De Verenigde Staten zouden de CO2-uitstoot van elektriciteitsopwekking met maar liefst 78 procent kunnen verlagen zonder nieuwe technologieën te hoeven ontwikkelen of dure batterijen te gebruiken, suggereert een nieuwe studie. Er is echter een addertje onder het gras. Het land zou een nieuw nationaal transmissienetwerk moeten bouwen zodat staten energie kunnen delen.
gerelateerde inhoud
- Frankrijk plaveit meer dan 600 mijl weg met zonnepanelen
- Met behulp van Kirigami, de Japanse kunst van het snijden van papier, om betere zonnepanelen te bouwen
- Recessie, geen fraude, zorgde voor een daling van de Amerikaanse koolstofemissies
"Ons idee was dat als we een nationale 'snelweg voor elektronen' hadden, we de stroom konden verplaatsen als dat nodig was, en we konden de wind- en zonne-installaties op de allerbeste plaatsen plaatsen, " zegt co-auteur Alexander MacDonald van de studie, die onlangs met pensioen ging als directeur van NOAA's Earth System Research Laboratory in Boulder, Colorado.
Enkele jaren geleden was MacDonald nieuwsgierig naar claims dat er geen technologie beschikbaar was die de uitstoot van kooldioxide kon verminderen zonder de elektriciteitskosten te verdubbelen of verdrievoudigen. Toen hij de kwestie onderzocht, ontdekte hij dat de studies achter de claims het variabele weer van het land niet zo goed in kaart brachten.
Een van de grote problemen met wind- en zonne-energie is dat hun beschikbaarheid afhankelijk is van het weer. Zonne-energie is alleen beschikbaar op zonnige dagen, niet tijdens stormen of 's nachts. Windturbines werken niet als de wind niet genoeg blaast - of als het teveel waait. Daarom hebben sommige onderzoeken aangevoerd dat deze technologieën alleen levensvatbaar zijn als er batterijen met een grote capaciteit beschikbaar zijn om energie uit deze bronnen op te slaan en te gebruiken wanneer ze niet werken. Dat zou de kosten van elektriciteit veel hoger brengen dan de huidige prijzen.
Maar "er is altijd ergens wind- en zonne-energie beschikbaar", merkt MacDonald op. Dus gingen hij en zijn collega's op weg om een koolstofarm systeem voor elektriciteitsopwekking te ontwerpen dat het weer van de natie beter integreerde - en er zelfs van profiteerde. Hun studie verschijnt vandaag in Nature Climate Change .
Hun computermodel toonde aan dat door over te schakelen op voornamelijk wind- en zonne-energiebronnen - met een beetje hulp van aardgas, waterkracht en kernenergie wanneer het weer niet meewerkt - de Verenigde Staten de koolstofemissies met 33 tot 78 procent zouden kunnen verminderen ten opzichte van 1990, afhankelijk van de exacte kosten van hernieuwbare energie en aardgas. (Hoe lager de kosten van hernieuwbare energie en hoe hoger de kosten van aardgas, hoe meer koolstofbesparingen.) Het toevoegen van steenkool aan het mengsel maakte elektriciteit niet goedkoper, maar leidde wel tot een toename van 37 procent in koolstofemissies.
De sleutel tot deze toekomst zou de ontwikkeling zijn van een systeem voor het overbrengen van elektriciteit door het hele land, zodat een winderige dag in Noord-Dakota een bewolkte, rustige dag in New York kan aandrijven. Dit zou niet alleen nieuwe overeenkomsten tussen staten vereisen - Texas heeft bijvoorbeeld zijn eigen afzonderlijke stroomnet - maar ook een upgrade van de transmissielijnen die elektronen van de ene plaats naar de andere verplaatsen.
In de meeste gebieden beweegt energie over hoogspannings wisselstroomlijnen, maar er zijn beperkingen in hoe ver deze lijnen energie kunnen overbrengen. Door over te schakelen op hoogspanningsgelijkstroom zouden energieproducenten over een grotere afstand meer elektriciteit kunnen overbrengen. Dat betekent dat nieuwe windturbines en zonne-energiecentrales kunnen worden gebouwd op de plaatsen met het meeste potentieel voor wind- en zonne-energie, omdat de afstand tot waar energie nodig is, niet uitmaakt.
Een nieuw netwerk bouwen voor het transport van elektriciteit zou een grote klus zijn. Maar het computermodel toonde aan dat het kosteneffectief kan zijn, omdat het op de lange termijn goedkope stroom beschikbaar zou kunnen stellen, merkt co-auteur Christopher Clack op, een wiskundige aan het Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences aan de Colorado University-Boulder .
"Door deze transmissiefaciliteiten te bouwen, verlagen we de kosten om koolstof te verwijderen in plaats van te verhogen", zegt hij.
Sommige staten, zoals Californië en New York, zijn al op weg naar deze koolstofarme toekomst en Vermont heeft zojuist plannen goedgekeurd voor een hoogspanningsgelijkstroomlijn uit Canada, merkt Mark Jacobson op, een atmosferische wetenschapper aan de Stanford University. Vorig jaar leidde hij een studie gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences die aantoonde hoe de Verenigde Staten met behulp van opslagtechnologie een volledig hernieuwbaar elektrisch energienetwerk konden realiseren.
"We kunnen bestaande transmissiepaden gebruiken", zegt Jacobson, en alleen de lijnen verbeteren die erlangs lopen. "Je hebt niet zoveel nieuwe paden nodig als je denkt."
Het vergroten van hernieuwbare energie zou voordelen hebben naast lagere koolstofemissies, zoals vermindering van luchtvervuiling en lagere kosten. "Er is weinig nadeel aan de overgang", zegt hij.
Bovendien merkt MacDonald op dat de overstap naar koolstofarme elektriciteitsopwekking zou kunnen dienen als een katalysator voor lagere koolstofemissies in sectoren zoals verwarming van huizen en transport. "Wat er ook gebeurt, je moet eerst elektriciteit doen", zegt hij, en de rest zal volgen.
