện sau mỗi 30 giây, nếu không mô hình sẽ bị đóng.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng nhu cầu năng lượng thực tế đã giảm đáng kể chỉ bằng cách chuyển sang các nguồn tài nguyên tái tạo, có hiệu quả hơn. Đối với toàn nước Mỹ, tổng nhu cầu năng lượng cho mục đích sử dụng cuối cùng đã giảm khoảng 57%. Chi phí năng lượng bình quân đầu người hàng năm cho các hộ gia đình thấp hơn khoảng 63% so với kịch bản “kinh doanh như bình thường”.

Anna Katharina von Kreland, đồng tác giả và là một ứng cử viên tiến sĩ tại phòng thí nghiệm của Jacobson cho biết: “Mọi thứ chúng tôi hiện đang làm với nhiên liệu hóa thạch sẽ được thực hiện với công nghệ chạy bằng điện. “Lượng năng lượng cần thiết để thực hiện các hoạt động, chủ yếu để cung cấp năng lượng cho ánh sáng hoặc cung cấp nhiên liệu cho các quá trình công nghiệp, sẽ thực sự giảm đi nếu bạn sử dụng nguồn điện hiệu quả hơn.”

Trong một sự kiện thời tiết khắc nghiệt, nhu cầu năng lượng thấp hơn là rất quan trọng để giúp giữ cho lưới điện trực tuyến. Ở Texas, một quá trình chuyển đổi xanh hoàn toàn sẽ làm giảm 56% nhu cầu năng lượng sử dụng cuối cùng hàng năm. Nó cũng làm giảm tải cao điểm hoặc lượng điện năng lớn nhất mà người ta kéo từ lưới điện tại một thời điểm. Jacobson nói rằng nhiều ngôi nhà cũng sẽ có kho lưu trữ riêng và sẽ không cần phụ thuộc nhiều vào mạng.

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng việc kết nối các lưới điện từ các khu vực địa lý khác nhau có thể làm cho hệ thống điện đáng tin cậy hơn và giảm chi phí. Gió có nhiều khả năng thổi ở những khu vực rộng lớn hơn, hoặc chiếu ánh nắng mặt trời hoặc chạy thủy điện ở những nơi khác, điều này có thể giúp lấp đầy bất kỳ khoảng trống nào trong nguồn cung cấp.

“Sự gián đoạn đối với năng lượng tái tạo đang giảm dần khi bạn nhìn vào các khu vực ngày càng lớn hơn,” Dessler nói. “Nếu trời không có gió ở Texas, thì ở Iowa có thể có gió. Trong trường hợp đó, chúng có thể sản xuất quá mức năng lượng và có thể sạc một phần năng lượng bổ sung cho chúng ta.”

Nghiên cứu báo cáo rằng chi phí cho mỗi đơn vị năng lượng ở Texas thấp hơn 27 phần trăm khi được kết nối với lưới điện Trung Tây so với khi chúng bị cô lập, như hiện tại.

“Nhìn chung, chúng tôi thấy rằng nó sẽ ít tốn kém hơn, đáng tin cậy hơn và sử dụng năng lượng tốt hơn nếu chúng tôi mở rộng kết nối liên kết,” von Kruland nói. thêm mặc dù “Ngay cả khi mỗi bang đều là đảo, thì vẫn có thể sử dụng 100% nước từ gió và năng lượng mặt trời ở mỗi bang. “

Trong suốt mùa đông Texas, Jacobson nói rằng các tuabin gió được bảo dưỡng đúng cách cũng sẽ giúp duy trì nguồn cung cấp điện. Trong đợt lạnh tháng 2 năm 2021, một số tuabin gió bị đóng băng đã phải ngừng hoạt động do thiếu thiết bị khử băng. (Than, khí đốt và tài nguyên hạt nhân đóng quá từ việc đóng băng trực tiếp thiết bị và góp phần làm giảm điện năng nhiều hơn.)

Jacobson nói: “Vào những ngày trời lạnh, bạn có gió lớn, đó thực sự là một tin tốt vì khi trời lạnh, bạn có nhu cầu sưởi ấm. “Bạn thực sự nhận được nhiều năng lượng hơn vào những ngày lạnh giá.”

Trong mùa đông, ánh sáng mặt trời thấp có thể làm cho các tấm pin mặt trời trở nên vô dụng. Trong trường hợp này, tuabin gió và các tấm pin mặt trời là nguồn năng lượng bổ sung cho nhau. Nếu cả hai đều thất bại tại một thời điểm nào đó, một nguồn năng lượng khác có thể bắt đầu, chẳng hạn như năng lượng địa nhiệt hoặc thủy điện.

Pin cũng được sử dụng để cung cấp năng lượng khi năng lượng mặt trời hoặc năng lượng gió thấp, nhưng nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng pin sử dụng lâu không cần thiết hoặc không có lợi cho sự ổn định của lưới điện. Nhiều loại pin 4 giờ hiện có trên thị trường có thể được kết nối để lưu trữ lâu dài, chẳng hạn như khi cúp điện. Phát hiện này đặc biệt hữu ích vì công nghệ pin lâu dài có thể vẫn còn tương đối xa mới có thể tiếp cận thị trường.

Dessler nói: “Thật là sai lầm khi nghĩ rằng năng lượng tái tạo là không đáng tin cậy vì bạn không nghĩ đến năng lượng tái tạo. “Bạn nghĩ về chúng như một phần của hệ thống. Một lưới điện ổn định có nhiều năng lượng tái tạo cũng sẽ có công suất không đổi có thể triển khai sẽ phục hồi khi năng lượng tái tạo ở mức thấp.”

Mô phỏng của nhóm cũng đề xuất tình trạng mất điện ở California, chẳng hạn như Những người vào tháng 8 năm 2020, với chi phí thấp. Việc lắp đặt thêm tuabin gió ngoài khơi trong mùa hè có thể tiết kiệm năng lượng, bao gồm cả việc làm mát các tòa nhà. Chuyển sang tất cả các loại năng lượng sạch, tái tạo có thể làm giảm 60% nhu cầu năng lượng của California.

Ngoài việc cải thiện sự ổn định của mạng, nghiên cứu cho thấy việc vận hành một mạng sạch, có thể tái tạo có thể tạo ra gần 5 triệu việc làm toàn thời gian dài hạn, từ xây dựng đến sản xuất cho đến việc làm gián tiếp trong các công ty. Các hệ thống này cũng sẽ tạo ra không khí sạch hơn, có thể làm giảm 53.000 người tử vong do ô nhiễm hàng năm và giảm bệnh tật liên quan đến ô nhiễm cho hàng triệu người vào năm 2050.

Robert Howarth, giáo sư tại Đại học Cornell, người không tham gia nghiên cứu, cho biết: “Đây là một nghiên cứu rất quan trọng. “Các ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch tiếp tục tranh luận rằng năng lượng tái tạo là một thử nghiệm nguy hiểm, và độ ổn định và độ tin cậy của lưới điện sẽ tiếp tục phụ thuộc một phần vào nhiên liệu hóa thạch.

Nghiên cứu trước đây của Jacobson vào năm 2015 về sự chuyển đổi lớn của năng lượng tái tạo chỉ trích Từ một số trong cộng đồng khoa học. Hơn 20 nhà nghiên cứu đã xuất bản nghiên cứu Trích dẫn những lo ngại về việc không đủ các kỹ thuật và giả định lập mô hình. Một giả định có vấn đề là các đập thủy điện hiện có có thể thúc đẩy sản xuất năng lượng của chúng. Jacobson đã kiện tác giả chính Christopher Clack vì tội phỉ báng nhưng rút đơn kiện.

Jacobson cho biết, nghiên cứu mới này có tính đến những lời chỉ trích trước đây, sửa đổi các giả định, thử nghiệm mô hình trong nhiều điều kiện khác nhau và kết hợp dữ liệu đã có từ nghiên cứu năm 2015. cho đến nay, “ông nói.

Dessler nói Ông không tin rằng kết quả của nghiên cứu này là “hoàn toàn gây tranh cãi”, Nó tuyên bố rằng về mặt lý thuyết, một mạng lưới tái tạo, sạch 100% là khả thi.

“Rõ ràng, nó sẽ chỉ hoạt động vì có rất nhiều năng lượng tái tạo có sẵn trên hành tinh. Chỉ từ quan điểm vật lý, không có hạn chế cơ bản nào ở đây”, ông nói. “Hạn chế là chính trị. Bạn phải thu hút mọi người đến với nhau và quyết định làm điều đó, và điều đó thực sự khó khăn.”

Trong thời gian lạnh giá vào tháng 2 năm 2021, cựu Thống đốc Texas Rick Perry nói rằng người dân Texas sẽ dành nhiều thời gian hơn trong thời tiết lạnh giá và không có điện để “ngăn chính phủ liên bang ngừng hoạt động kinh doanh của họ” và các nhà dân chủ đã cản trở người muốn đề xuất các quy định mới.

Khoảng 15 bang, vùng lãnh thổ và hơn 180 thành phố đã đưa ra các chính sách nhằm tăng lượng điện tái tạo, nhưng Jacobson hy vọng những phát hiện như thế này sẽ giúp các nhà hoạch định chính sách tự tin thông qua luật và chính sách để chuyển đổi nhanh hơn. Các nghiên cứu trước đây của Jacobson và làm việc thông qua tổ chức phi lợi nhuận của anh ấy giải pháp dự án Giúp lập các kế hoạch sáng suốt như Giao dịch mới màu xanh lá cây và cơ quan lập pháp tiểu bang.

“Chúng tôi cần một quá trình chuyển đổi thực sự nhanh chóng 80% [of clean energy] vào năm 2030 và 100% càng sớm càng tốt sau đó, Jacobson nói. “Thực sự cần một nỗ lực quy mô lớn giữa rất nhiều người để giải quyết vấn đề này. Không phải một nghiên cứu khoa học nào sẽ giải quyết được vấn đề.”