Californien sigter mod at blive kulstoffri i 2045 – er det muligt?

Californiens guvernør Jerry Brown har underskrevet en ny lov, der påbyder, at den elektricitet, staten forbruger, ikke forårsager kulstofemissioner inden 2045.

Han udstedte også en bekendtgørelse, der går endnu længere:Den forpligter Californien til at "opnå kulstofneutralitet" over hele linjen og ikke kun for elproduktion inden 2045. Sammen, disse trin kodificerer Californiens igangværende overgang væk fra at stole på fossile brændstoffer til energi. Denne indsats er steget siden 2011, da Brown underskrev en anden lov, der forpligter staten til at hente en tredjedel af sin energi fra vedvarende kilder som vind- og solenergi inden 2020 - ikke inklusive store vandkraftdæmninger.

Baseret på mere end 30 års forskning relateret til solenergi, efter min vurdering, Californien kan opfylde lovens ambitiøse mål, så længe den fortsætter med at implementere programmer, der tilskynder til hurtig udvidelse af vedvarende energi i staten.

En vækstindustri

Den nye lov sætter faktisk flere mål frem for kun ét. Det forpligter Californien til at trække halvdelen af ​​sin elektricitet fra vedvarende kilder inden 2026, en andel, der ville stige til 60 procent i 2030.

For at tage det næste skridt, i stedet for at påbyde, at al strøm skal være vedvarende, statslige lovgivere etablerede et 100 procent "nul-kulstof"-mål. De definerede ikke dette udtryk, men det forstås som inkluderende vind- og solenergi, store vandkraftværker og andre kilder til elektricitet, der ikke genererer kuldioxid.

Sol- og vindelektricitet i brugsskala steg fra 3 procent i 2010 til 18 procent i 2017 i Californien, overskridelse af tidligere statsmål, hovedsagelig fordi solpriserne er faldet kraftigt de seneste år.

At være åben over for en bred vifte af teknologier gør det lettere og tilladt at nå 2045-målet, statssenator Kevin de Leon, det oprindelige lovforslags forfatter, at samle bred opbakning til lovforslaget.

Hvor tingene stod i 2017

Omkring 56 procent af den strøm, Californien genererede i 2017, kom fra kilder, der ikke udleder kulstof. Det sætter det mere end halvvejs mod dette nye mål i 2045.

Imidlertid, Diablo Canyon-fabrikken, Californiens sidste atomkraftværk, er planlagt til nedlukning i 2025, og ingen andre reaktorer er i gang. Denne lukning ville eliminere de 8,7 procent af statens kulstoffrie energi, der kom fra atomenergi.

Næsten alle de resterende 44 procent af statens elektricitet er i øjeblikket produceret ved afbrænding af naturgas, og stort set ingen kommer fra kul. At gå helt uden kulstof ville kræve udfasning af statens naturgaskraftværker.

Ud over vind- og solenergi, andre generationsmuligheder omfatter geotermisk, små atomreaktorer og kuldioxidbinding.

En særhed ved denne lovgivning er, at den kun beskæftiger sig med strøm i brugsskala. Det vil ikke udelukke private elproduktionsanlæg såsom dieselgeneratoren, som en landmand kan bruge til at pumpe vand. Det ville heller ikke tælle den strøm, der genereres af en husejers tagsolpaneler.

Når solen skinner

En komplikation er, at statens blanding af energikilder kan variere meget, selv fra den ene time til den anden.

Overvej, hvad der skete den 8. april, 2018, for eksempel. Det var en generelt solrig og blæsende søndag, med et relativt lavt elbehov. Om natten, omkring 40 procent af elektriciteten blev produceret fra vedvarende kilder. Men omkring middag den dag, mere end 80 procent kom fra vedvarende kilder, herunder storstilet vandkraft.

Hvis elektriciteten produceret fra disse vedvarende kilder ca. fordobles, da jeg vurderer det er nødvendigt for at nå 2045-målet, den strøm, der var til rådighed midt på dagen, ville langt overstige efterspørgslen efter elektricitet på det tidspunkt.

Denne udfordring skifter hen over året.

Den 24. juli og 25. juli 2018, Californiere blev bedt om frivilligt at bruge mindre strøm mellem kl. og kl. for at undgå udfald på grund af varmt vejr. Priserne steg med mere end en faktor 10, med til at holde efterspørgslen inden for udbuddet.

På de dage, vedvarende elektricitet dækkede aldrig halvdelen af ​​efterspørgslen efter strøm.

Balanceakt

På grund af denne grad af variabilitet, at være stærkt afhængig af vedvarende energi vil kræve rigelig energilagring og store investeringer i netbaseret teknologi.

I dag, den forventede efterspørgsel efter elektricitet er afbalanceret af den uafhængige systemoperatør, en enhed, der kontrollerer strømmen af ​​elektricitet på nettet og vælger de laveste tilgængelige elektricitetskilder.

Pumpet vandopbevaring, elektricitet genereret fra vand pumpet til et reservoir, er statens mest almindelige form for opbevaring i dag. Selvom det er begrænset til steder med store dæmninger, mængden af ​​energi lagret på denne måde kunne øges i Californien, som for nylig foreslået for Hoover Dam.

Store lithium-ion-batterier bliver mere overkommelige og begynder nu at blive implementeret på brugsskalaen. Da batteri- og solcellepriserne falder, det kan blive attraktivt at afbryde nettet og bruge elektricitet genereret af et solcelleanlæg og lagret af et batteri.

Lavere batteriomkostninger ansporer også salget af flere elbiler. Ideelt set disse køretøjer kan blive opladet på tidspunkter, hvor elektriciteten er rigelig og billig. I 2045, Jeg tror, ​​de kunne være med til at gøre nettet mere stabilt.

Andre muligheder er ved at blive tilgængelige. Et eksempel er lagring af trykluft i brugsskala, hvor energi lagres som trykluft.

Og der er stigende interesse for solvarmeanlæg, som genererer elektricitet fra sollys varme og bruger højtemperaturlagring til at fortsætte med at generere elektricitet efter solen er gået ned.

The University of California Merced and many other wholesale electricity customers are saving money by using thermal storage. They chill water when rates are low and use the chilled water for air conditioning when electricity prices are high.

Wiggle room

Because California's new law does not require that every watt be generated within California's borders, utilities could keep buying electricity from nearby states, as long as they verify its origins are in keeping with the new law's requirements.

And because the law does not define "zero-carbon, " it provides flexibility in how the state can meet this new target.

For eksempel, California would allow the continued operation of natural gas plants when their output is coupled with purchase of renewable energy certificates, credits issued for the generation of renewable electricity that may be sold, from a utility that generates solar or wind power.

These credits arise through several kinds of arrangements. Perhaps the most common is through rooftop solar systems. Small-scale solar energy supplied about 5 percent of California's electricity in 2017. It is likely to grow because of California's mandate for solar panels on most new homes, starting in 2020.

In assessing whether the goal of going zero-carbon by 2045 is realistic or not, it is worth considering that solar energy has grown for years at a pace that far exceeded projections thanks to technological progress, government policies like California's new law, market forces and the public's demand for renewable energy.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.