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Bitcoin-Miner, aufgepasst – Bidens Plan würde das US-Stromsystem neu gestalten

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Präsident Joe Biden hat große saubere Energie gefordert Investitionen um den Klimawandel einzudämmen und Arbeitsplätze zu schaffen. Am 8. September 2021 wird das Weiße Haus einen Bericht veröffentlicht produziert vom US-Energieministerium, das feststellte, dass Solarenergie bis 2050 bis zu 45 % der US-Stromversorgung erzeugen könnte, verglichen mit heute weniger als 4%. Joshua D. Rhodes, Energietechnologie- und Politikforscher an der University of Texas in Austin, erklärt, was nötig wäre, um dieses Ziel zu erreichen.

Warum ein so starker Fokus auf Solarenergie? Benötigt eine kohlenstoffarme Zukunft nicht viele Arten sauberer Energie?

Das Energieministerium Solar Futures Studie legt drei zukünftige Wege für das US-Netz dar: Business as usual; Dekarbonisierung, was eine massive Verlagerung auf kohlenstoffarme und kohlenstofffreie Energiequellen bedeutet; und Dekarbonisierung mit gesamtwirtschaftlicher Elektrifizierung von Aktivitäten, die jetzt mit fossilen Brennstoffen betrieben werden.

Es kommt zu dem Schluss, dass die beiden letztgenannten Szenarien etwa 1.050 bis 1.570 Gigawatt Solarstrom erfordern würden, was etwa 44 % bis 45 % des erwarteten Strombedarfs im Jahr 2050 decken würde. Perspektivisch entspricht ein Gigawatt Erzeugungskapazität etwa 3,1 m Sonnenkollektoren oder 364 große Windkraftanlagen.

Der Rest würde größtenteils aus einer Mischung anderer kohlenstoffarmer oder kohlenstofffreier Quellen stammen, darunter Windkraft, Kernkraft, Wasserkraft, Biokraft, Geothermie und Verbrennungsturbinen, die mit kohlenstofffreien synthetischen Brennstoffen wie Wasserstoff betrieben werden. Auch die Energiespeicherkapazität – Systeme wie große Installationen von Hochleistungsbatterien – würden in etwa so schnell wachsen wie die Solarenergie.

Ein Vorteil der Solarenergie gegenüber vielen anderen kohlenstoffarmen Technologien ist, dass die meisten der USA haben viel Sonnenschein. Wind, Wasserkraft und geothermische Ressourcen sind nicht so gleichmäßig verteilt: Es gibt große Zonen, in denen diese Ressourcen schlecht oder gar nicht vorhanden sind.

Die meisten Gebiete der USA können das ganze Jahr zumindest etwas Solarstrom erzeugen. Diese Karte zeigt die jährliche globale horizontale Einstrahlung – die Menge an Sonnenlicht, die auf eine horizontale Oberfläche auf dem Boden trifft. NREL

Eine stärkere Nutzung regionalspezifischer Technologien würde bedeuten, dass diese dort extrem dicht entwickelt werden, wo sie am häufigsten vorkommen. Außerdem müssten mehr Hochspannungsleitungen gebaut werden, um diese Energie über große Entfernungen zu transportieren, was die Kosten erhöhen und den Widerstand der Landbesitzer auf sich ziehen könnte.

Ist es möglich, bis 2050 45 % des US-Stroms aus Sonnenenergie zu erzeugen?

Ich denke, es wäre technisch möglich, aber nicht einfach. Es würde einen beschleunigten und anhaltenden Einsatz erfordern, der weitaus größer ist als das, was die USA bisher erreicht haben, selbst wenn die Kosten für Sonnenkollektoren ist dramatisch gefallen. Einige Regionen haben erreicht diese Wachstumsrate, wenn auch von niedrigen Ausgangspunkten und in der Regel nicht über lange Zeiträume.

Die Solar Futures Study schätzt, dass für die Erzeugung von 45 % des landesweiten Stroms aus Solarenergie bis 2050 etwa 1.600 Gigawatt Solarenergie eingesetzt werden müssten. Das sind 1.450% mehr als die 103 Gigawatt, die es sind heute in den USA installiert. Perspektivisch gibt es derzeit ca 1.200 Gigawatt Stromerzeugungskapazität aller Art am US-Stromnetz.

Der Bericht geht davon aus, dass 10-20% dieser neuen Solarkapazität für Privathaushalte und Unternehmen bereitgestellt werden. Der Rest wären große Installationen im Versorgungsmaßstab, hauptsächlich Sonnenkollektoren, sowie einige große solarthermische Systeme, die Spiegel verwenden, um die Sonne zu einem zentralen Turm zu reflektieren.

Angenommen, Solarstrom im Versorgermaßstab benötigt ungefähr 8 Hektar pro Megawatt, würde diese Erweiterung ca. 10,2 bis 11,5 Mio. Acres erfordern. Das ist ein Bereich grob so groß wie Massachusetts und New Jersey zusammen, obwohl es weniger als 0,5% der gesamten US-Landmasse ausmacht.

Ich denke, es lohnt sich, solche Ziele zu setzen, aber es ist gut, sie im Laufe der Zeit neu zu bewerten, um sicherzustellen, dass sie den umsichtigsten Weg darstellen.

Was sind die größten Hindernisse?

Meiner Ansicht nach besteht die größte Herausforderung darin, dass Veränderungen dieser Größenordnung einen nachhaltigen politischen Willen erfordern. Andere Probleme könnten den Fortschritt ebenfalls verlangsamen, einschließlich Engpässe von kritischen Solarmodulmaterialien wie Polysilizium, Handelsstreitigkeiten und wirtschaftliche Rezessionen. Aber die technischen Herausforderungen sind verstanden und ziemlich einfach.

Erdgas, Kohle und Öl fast bereitgestellt 80% des Primärenergieeinsatzes der US-Wirtschaft im Jahr 2020, einschließlich der Stromerzeugung. Ein Großteil davon durch kohlenstoffarme Quellen zu ersetzen, würde auch eine Umrüstung der meisten großen US-Energieunternehmen erfordern.

Diagramm, das den US-Energieverbrauch nach Kraftstoffart und Sektor zeigt.
Der Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft würde es erfordern, viel mehr Energie aus kohlenstoffarmen und kohlenstofffreien Quellen zu erzeugen und viele Aktivitäten zu elektrifizieren, die jetzt mit fossilen Brennstoffen betrieben werden. LLNL

Eine solche Verschiebung wird wahrscheinlich auf Widerstand stoßen, obwohl einige Energieunternehmen damit beginnen, so erweitern. Die Regierung von Biden plant, die Zahlung für sauberen Strom zu verwenden Programm, eine Bestimmung in der Budgetplan in Höhe von 3,5 Billionen US-Dollar im Kongress anhängig, um Anreize für Stromversorger zu schaffen, mehr Strom aus CO2-freien Quellen erzeugen.

Studien wie dieser Solarbericht gehen auch davon aus, dass viele unterstützende Infrastrukturen verfügbar sein werden, die für die Erfüllung ihrer Szenarien unerlässlich sind. Laut der Solar Futures Study müssten die USA ihre elektrische Übertragungskapazität um 60-90% erweitern, um den von ihnen angestrebten Ausbau der Solarenergie zu unterstützen.

Der Bau von Fernübertragungsleitungen ist in den USA sehr schwierig, insbesondere wenn sie Staatsgrenzen überschreiten, was ein massiver Solareinsatz bedeuten würde benötigen. Es sei denn, eine Agentur, wie z Eidgenössische Energieregulierungskommission, befugt ist, neue Übertragungsleitungen zu genehmigen, dürfte ein solcher Ausbau kaum möglich sein.

Eine mögliche Lösung gewinnt an Bedeutung: der Bau von Übertragungsleitungen entlang bestehender Wegerechten neben Autobahnen und Eisenbahnlinien, wodurch die Zustimmung zahlreicher privater Grundeigentümer vermieden werden muss.

Drei leuchtende Solartürme in der Wüste.
Die Solarthermieanlage Ivanpah in der kalifornischen Mojave-Wüste konzentriert die Sonnenenergie mithilfe von Spiegeln auf drei Sonnenkollektoren, die Wasser zum Betrieb von Dampfturbinen erhitzen. Jon G. Fuller, VWPics/Universal Images Group über Getty Images

Wie müsste sich das derzeitige System ändern, um so viel Solarstrom zu unterstützen?

Unser Stromnetz bezieht derzeit ca. 59% seines Stroms aus Kohle und Erdgas. Diese Ressourcen sind in der Regel wenn auch nicht immer, auf Anfrage erhältlich. Das bedeutet, dass die Unternehmen, wenn die Versorgungskunden mehr Leistung für ihre Beleuchtung oder Klimaanlagen benötigen, auf diese Art von Anlagen zurückgreifen können, um ihre Leistung zu steigern.

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Der Übergang zu einem von erneuerbaren Energien dominierten Netz erfordert, dass Versorgungsunternehmen und Energieregulierungsbehörden die alte Methode der Abstimmung von Angebot und Nachfrage überdenken. Ich denke, das Stromnetz der Zukunft wird ein viel höheres Übertragungsniveau, Energiespeicherung und Programme benötigen, die die Kunden ermutigen, die Zeiten, in denen sie Strom verbrauchen, auf Zeiten zu verschieben, in denen er am reichlichsten und günstigsten ist. Es wird auch eine viel stärkere Koordination zwischen den regionalen Stromnetzen Nordamerikas erfordern, die derzeit nicht gut konfiguriert sind ziehen um Strom nahtlos über weite Strecken.

All dies ist machbar und notwendig, wenn sich die USA für ein solarlastiges, dekarbonisiertes Stromnetz entscheiden, um den zukünftigen Bedarf kostengünstig zu decken.Die Unterhaltung

Dieser Artikel ist neu veröffentlicht von Die Unterhaltung unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das originaler Artikel.

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