Bastante.
A partir de 2011, el consumo de energía en los EE. UU. Fue del orden de aproximadamente 100 billones de BTU, o alrededor de 29 TWh. Ha disminuido ligeramente, pero no significativamente desde entonces, debido a la reducción en el consumo de carbón y petróleo desde un pico justo antes de la Gran Recesión. Las fuentes de combustible no fósil (nuclear, biocombustible líquido y energías renovables totales) representan aproximadamente el 17% de eso, o aproximadamente 4TWh.
Entonces, en números aproximados, para que las energías renovables se hagan cargo por completo de las demandas actuales de energía de los EE. UU., La producción total de energía no FF tendría que ser más de siete veces la capacidad actual.
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Cualquier impulso para una estrategia de energía 100% renovable inevitablemente no reconoce cuán grande es realmente Big Oil. Entre el petróleo y el gas natural, los combustibles fósiles a base de petróleo proporcionan el 60% de la energía de los Estados Unidos. La razón por la cual es un círculo vicioso producido por los últimos 100 años de desarrollo en la industria; el petróleo es barato porque bombeamos gran parte del suelo, bombeamos gran parte del suelo porque está en demanda, y está en demanda porque es barato.
Además, tenga en cuenta que el número que cité es energía total, no solo eléctrica. El propano y el GN utilizados para calentar y cocinar contribuyen a ese total, así como el diesel y la gasolina para motores. No todos estos pueden suplantarse con energía, porque no tenemos tecnología de batería cerca de la densidad energética de estos combustibles.
Entonces, romper el ciclo requiere tres cosas:
1. Reemplace todas las plantas de energía de la red con fuentes que no sean FF .
Esta es una inversión masiva; el promedio de capitalización para una nueva planta nuclear de doble unidad con una capacidad de generación nominal de 2GW es de aproximadamente 12 mil millones de dólares; la energía nuclear es aterradora, por lo que las plantas de energía deben construirse con muchas más capas de redundancia y características a prueba de fallas que no se requieren de FF o verdaderas plantas renovables, con muchas inspecciones y burocracia en cada etapa de la construcción, todo dramáticamente aumentando el “costo de etiqueta” de una nueva planta. Necesitaríamos construir aproximadamente 8,500 nuevas plantas de este tamaño, a un costo total de aproximadamente $ 100 billones , para reemplazar los combustibles fósiles con energía nuclear.
La energía eólica y solar son otras opciones, y les va un poco mejor. 100MW de capacidad de energía eólica en tierra tiene un precio de etiqueta de aproximadamente $ 221 millones, por lo que los mismos $ 12 mil millones para una planta nuclear de 2GW comprarían aproximadamente 5GW de energía eólica. El viento también tiene costos operativos fijos más bajos, ya que los problemas de seguridad se reducen mucho (el principal peligro para los trabajadores son los riesgos de caídas). El principal inconveniente es que el viento tiene una huella de tierra ENORME en comparación con casi cualquier otra cosa, excepto los hidrocarburos renovables; La capacidad de producción de 1 TWh requiere aproximadamente 72 kilómetros cuadrados. La buena noticia es que el terreno entre torres no es necesariamente inútil; La mala noticia es que la agricultura tradicional y la eólica no se mezclan con la tecnología actual, porque cada una de las torres tiene que estar conectada a la red, y las formas en que lo harías mientras mantienes las turbinas capaces de girar para enfrentar el viento son a menudo incompatible con grandes equipos agrícolas que se mueven entre torres que agitan el suelo. El cultivo de frutas y nueces podría ser más compatible, si se tiene cuidado de construir las torres lo suficientemente altas como para que los árboles puedan crecer a una altura madura debajo de ellas. La mayoría de las veces, estas granjas se construyen en áreas de “páramo”, lo que pone a los ecologistas en armas porque todavía hay un ecosistema en el desierto alto, y uno bastante frágil.
2. Mejorar la tecnología de batería para tener una densidad de energía comparable, o al menos adecuada, para reemplazar los combustibles fósiles para el transporte y otros usos de la energía de combustión.
Actualmente, la mejor tecnología de batería que tenemos es el polímero de litio; Estos son los que alimentan la mayoría de sus dispositivos móviles. Se eligen porque tienen la mayor densidad de energía de la química de la batería de producción en vatios-hora por litro de volumen (~ 350Wh / L) y vatios-hora por kilogramo de masa (~ 175Wh / kg).
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Sin embargo, son caros y no vuelven a su capacidad de carga original si se descargan por debajo de un cierto umbral (es por eso que la carga “100%” de un teléfono dura menos tiempo “encendido” cada vez que lo deja funcionar abajo en el rojo).
Además de eso, la gasolina y el diesel ponen en vergüenza a todas las tecnologías de baterías que tenemos o estamos trabajando:
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Ahora, retrocedemos un poco cuando hablamos de convertir estos combustibles en energía cinética (movimiento, como el de un automóvil), por varias razones:
* La gasolina requiere un bloque de motor grande y pesado y un sistema de enfriamiento para convertirlo en movimiento, lo que no se considera en la densidad de energía del combustible en sí.
* Los motores de gasolina tienen más potencia, pero los motores eléctricos tienen un par motor más alto, por lo que un automóvil eléctrico acelerará más rápido y de manera más eficiente desde un arranque en pie que un motor de gasolina con especificaciones de consumo de energía comparables.
* La eficiencia de los motores de combustión se rige por el límite de Carnot; en el mejor de los casos, solo aproximadamente el 33% de la energía química potencial total del combustible quemado por un motor de combustión se convierte en la energía cinética deseada. Eso ignora las pérdidas por fricción en el resto de la transmisión. Por el contrario, los motores de inducción tienen eficiencias energéticas en el rango del 70-90%.
Incluso teniendo en cuenta estos aumentos en el giro de la energía potencial al movimiento de todo el automóvil, la menor densidad de energía significa que para el mismo peso en vacío total, los automóviles a gasolina tienen un mayor alcance y tiempos de “llenado” más cortos. Mi automóvil de gasolina puede recorrer 420 millas con aproximadamente 15.5 galones (el costo de llenado es de aproximadamente $ 55), y una recarga tarda aproximadamente 5 minutos. Mis suegros tienen VW Jettas diesel que promedian 600 millas / tanque. La mejor producción totalmente eléctrica que conozco es el Modelo S de Tesla, que puede recorrer aproximadamente 270 millas con 80kWh (el costo de carga es de aproximadamente $ 10 a tasas residenciales promedio de $ .13 / kWh) y tarda aproximadamente 10 horas en cargarse con los 10kW incluidos estación de carga doméstica (que necesitaría un suministro de 220VAC50A). Eso está perfectamente bien para su viaje diario, pero no se desplazará entre las dos principales áreas metropolitanas de Texas con una sola carga.
Para que la electricidad suplante verdaderamente a los combustibles fósiles líquidos, tenemos que resolver este problema de viaje de larga distancia. Podemos hacerlo de dos maneras: reduzca los tiempos de carga, para que pueda conducir 300 millas, detenerse para almorzar y cargar durante una hora más o menos mientras está comiendo, luego vuelva a la carretera durante las siguientes 300 millas; o aumente aún más la densidad de energía para que una carga lo lleve de 500 a 600 millas (que son 8 horas de manejo a una velocidad promedio de 70 mph; obviamente, esto supone que el automóvil obtendrá este tipo de eficiencia a la velocidad de la carretera). Una tercera opción básicamente reemplazaría las autopistas interestatales con “transbordadores terrestres”, utilizando grandes transportistas de automóviles para transportar vehículos eléctricos y sus pasajeros de una ciudad a otra.
Y, obviamente, el costo total por MPGe de EV tiene que bajar. A pesar de que el Tesla costaría alrededor de $ 3.30 / día para conducir mi viaje de ida y vuelta de 70 millas, en comparación con alrededor de $ 5.50 por el TDI y $ 9 por mi automóvil actual, con el costo base de $ 80,000 de un Tesla versus un $ 21,000 Jetta TDI, tomaría Unos 73 años para alcanzar el punto de equilibrio en el precio de compra en ahorro de energía, suponiendo que todos los demás costos de mantenimiento fueran comparables. Obviamente, el Tesla es un auto mucho más bonito, por dentro y por fuera, de lo que un Volkswagen pretende ser; se compara mucho más estrechamente en precio / características con un Mercedes E-class o BMW 7-series, y el punto de equilibrio en comparación con esos autos está dentro de una ventana de propiedad de 5 años. Aún así, para realmente hacer mella en el consumo de energía de los EE. UU., No se puede atender al 1% superior, y actualmente los EV de nivel base solo * apenas * satisfacen las necesidades del viaje medio, lo que significa que el 50% de los viajeros necesitan más .
3. Hacer que los combustibles fósiles sean tan caros que se reducen a cero en la cuota de mercado.
No estoy hablando de $ 5 / galón de gasolina aquí; más como $ 500 / galón. El problema con las fuentes alternativas de energía en un mercado libre es que, a medida que ganan participación de mercado a expensas de los combustibles fósiles, el costo de los combustibles fósiles disminuye, aumentando la demanda. Entonces, simplemente producir suficiente energía a través de medios alternativos, y almacenarlo / usarlo de tal manera que el motor de gas se vuelva redundante, no resuelve el problema, porque eso solo reducirá el costo del gas y el diesel a medida que aumenta el suministro, lo que lleva a las personas inclinarse hacia ellos y alejarse de las energías renovables.
Por lo tanto, no solo las energías renovables tendrán que mejorar para cubrir las necesidades de energía actuales y futuras, sino que los combustibles fósiles tendrán que volverse totalmente inviables como una opción. La gasolina / diésel / GN tendrá que tener cierta fuerza para mantener su precio alto mientras que las energías renovables continúan expandiendo su participación en el mercado. Aparte de la intervención directa del gobierno, lo único que podría hacer eso es la escasez extrema, y a pesar de las afirmaciones de los ecologistas de que eventualmente se acabará, eso no parece probable dentro de nuestras vidas, momento en el cual los efectos del consumo de combustibles fósiles y el clima El cambio tendrá un mayor efecto en la economía que los precios de la energía.
Aquí está el pateador; Si bien un aumento en el suministro de energía reduciría los precios de los combustibles fósiles, lo que reduciría la rentabilidad de muchas de las fuentes de combustibles fósiles actualmente seleccionadas por los ambientalistas como el petróleo / gas de esquisto bituminoso y las arenas bituminosas, la misma reducción de precios también afectaría los puntos de equilibrio de las inversiones en renovables todo, desde cubrir su techo con paneles solares fotovoltaicos hasta conducir un vehículo eléctrico hasta proyectos nucleares multimillonarios también vería una reducción en los ingresos de producción o el costo de la energía ahorrada que reduciría la viabilidad de estos proyectos dado el costo de su construcción inicial, mantenimiento continuo y los costos de combustible restantes (las plantas nucleares aún usan combustible, y bastante caro para arrancar; simplemente no es combustible fósil ).
Entonces, un gran cambio realmente no puede ser impulsado por el libre mercado; debe haber alguna acción reguladora internacional para gravar los combustibles fósiles a la obsolescencia o prohibirlos directamente. Y, entre las organizaciones sin fines de lucro ecologistas que existen en donaciones de tiempo y dinero, en comparación con Big Oil, que recibe miles de millones por día en todo el mundo, ¿cuál de esas dos partes cree que podrá presionar más eficazmente a favor o en contra de tales medidas en todos los ámbitos? ?