2030年,美國50%經濟將依靠可再生能源發電,怎么做到?

  美國對可再生能源的利用有史以來第一次超過了煤炭,這是實現能源多樣化的一個重要里程碑。

  為了打造一個廉價、豐富和無處不在的能源的未來,必須多項技術共同突破,包括風能、太陽能、地熱、水力發電、核能和地方電網等方面。

  美國表示,到2030年,國內超過50%的經濟運行將依靠可再生能源發電。

  那么,當下美國將如何快速實現“全電氣化、可再生能源經濟”?

  要想回答這個問題,無外乎兩個思路,其一,能源如何產生?其二,能源如何利用?

  能源生產未來幾十年,我們的世界將需要比今天多得多的能源。

  新興國家的工業和技術繁榮帶來了數十億的高需求能源消費者,他們現在和美國及歐洲的消費者一樣,對能源有著大量的需求。

  到2030年,中國的能源消耗預計將翻一番,印度也緊隨其后。

  在我們這個“線性且稀缺”的化石燃料世界里,對能源需求飆升,意味著更多的環境破壞,更高的價格,以及加劇的地緣政治緊張局勢。

  幸運的是,全球化和指數思維方式提供了另一種選擇——與其把餡餅越切越薄,不如烤更多的餡餅!

  也就是說,價格較高的碳氫化合物燃料促使市場大力投資替代能源。這樣一來,電池、太陽能、風能、地熱,甚至核聚變技術得以進步,為人類開創了一個全新的未來——我們可以從煤炭、石油和天然氣轉向可再生能源,最終實現全電氣化經濟。

  我們向可再生能源的快速轉型將完全由經濟驅動。

  從2010年到2017年,美國公用事業范圍的太陽能光伏發電成本下降至原來的1/5——每千瓦從5-6美元降至僅1-2美元。價格暴跌的唯一制約因素是技術,而不是資源本身。

  可再生能源的終極優勢——來源免費。在今天的化石燃料市場,到目前為止,最大的成本是商品本身,即煤、石油或天然氣。但可再生能源卻恰恰相反,想想我們所需要的商品:太陽能、風能、核能(在很大程度上)和水力發電都是免費的。

  接下來,突破技術壁壘是關鍵!可再生能源的生產商承擔的所有成本僅在于建設和維護利用這些可再生能源發電的基礎設施。因此,圍繞這些資源的最大商業機會主要是通過改進技術來獲得的,而技術進步的速度正在加快。

  像通用電氣這樣的公司正在向微電網和智能電網投資數億美元,這將加速電力資源普及化。SunRun、Sun Power和Sunnova Energy Corp等幾家太陽能公司正在大幅提高太陽能電池的生產及安裝效率。

  那么我們的能源是如何利用的呢?

  能源利用

  目前,交通運輸大約占美國總能源消耗的28%,然而,幾乎沒有一種交通工具全部依靠電動,這恰是美國電氣化最大的發展機會??稍偕茉吹陌l展壓低了電力價格,市場的電氣化應用將有更多可能。

  雖然目前美國經濟中只有20.5%依靠電氣化,但到2030年,這一數字有可能躍升至50%以上。

  但怎樣才能實現呢?

  因為在交通、工業、商業和住宅這幾大高耗能領域中有令人興奮的創新。

  這些行業在不同程度上代表著電氣化發展的潛力,是我們在未來10年內實現50%可再生能源經濟的途徑:

  交通:使交通部門(占據目前能源使用的29%)轉向可再生能源電力

  汽車:電動汽車每英里運行成本更低,需要的維護更少,顯示出更卓越的耐用性,并且比內燃機驅動的汽車擁有更少的可移動部件(電動汽車的部件少于200個,而汽油驅動的汽車的部件則多于1000個)。

  最終,當一種產品更便宜、更好時,消費者行為就會改變。

  2018年,電動汽車僅占美國個人汽車市場的2%。

  我們即將見證未來十年個人和商用汽車的大規模電氣化。

  但車耗能源僅占所有交通能源消耗的63%,剩下的37%被航空和貨運使用。

  航空:今年的巴黎航展見證了電動商用飛機的誕生,易捷航空宣布與初創企業萊特電氣合作,推出了一批電動飛機(飛行距離略小于300英里)。

  卡車運輸:在大型地面運輸領域,特斯拉自詡其電動卡車每年可以節省10萬美元的燃料成本。

  像超級高鐵(Hyperloop)和地下隧道網絡(Boring Company)這樣的項目減少了我們對長途客運和貨運航空旅行的依賴,像虛擬現實(VR)這樣的指數型技術將很快開始間接地減少我們對旅行的需求。

  工業:使工業部門(占當前能源使用的32%)轉向可再生能源電力

  除了電燈和空調等顯而易見的領域之外,還有幾個工業過程在大規模地用電。

  以鋁生產為例,這是一項比較現代的發明,最早可追溯到1886年,從鋁土礦中提取鋁需要高壓電流。目前,最好的冶煉廠生產一公斤鋁需要大約13千瓦時的電力。(作為參考,美國普通家庭平均每天需要29千瓦時的電力。)

  還有合成氣體的產生,更不用說碳基聚合物和聚集體,它們的生產都需要消耗大量的電力。

  未來的先進材料經濟將需要更高比例的電力能源。

  商業和住宅:將商業和住宅部門(占當前能源使用的38%)轉向可再生能源電力

  目前,幾乎一半的商業和住宅部門都使用電力資源——因為經濟實惠!

  過去,這一領域幾乎所有的能源都來自化石燃料。根據美國能源信息署的報告,隨著電價持續下跌,家庭用電量也相應增加。

  隨著可再生能源和融合技術的成本繼續降低,商業和住宅用電量只會飆升。

  總結

  如果我們假設交通、工業、商業和住宅的能源利用率保持現在的水平,美國未來10年有望實現可再生能源電氣化50%以上的目標。

  到2030年,電動運輸將提升到66%,這意味著電力經濟總量將達到19.3%。

  下一個目標:如果工業部門中有另外30%實現電氣化,那么保守地說,這個數字每年要增長3%,這將使美國的電氣化經濟總量再增加7.1%。

  目前,住宅和商業部門正逐步走上全面電氣化的道路。隨著轉型速度的不斷加快,在短短10年內,住宅和商業部門將有62%使用可再生能源發電。這相當于美國能源消耗總量的23.6%。

  總的來說,這些巨大的轉變代表了50%的可再生能源經濟,以及美國電氣化在短短10年內110%的增長。

  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《財富》雜志評為世界上最偉大的50位領導人之一。他是奇點大學(Singularity University)的執行創始人。奇點大學是硅谷的一家機構,為世界各國領導人提供指數級增長技術方面的咨詢。

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2030年,美國50%經濟將依靠可再生能源發電,怎么做到?

發布時間:2019-08-20   來源:世界科學

  美國對可再生能源的利用有史以來第一次超過了煤炭,這是實現能源多樣化的一個重要里程碑。

  為了打造一個廉價、豐富和無處不在的能源的未來,必須多項技術共同突破,包括風能、太陽能、地熱、水力發電、核能和地方電網等方面。

  美國表示,到2030年,國內超過50%的經濟運行將依靠可再生能源發電。

  那么,當下美國將如何快速實現“全電氣化、可再生能源經濟”?

  要想回答這個問題,無外乎兩個思路,其一,能源如何產生?其二,能源如何利用?

  能源生產未來幾十年,我們的世界將需要比今天多得多的能源。

  新興國家的工業和技術繁榮帶來了數十億的高需求能源消費者,他們現在和美國及歐洲的消費者一樣,對能源有著大量的需求。

  到2030年,中國的能源消耗預計將翻一番,印度也緊隨其后。

  在我們這個“線性且稀缺”的化石燃料世界里,對能源需求飆升,意味著更多的環境破壞,更高的價格,以及加劇的地緣政治緊張局勢。

  幸運的是,全球化和指數思維方式提供了另一種選擇——與其把餡餅越切越薄,不如烤更多的餡餅!

  也就是說,價格較高的碳氫化合物燃料促使市場大力投資替代能源。這樣一來,電池、太陽能、風能、地熱,甚至核聚變技術得以進步,為人類開創了一個全新的未來——我們可以從煤炭、石油和天然氣轉向可再生能源,最終實現全電氣化經濟。

  我們向可再生能源的快速轉型將完全由經濟驅動。

  從2010年到2017年,美國公用事業范圍的太陽能光伏發電成本下降至原來的1/5——每千瓦從5-6美元降至僅1-2美元。價格暴跌的唯一制約因素是技術,而不是資源本身。

  可再生能源的終極優勢——來源免費。在今天的化石燃料市場,到目前為止,最大的成本是商品本身,即煤、石油或天然氣。但可再生能源卻恰恰相反,想想我們所需要的商品:太陽能、風能、核能(在很大程度上)和水力發電都是免費的。

  接下來,突破技術壁壘是關鍵!可再生能源的生產商承擔的所有成本僅在于建設和維護利用這些可再生能源發電的基礎設施。因此,圍繞這些資源的最大商業機會主要是通過改進技術來獲得的,而技術進步的速度正在加快。

  像通用電氣這樣的公司正在向微電網和智能電網投資數億美元,這將加速電力資源普及化。SunRun、Sun Power和Sunnova Energy Corp等幾家太陽能公司正在大幅提高太陽能電池的生產及安裝效率。

  那么我們的能源是如何利用的呢?

  能源利用

  目前,交通運輸大約占美國總能源消耗的28%,然而,幾乎沒有一種交通工具全部依靠電動,這恰是美國電氣化最大的發展機會??稍偕茉吹陌l展壓低了電力價格,市場的電氣化應用將有更多可能。

  雖然目前美國經濟中只有20.5%依靠電氣化,但到2030年,這一數字有可能躍升至50%以上。

  但怎樣才能實現呢?

  因為在交通、工業、商業和住宅這幾大高耗能領域中有令人興奮的創新。

  這些行業在不同程度上代表著電氣化發展的潛力,是我們在未來10年內實現50%可再生能源經濟的途徑:

  交通:使交通部門(占據目前能源使用的29%)轉向可再生能源電力

  汽車:電動汽車每英里運行成本更低,需要的維護更少,顯示出更卓越的耐用性,并且比內燃機驅動的汽車擁有更少的可移動部件(電動汽車的部件少于200個,而汽油驅動的汽車的部件則多于1000個)。

  最終,當一種產品更便宜、更好時,消費者行為就會改變。

  2018年,電動汽車僅占美國個人汽車市場的2%。

  我們即將見證未來十年個人和商用汽車的大規模電氣化。

  但車耗能源僅占所有交通能源消耗的63%,剩下的37%被航空和貨運使用。

  航空:今年的巴黎航展見證了電動商用飛機的誕生,易捷航空宣布與初創企業萊特電氣合作,推出了一批電動飛機(飛行距離略小于300英里)。

  卡車運輸:在大型地面運輸領域,特斯拉自詡其電動卡車每年可以節省10萬美元的燃料成本。

  像超級高鐵(Hyperloop)和地下隧道網絡(Boring Company)這樣的項目減少了我們對長途客運和貨運航空旅行的依賴,像虛擬現實(VR)這樣的指數型技術將很快開始間接地減少我們對旅行的需求。

  工業:使工業部門(占當前能源使用的32%)轉向可再生能源電力

  除了電燈和空調等顯而易見的領域之外,還有幾個工業過程在大規模地用電。

  以鋁生產為例,這是一項比較現代的發明,最早可追溯到1886年,從鋁土礦中提取鋁需要高壓電流。目前,最好的冶煉廠生產一公斤鋁需要大約13千瓦時的電力。(作為參考,美國普通家庭平均每天需要29千瓦時的電力。)

  還有合成氣體的產生,更不用說碳基聚合物和聚集體,它們的生產都需要消耗大量的電力。

  未來的先進材料經濟將需要更高比例的電力能源。

  商業和住宅:將商業和住宅部門(占當前能源使用的38%)轉向可再生能源電力

  目前,幾乎一半的商業和住宅部門都使用電力資源——因為經濟實惠!

  過去,這一領域幾乎所有的能源都來自化石燃料。根據美國能源信息署的報告,隨著電價持續下跌,家庭用電量也相應增加。

  隨著可再生能源和融合技術的成本繼續降低,商業和住宅用電量只會飆升。

  總結

  如果我們假設交通、工業、商業和住宅的能源利用率保持現在的水平,美國未來10年有望實現可再生能源電氣化50%以上的目標。

  到2030年,電動運輸將提升到66%,這意味著電力經濟總量將達到19.3%。

  下一個目標:如果工業部門中有另外30%實現電氣化,那么保守地說,這個數字每年要增長3%,這將使美國的電氣化經濟總量再增加7.1%。

  目前,住宅和商業部門正逐步走上全面電氣化的道路。隨著轉型速度的不斷加快,在短短10年內,住宅和商業部門將有62%使用可再生能源發電。這相當于美國能源消耗總量的23.6%。

  總的來說,這些巨大的轉變代表了50%的可再生能源經濟,以及美國電氣化在短短10年內110%的增長。

  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《財富》雜志評為世界上最偉大的50位領導人之一。他是奇點大學(Singularity University)的執行創始人。奇點大學是硅谷的一家機構,為世界各國領導人提供指數級增長技術方面的咨詢。

      關鍵詞:電力, 可再生能源,發電


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