政策解决方案

清洁调度力量

按需清洁能源
电

先进的核能、地热能和带有碳捕获的热能发电都可以帮助美国实现净零排放。

这些技术是可调度的,这意味着它们是对风和太阳能资源的有用补充,这具有有限的能力被调度,有时在需要时有时无法使用。结果,清洁调度电源有助于保持电网的稳定性和可靠性。

虽然这些技术处于商业开发的各个阶段,但需要在规模部署新政策。此外,所有这些技术都明显减少了CO2排放量,它们在其他环境指标上的表现各不相同,如空气污染和废物管理。寻求部署这些技术的政策应该解决这些伴随的环境风险,特别是那些不成比例地影响低收入社区和群落的颜色。

市场的挑战

  1. 高资本成本和资本获取

    可调度的低碳动力源比传统化石燃料,陆上风和太阳能技术更高 - 特别是在商业规模。由于这些挑战,开发商通常会面临有限的私营部门融资。因此,他们经常努力与现任技术竞争。

  2. 监管方面的不确定性

    开发人员在设计,构建和运营电厂和相关的基础设施时脸部许可,允许和其他监管障碍2管道。这些过程对于保护安全,健康和环境以及协同规定是重要的2储存是增加地质注入的必要补充。然而,每个新工厂可能面临多轮审查,导致更长的项目时间表和增加的风险。

  3. 公众的认知

    一些干净的调度技术面临着高水平的公众审查。除了垃圾管理等重要本地问题,公众更重视风险被认为是可能的灾难性的,例如核崩溃或地质泄漏。政策和技术都有在解决这些问题方面发挥作用。例如,许多新的核技术都设计有被动安全功能显着降低核事故的风险

技术创新示例

阶段的技术
研究和开发
验证和早期部署
大规模部署
研发
验证
规模

核电已经提供了世界上大约10%的电力,这一数字可以随着更安全的核技术(包括扩散风险较低),更便宜,建立更快,产生较少的核废料。

研究人员目前正在调查各种新一代裂变技术,这些技术改善了今天的III +反应堆。这些先进的反应器的特征在于它们使用的冷却剂 - 例如气体(如氦气),液态金属和熔盐 - 并在尺寸,安全性,成本和复杂性之间提供不同的折衷。它们还可以建立在优先考虑来自极端天气事件的弹性以及附近社区的健康和安全性。部署高级核电的政策必须确保对低收入社区和颜色社区的充分保障措施。

先进的核
研究人员正在探索广泛的下一代裂变技术——就像这里展示的氦基反应堆——这是对今天的第三代+反应堆的改进。
研发
验证
规模

从受控核聚变中创造能量 - 两个原子核的融合长期被认为是清洁能源研发的关键优先级。如果我们能够完成这一壮举,我们可以产生大量的零碳能量,同时减轻了与核裂变相关的安全性,废物和武器扩散的一些挑战。

但是,尽管已经进行了60多年的研究,我们仍然没有实现可控核聚变来生产能源。即使我们做到了,使核聚变具有成本效益仍然是一个重大挑战。尽管如此,近年来创新的新方法已经引发了核聚变技术的复兴,这仍可能为全世界提供廉价、可靠、零排放的核聚变能源开辟道路。

融合
在核融合反应中,氢同位素氘和氚保险丝并将其重组成氦原子和​​中子,在该过程中释放能量。
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规模

地热发电是利用地下地热资源加热水或其他流体,然后带动发电机的涡轮机产生的。如果我们能找到一种经济有效的方法来利用它,那么地球上巨大的地热能储量就为提供大量的零碳能源提供了巨大的机会:专家们估计,仅在美国就有超过1000亿瓦的现成能源。

增效地热系统(EGS)通过新的钻井和压裂技术,提供比传统资源更大范围的温度和岩层,可以使美国更多地区进入地热开发。EGS的进步将降低成本,提高性能。从低温资源中以更高效率提取热量的新技术也可以扩大这种巨大、安全且未充分利用的能源的使用。

地热系统
这里展示了一个增强型地热系统的概念,它有一个人工地热储层。
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规模

在燃料电池中,电子从燃料中分离出来,通过外部电路,产生电流。可以使用多种燃料:氢是最常见的,它唯一的副产品是水。燃料电池技术可以帮助抵消风能和太阳能固有的可变性。

当与蓄氢的氢电解槽结合时,该系统可以作为电网的能量存储。要想让燃料电池真正为配电网提供具有成本效益的灵活性,我们需要革命性的进步,让它们更容易负担得起。为这些燃料电池生产氢气也需要脱碳,以使该技术成为化石燃料的可行替代品。

燃料电池
燃料电池利用燃料最常氢气和氧气通过化学转化过程产生电力,用热量和水作为氢燃料电池的唯一副产物。
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这是最有希望大幅减少二氧化碳的解决方案之一2大型化石燃料发电厂的排放取决于碳捕获技术。有限公司2例如,可以通过气化或重整在燃烧前从燃料中捕获。它也可以从植物的废气捕获,通常使用热再生的胺类方法。燃料也可以在纯氧中燃烧,导致更纯度,更容易捕获CO2溪流。捕获的co.2然后可以用于生产或安全地储存在地下。

进一步发展低成本、高效率的CO2——如果捕捉技术与解决化石燃料生产和燃烧产生的其他污染物的政策和技术相结合,这种潜在的强大减排解决方案将成为广泛的商业现实。碳捕获技术面临着一些来自环境正义和其他关注当地空气质量和土地使用影响的团体的批评。对这些技术的持久政策支持应包括考虑所有空气质量和经济影响,特别是那些影响低收入和历史上处于不利地位的社区的影响。

利用碳捕集发电
自1996年以来运作,挪威的Sleipner CCS设施是世界上最长的大规模CCS项目之一,捕获和存储在北海下面每年约100万吨二氧化碳。
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Hydropower provided 6.5 percent of total electricity and 40 percent of renewable electricity in the U.S. in 2018. While this is a carbon-free electricity source, constructing new dams often generates resistance, large hydropower projects are subject to cost and schedule overruns, and many old dams are nearing the end of their current permits and face challenges in re-permitting.

分布式低水头水力发电可以解决这些挑战中的许多,但成本仍然令人望而却步。与此同时,现有的技术并不能减轻许多与大型水坝有关的环境问题,如鱼类通道和生态破坏。新型涡轮机可以帮助缓解这些担忧,使更多的水电开发成为可能,而简化审批可以加快现有的时间表。

新一代水电
在此概念化的模块化水电方法可以帮助新的水电设施符合特定的场地参数,以及发电和环境目标。(资料来源:美国能源部,Energy.gov)

清洁可调度权力政策建议