¿Cuánto costaría convertir los Estados Unidos por completo en energía solar?

[Editar: agosto de 2017]

Hay varios errores en mis cálculos a continuación que los hacen optimistas. Le remito a este documento (que a su vez hace referencia a otros) que resume la viabilidad de la conversión a energía renovable en el corto plazo:
Evaluación de una propuesta de energía de red confiable de bajo costo con 100% de energía eólica, solar y solar.

Aquí hay un resumen de los principales problemas con mi análisis:

  1. El costo de la energía solar se ha reducido a alrededor de $ 4 millones por MW (así que, sobre esa base, suponiendo nuevas caídas, $ 3 billones, todo para igualar la capacidad de generación actual).
  2. Mi cálculo no tuvo en cuenta el “factor de capacidad”. Esto es alrededor de 2 veces mayor para las tecnologías basadas en carbono que para Solar / eólica. Entonces multiplique por 2. ($ 6 billones)
  3. Necesitaría un exceso de capacidad de generación para generar energía que se almacena para proporcionar durante la noche y otros tiempos de inactividad. (Por lo tanto, estamos en aproximadamente $ 12 billones, sin contar el almacenamiento utilizando alguna tecnología que actualmente no está disponible: las baterías son muy caras y no son amigables con el medio ambiente).
  4. La energía solar, eólica e hidroeléctrica son “intensivas en capital”, es decir, necesitaría todo el dinero por adelantado, por lo que tendría que pedir prestado. Supongamos que pide prestado a tasas federales del 3% durante 30 años, por lo que debe duplicarlo nuevamente aproximadamente durante 30 años para que siga siendo $ 24 billones.

Entonces, el estadio de béisbol de $ 20 billones está bien, pero eso ANTES de incluir: duplicar nuevamente para obtener energía para el transporte (automóviles, camiones y aviones); Costo de almacenamiento para la generación nocturna; Los costos de modificar la red para transportar y producir electricidad para automóviles, y de alguna manera proporcionar hidrógeno u otro combustible para aviones, y probablemente también camiones; También hay otros problemas, consulte el documento mencionado anteriormente.

[final de edición]

Centrémonos en la generación eléctrica para comenzar. Ver aquí: Estadísticas internacionales de energía

Estados Unidos genera 1,063 millones de KW = 1,063,000 MW. Llámalo 1 millón de megavatios.

Wiki dice: Las plantas de energía solar en el desierto de Mojave cuestan 1.6B / 250MW ($ 6.4 millones por MW), por lo que solo las plantas de energía costarían $ 6.4 billones .

En comparación, el programa Apollo costó $ 150 mil millones en dólares corrientes.

Si desea usar paneles fotovoltaicos en lugar de energía solar térmica , las plantas de energía costarían casi el doble, digamos $ 10 billones para la generación eléctrica. (Nellis cuesta aproximadamente $ 10 millones / MW), y una buena parte de ese dinero iría a China, ya que es donde se construyen la mayoría de los paneles fotovoltaicos.

Si desea hacerlo sobre una base distribuida / en la azotea, costaría aproximadamente $ 18 billones por la misma capacidad debido a economías de escala mucho más bajas y una generación menos eficiente.

Y estas cifras no incluyen el costo de la tierra o el impacto ambiental ni ninguna solución de almacenamiento / generación de electricidad por la noche, y esto supone que todo EE. UU. Puede ser abastecido por plantas en el desierto de Mojave.

Entonces, como una estimación general, simplemente duplicaría esa cifra para llegar al costo total, incluso teniendo en cuenta las economías de escala y la disminución de los costos con el tiempo.

Por lo tanto, para convertir la generación eléctrica a energía solar, necesitaríamos agregar $ 1 billón por año al presupuesto federal desde ahora hasta 2030, y luego habremos reducido las emisiones de CO2 de los EE. UU. En 1/3, y las emisiones globales en un 5% y dado varios billones a China.

Agregar energía para el transporte tiene 2 problemas.

1. necesitaría duplicar aproximadamente la capacidad de generación eléctrica de los EE. UU. (Llámelo $ 12 billones en total) solo para manejar vehículos no comerciales (dado el EV kWh / milla actual) y

2. necesitarías duplicar la capacidad de la red para transportar toda esa potencia extra.

Los vehículos comerciales son otro problema por completo.

Por lo tanto, gaste $ 24 billones en 14 años y reduzca las emisiones de EE. UU. A la mitad, reduciendo las emisiones mundiales en un 7% aproximadamente.

¿Cuánto costaría convertir los Estados Unidos por completo en energía solar?

Mucho menos de lo que los fósiles han costado.

La energía solar fotovoltaica, la energía eólica (energía solar indirecta), los desechos orgánicos (energía solar más indirecta), la energía hidroeléctrica, los vehículos eléctricos y solo un día de energía hidroeléctrica bombeada a la red y baterías abastecerán fácilmente todas las necesidades de energía de los EE. UU. Y del mundo también.

Estados Unidos usa alrededor de 100 EJ de energía por año: 1/3 es electricidad, 1/3 son vehículos, que serán eléctricos y aproximadamente 1/3 son calor industrial y materias primas químicas, que manejarán la electrificación y los hidrocarburos de los desechos.

100 EJ son aproximadamente 280 TWH. La energía solar y eólica se están vendiendo a 2–4 ​​centavos y se espera que alcancen alrededor de 1 centavos por KWH. Agreguemos todos los generadores de reserva y baterías y digamos que son alrededor de 2 centavos por promedio de KWH. eso es 20 $ por MWh, 20k $ por GW y 20M $ por TW. 5.6 B $ por año para la demanda de energía de EE. UU. A partir de renovables. El costo promedio de electricidad en EE. UU. Es de 10 centavos por KWH. Estados Unidos otorga fósiles de más de 60.000 millones de dólares en subsidios y exenciones fiscales, además de guerras. Ni siquiera está cerca. Renovable será una fracción, 1/4, tal vez 1/10 del costo por año como nuestro sistema fósil actual.

La respuesta de Brian Donovan a ¿Puede la energía solar convertirse en una importante fuente de energía en los próximos 20 años? Si es así, ¿por qué? Si no, ¿cuáles son tus ideas?

A nivel mundial, los fósiles obtienen 5.3T $ en subsidios por año.

https://www.imf.org/external/pub

FMI 5.3T $ en cortes de gobierno * para fósiles sin incluir el costo de las guerras por petróleo y gas.

Notas:

* A menudo digo “interrupciones del gobierno” “en lugar de subsidios” porque muchas personas han redefinido los “subsidios” para que solo signifiquen transferencias de efectivo del gobierno a las empresas. El FMI define los subsidios como rupturas gubernamentales de cualquier tipo, como yo, pero todavía no cuentan las guerras.

Realmente estoy respondiendo la pregunta de cuánto costará la energía después de la conversión. El costo de la transición debería estar bastante cerca, porque todo está financiado. El costo de la instalación solar, está cerca del costo de la energía solar. Los acuerdos de compra a 2–6 centavos para la energía solar a costa eólica marina son las estimaciones de costo total para la vida de los proyectos. Los costos totales renovables, incluida la financiación, están por debajo del costo de los fósiles instalados. Ahorraremos dinero incluso durante la conversión.

No sé si es tan fácil como usar una matemática simple.

Estoy de acuerdo en que está en billones de dólares. Nadie lo disputaría. Pero aquí está la razón por la que digo que no es tan simple como usar matemáticas simples (ok, usando los números que tenemos hoy)

En este momento, Estados Unidos está muy rezagado en tecnología en el mundo de las energías renovables. Alguien había mencionado que China está construyendo la mayoría de los paneles solares, lo cual es cierto. ¿La razón? No solo cuestan, sino que en realidad han investigado y creado más tecnología que nosotros.

Ok adelante. Cuanto más se conecten las fuentes renovables, más baratos serán los equipos y las plantas. Esa es una simple oferta y demanda. Cuanto más dinero se invierta en un proyecto de cualquier tipo, más I + D se destinará a algo. Cuanto más I + D se ponga en algo, más corriente se puede convertir en un proyecto, y nuevamente los precios y la forma en que se trabaja algo se volverán menos costosos y estarán más disponibles.

Tendemos a olvidar cuánto se está utilizando en el extranjero en este momento. Por alguna razón, no queremos reconocerlo o no lo haremos. Aquí en los Estados Unidos, Tesla acaba de construir el edificio más grande junto a la planta de Boeing y se ejecuta completamente fuera de Solar. No recuerdo el tamaño; pero ejecuta toda su operación de batería más algunas. Están constantemente haciendo I + D por su cuenta. No es solo para automóviles, es general. La cantidad de energía que crea una planta da mucho miedo. (eso es solo un ejemplo)

Entonces, a medida que las energías renovables crezcan en los EE. UU., Si el dinero se asignara para I + D, me gustaría pensar que surgiría nueva tecnología, que los precios caerían, etc. Mientras que cuando cae el petróleo, el mercado de valores cae y la gente pierde todo el dinero. alrededor cuando el precio de las renovables cae en el mercado de valores, es algo bueno. La gente realmente gana dinero.

Los países de la región de la OPEP están comenzando a invertir en renovables. Están dejando caer sus inversiones en compañías petroleras más pequeñas e invirtiendo en compañías renovables por el simple hecho de que los retornos son estables. Arabia Saudita está invirtiendo en energía renovable para su propio país. Por dos razones principales: la primera es que va a crear empleos, etc. y necesitan ese tipo de cosas para volver a subir su calificación crediticia. Ha caído cuando alguien finalmente dijo que no se puede administrar un país basado solo en fósiles. El segundo es que la industria petrolera es tan volátil que es difícil depender de la llegada de $$.

Hay un par de países que crean más energía a través de energías renovables de la que necesitan para administrar sus países enteros, pero en realidad venden casi toda. Puede que no haga nada por su propio país, sin embargo, todavía están ayudando con el medio ambiente y están haciendo bastante bien en ayudar a su propio país con la llegada de $$.

Entonces sí, costará billones. ¿Los trillones de hoy? Probablemente no. Hemos esperado tanto tiempo para subir al vagón de la banda que costará más de lo que debería. Parte del problema es que a Estados Unidos le gusta sentarse y fingir que el resto del mundo no existe. No estoy seguro de por qué es eso. No es que esta administración actual sea la única que hizo esto. Aunque Obama lo enfatizó, el Congreso nunca ha ayudado. Tenemos acceso a ver lo que está haciendo el mundo entero y el público estadounidense todavía no tiene idea de lo que está sucediendo en el mundo. Gracias a Dios, la pornografía en Internet o el mundo no sabría qué hacer con la web.

Entonces es factible. Solo depende de cuánto tiempo más nos sentamos y no hacemos nada y nos quedamos atrás de la curva aún más.

Demasiado.

Cualquier fuente única de capacidad de generación crea obstáculos muy grandes para superar en términos de resistencia de la red, confiabilidad y servicios auxiliares. La energía eólica y solar serán las formas dominantes de generación en la mayoría de las redes en un pequeño puñado de décadas, con otras energías renovables, especialmente hidroeléctricas, llenando los huecos y un 15-20% de almacenamiento proporcionando la cobertura necesaria. La energía nuclear seguirá existiendo como probablemente el 5% de la generación total en todo el mundo. Algunas plantas de gas natural se mantendrán cerca para situaciones muy extrañas.

La energía solar solo genera generación durante las horas del día y solo proporciona energía total durante una parte de las horas del día. Si el factor de capacidad para la energía solar fuera un 33% relativamente alto, se requeriría un mínimo de tres veces la demanda para generar suficiente electricidad y también almacenamiento en ese rango. Es más útil repartir la carga.

No se puede hacer en este momento porque no hay suficiente capacidad. Ese también es un gran problema matemático. Creo que en los próximos diez años, las energías renovables cubrirán fácilmente todo menos la potencia de referencia y para fines de esta década, la mayoría de los vehículos comerciales serán híbridos o celdas de combustible.

Hay algunas razones para hacerlo gradualmente y omitir la idea de cuánto costaría en este momento.
1. El costo de la energía solar está bajando y probablemente continuará esta tendencia.
2. Aprendemos haciendo y la construcción gradual de la energía solar mientras estamos en modo de aprendizaje nos permitirá encontrar mejores formas de las que conocemos en este momento.
3. Cortaría la combinación beneficiosa de otras tecnologías como el viento, los biocombustibles y el mejor de todos, los usos finales más eficientes.

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