2024-11-16 16:12来源:本站
在一个净零的世界里,当风不吹的时候,我们该怎么办?环保人士喜欢指出,我们也会有太阳能,但当然太阳不会在晚上发光,所以无风的夜晚是一个大问题。
接下来,有人建议我们可以储存电力。但在冬天,我们经常遇到长时间的风停,太阳低垂,太阳能也很少或根本没有。这些所谓的“dunkelflautes”意味着可再生能源的电力供应很少或根本没有。
dunkelflaute可以持续数周。这意味着你需要巨大的、不可行的电量存储。英国皇家学会最近得出结论,我们需要足够满足两个多月的需求,而且,无论采用何种存储技术,这都是负担不起的,甚至可能是不可能的。英国皇家学会的数据表明,我们需要永远每年交付一个与HS2规模相当的项目。更糟糕的是,这个数字很可能被大大低估了,因为报告的作者对未来25年成本和效率可能发生的变化进行了非常乐观的预测。根据目前流行的技术和成本假设,我们可以得出结论,我们需要6个月的存储,并且每年必须支付相当于5个HS2项目的持续年度账单。
这是一个巨大的问题,这使得零净排放的想法很难被人接受。为了让成本看起来小一点,环保人士想出的一个妙计是,假设我们将通过“互联电缆”获得相当大比例的电力——连接英国电网和欧洲邻国的大电缆,或者将北美的各种电网连接在一起的大电缆。从英国到挪威、法国、比利时、爱尔兰和荷兰,已经有几个国际电网在运行,还有一些地区之间的电网也在运行。更多的正在路上。
然而,就像能源“转型”一样,有很多一厢情愿的想法在进行。
首先,人们轻率地假设,通过互联设备输送的电力是零排放的。值得注意的是,无论当时大陆电网上有多少燃煤发电站在运行,情况都是如此。换句话说,用比利时的燃煤发电站取代英国闲置的风力发电场被认为是一种减排举措。
其次,假设(同样是油嘴滑舌的)欧洲大陆电网将永远有电力供应给英国,而美国的某个地方也将永远有电力供应给英国。事实并非如此。首先,如果现在是英国的午夜,那么整个欧洲都是黑暗的。如果现在是纽约的凌晨两点,那么洛杉矶就是午夜,所以没有人会发电。
其次,虽然我们经常被告知“风总是在某处吹”,但天气系统是非常大的东西,它们经常影响整个大陆。因此,风速在任何大陆上都是高度相关的;如果英国没有风,那么附近的地方也很有可能没有风。
即使欧洲大陆在英国风平浪静的时候刮风,或者德克萨斯州在加州风平浪静的时候刮风,将电力输送到需要的地方的能力取决于在有风的地方是否有多余的发电能力。
比方说,如果斯堪的纳维亚有风,而欧洲其他地区却没有风,你就需要在波罗的海和北欧有足够多的备用风电场来满足近5亿人的需求。这是一个巨大的风力发电场。不过话说回来,多风的地方可能在大西洋,伊比利亚海岸附近。所以你需要再次建造同样数量的风力发电场,这次是在葡萄牙海岸附近。一次又一次——基本上每个当地社区都必须有足够的能力供应整个大陆。希望这表明这个想法是相当荒谬的。
同样的论点也适用于从更远的地方获得电力的想法。目前有一项提议是修建一条通往摩洛哥的互联网络。据称,摩洛哥大西洋沿岸海域的强风和布满太阳能电池板的沙漠将带来一个电力富矿。不幸的是,在我写这篇文章的时候,欧洲大部分地区的风速都相当低,而摩洛哥西海岸的风速……更低。不过葡萄牙附近有阵风。
在合适的地方缺乏发电能力只是互联的问题之一。它们也被证明相当不可靠。例如,从英格兰到苏格兰南部的西部线路,在其短暂的生命周期内就经常出现故障,一次宕机数月,给负责弥补差异的电网管理人员带来了噩梦。同样,通往法国的IFA1互连线在2021年遭遇火灾,在一年多的时间里损失了一半的容量。当然,电网的任何部分都可能出现停电,但失去一个互连器可能会在很长一段时间内导致很大一部分电力供应中断。
更糟糕的是,互连器在其他方面对供应安全构成了风险。这些隐藏在海底深处的长电缆,是敌对势力的诱人目标。就在上周,在一艘俄罗斯船只被看到在东安格利亚一号(East Anglia One)风电场附近徘徊之后,一支由几个欧洲国家海军组成的小型舰队紧急赶往该地区。我们不知道它是在评估风电场的电网连接还是邻近的天然气管道,但重点是一样的;保护海底基础设施不受破坏是非常困难的(当从这里到摩洛哥的电缆长达1000英里时更是不可能)。
当风不吹,太阳不照耀时,该怎么办的问题几乎是无法克服的。从技术角度来看,唯一可行的解决方案是沿着皇家学会设想的路线,建立一个庞大的风力发电场和一个巨大的绿色氢储存库。然而,除非出现一系列戏剧性的技术突破,否则这些成本将使最近的能源价格危机显得微不足道。
是时候停止对净零的一厢情愿了。
迈克尔·凯利(Michael Kelly)是剑桥大学工程学名誉教授。他是皇家学会、皇家工程院、新西兰皇家学会、物理研究所和工程与技术研究所的会员,以及电子研究所的高级会员nic和电气工程在美国