史丹佛工程師:139個國家如何用100%的清潔能源並且能避免停電

出處 EcoWatch 作者 蔡丁貴 年份 2018/05/11
報告類型 能源新聞 分類 能源新聞 資料時間 2018年5月
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    可再生能源解決方案常常受到風、水和陽光產生的電力不一致性及能源需求波動的阻撓。史丹佛大學土木與環境工程教授Mark Z. Jacobson以及加州柏克萊大學和丹麥奧爾堡大學的同事們發現了幾種解決方案,使清潔的可再生能源足夠可靠,足以提供139個國家電力。
 
    Jacobson及其同事製定了2050年將139個國家過渡到100%清潔可再生能源的路線圖(roadmap),其中80%在2030年前完成。
研究的核心是將風能、水能、太陽能和儲能所提供的能源與預測2050年的需求相匹配。根據地理鄰近度和一些地緣政治關係,將139個國家(之前的研究已建立了能源路線圖)分為20個地區。
 
    研究人員依據兩個計算建模程式進行探討。第一個程式預測從2050年到2054年的全球天氣模式。由此進一步預測與天氣相關的能源產出數量,如陸上和海上風力渦輪機,屋頂和發電廠的太陽能光伏發電,聚光式太陽能發電站和太陽熱能發電站等。
然後,將第一個模型程式的數據與第二個模型結合起來,第二個模型將更穩定的電力來源(如地熱發電廠、潮汐和波浪設備、水力發電廠)以及熱能(如地熱儲層)所產生的能源納入其中。第二種模型還包括在能源過量時儲存的方式(如電力、熱、冷和氫氣儲存)。運用這兩種模型,該團隊能夠預測可產生多少能源,以及如何平衡能量波動以滿足需求。
 
    研究人員發現,單位能源成本(包括健康、氣候及能源成本)約為全球持續現有能源路徑的四分之一。這主要是消除了化石燃料的健康和氣候成本。這些大量節能數據來自避免開採、運輸和精煉化石燃料及從燃燒轉化為電力所需的能源,以及使用熱泵取代傳統加熱器和空調所致。
 
    完全基於清潔零排放之風力、水和太陽能的能源系統所面臨的最大挑戰之一就是以合理的成本及近乎完美的可靠度與供應和需求相匹配。
 
    實施路線圖仍然存在的挑戰是需要跨越政治邊界進行協調合作。鑑於地緣政治的複雜性,他們也在製定更小的路線圖來幫助個別城鎮,其中許多城鎮已經承諾實現100%的可再生能源。