¿Cuáles son los avances de la fuente de energía a corto plazo (2015-2020) que pueden proporcionar efectivamente un porcentaje decente de las necesidades de los Estados Unidos?

Los avances son eólicos y solares.

Ha habido un cambio de paradigma en la generación eléctrica que la mayoría de los observadores han tardado en darse cuenta. Las economías de escala en la generación han cambiado de escala vertical – unidades individuales más grandes – a escala horizontal – fabricación, distribución y construcción de energía eólica y solar paralela masivamente.

Esto significa que la energía eólica y solar están escalando a un ritmo sin precedentes a nivel mundial y que sigue confundiendo a los analistas de energía, que siguen equivocándose.

La Agencia Internacional de Energía se ha equivocado casi anualmente durante una década. Uno pensaría que se darían cuenta de que las energías renovables estaban escalando en una curva, no en una línea plana, después de equivocarse varias veces. Pero aparentemente no.

Las innovaciones en ambos están relacionadas con la fabricación global masiva, las redes logísticas altamente optimizadas y la construcción altamente optimizada. Esta paralelización permite ganancias de control de calidad impresionantes en comparación con, por ejemplo, la energía nuclear, donde el gran total de seis contenedores presurizados para las nuevas plantas de EDF eran defectuosos y probablemente tendrán que desecharse a un costo de miles de millones y años.

La escala correcta para la generación es la escala en que se encuentran la energía eólica y la solar. Fuimos grandes hace unas décadas en lugar de anchos, y ahora se está corrigiendo.

Estás hablando de los próximos 5 años, que es demasiado corto para que una tecnología innovadora tenga un impacto significativo. Pequeñas mejoras en las opciones y motores actualmente disponibles son los que moverán la aguja. El único que podría manifestarse es un aumento varias veces en la densidad de energía de la batería aplicada a los vehículos eléctricos.

La energía nuclear funciona bastante bien y con seguridad. Desafortunadamente, viene con la reacción de “no en mi patio trasero” de personas que no lo entienden. La reciente innovación de Lockheed-Martin puede ayudar si el anuncio de la prensa no es solo propaganda de movimiento de acciones.

La energía solar y la eólica no son viables por sí mismas. Se pueden perseguir fiscalmente solo con incentivos gubernamentales. El viento probablemente no lo hará hasta que el petróleo sea de $ 300 / barril. La energía solar podría ser interesante con un multiplicador 2x sobre la eficiencia de conversión en celdas asequibles. Las células multicristalinas son las únicas asequibles en la actualidad, pero las células monocristalinas logran una eficiencia de conversión muy interesante. Las mejoras de los semiconductores en la energía solar, junto con las baterías para nivelar la carga de su potencia, podrían mover la aguja en el marco de tiempo descrito.

El que continuamente me sorprende no recibe atención es el biodiesel, o simplemente el aceite vegetal que funciona en una turbina diesel o incluso de gas. El aceite vegetal es de ~ $ 4 / gal. Es esencialmente carbono neutral (si crees que eso importa). Es limpio, no contiene azufre y es eficiente … mucho, mucho más eficiente que la conversión sin sentido de etanol del aceite de maíz que actualmente se exige en la gasolina.

Una combinación de energía hidroeléctrica, nuclear y algo de energía solar / eólica podría hacerlo, pero aun así, la ventana de 5 años que desea reemplazar los combustibles fósiles es muy difícil de cumplir. Francia tardó alrededor de 20 años en descarbonizar su red eléctrica.

En la vida real, una mezcla es probablemente mejor. Permite que las fortalezas y debilidades se cancelen mutuamente. Un no, no es un juego de suma cero donde todo lo que le das a una tecnología se toma de otra. La vida no es como un juego 4X en el que tienes una cantidad limitada de recursos, como trabajadores, y un turno los tienes construyendo una pirámide y luego, al siguiente turno, mágicamente conviertes a esos trabajadores en científicos para investigar una nueva tecnología. En la vida real, las personas se especializan y es más difícil cambiar de trabajo. Si de repente decimos que abandonemos la energía solar e ir a viento, sería difícil para un químico / ingeniero que solía concentrarse en la química de las obleas de pv y su producción para cambiar a los temas que son más relevantes para el viento como la química de los imanes o la química / diseño de las palas de fibra de carbono. Un soldador que solía trabajar en plantas nucleares probablemente no tendría trabajo en energía solar fotovoltaica o eólica, ya que algunos diseños no usan soldadura. Entonces, dado un corto tiempo, una combinación de tecnologías maximizaría el uso de las personas. Es similar con respecto al dinero. El dinero del gobierno se puede recauchutar más fácilmente, pero parte del financiamiento será de empresas privadas y todos tienen sus propios presupuestos independientes

En este momento, Europa tiene una cantidad decente de energía solar / eólica. Pero Europa es un lugar más concurrido. 112 personas por kilómetro cuadrado en comparación con los 35 de EE. UU.

Estadísticas de la Unión Europea
Densidad de población (personas por kilómetro cuadrado de área de tierra)

Al estar más concurrido que Estados Unidos, es más fácil importar y exportar energía. Y eso es exactamente lo que hacen. Los países con grandes cantidades de energía solar y eólica necesitan importar energía de otros países cuando no hay viento ni sol. Se alienta a los países exportadores a no usar energía solar / eólica porque si lo hicieran, ¿quién les vendería la electricidad si no hace sol / viento? Si los países exportadores usan hidroeléctrica, goethermal o nuclear, entonces no hay problema. Pero si usan combustibles fósiles, entonces tienes una situación interesante en la que la energía solar y eólica alientan a las plantas de combustibles fósiles a permanecer.

Una solución sería simplemente intercambiar plantas de combustibles fósiles por plantas nucleares. Podrían proporcionar respaldo a la energía eólica y solar, aunque a un costo más alto ya que operan las 24 horas del día, los 7 días de la semana, ya que la carga base es más rentable. Pero probablemente valga la pena en lugar de seguir emitiendo CO2.

Algunos reactores nucleares alemanes, franceses y estadounidenses están diseñados para ser plantas de energía de carga.

Sin un avance en la tecnología de almacenamiento de energía, no veo que las fuentes de energía intermitentes vayan mucho más allá del 20% de la red de un país a menos que use una copia de seguridad como lo hace Europa.

¿Pueden las energías renovables proporcionar energía de carga base?
Respaldo de energía renovable para una isla eléctrica: Estudio de caso del sistema eléctrico israelí: estado actual

Un avance en el almacenamiento de energía podría ocurrir en cualquier momento. Pero no sabemos cuándo o si vendrá. Hasta entonces, no es una buena idea poner todos los huevos en esa canasta. Esa es otra ventaja de una red eléctrica mixta.

Cantidades medias o pequeñas de energía solar y eólica respaldadas por energía nuclear e hidráulica es la forma más probable y probablemente la más barata de descarbonizar la red eléctrica de los Estados Unidos. Ver enlace a continuación. Pero sigo pensando que su plazo de 5 años es demasiado corto.

http://grist.org/climate-energy/

Si comenzáramos una construcción de estilo alemán de grandes cantidades de energía solar y eólica, podríamos hacer una gran mella en la producción de CO2 de la red eléctrica en 5-10 años, pero incluso con la unificación concomitante de las diversas redes de energía regionales de los EE. UU. (Larga distancia las líneas de transmisión son caras) se detendría porque todavía necesita retener fuentes de energía no intermitentes como respaldo. No todas las áreas de los EE. UU. Tienen suficiente energía hidroeléctrica, por lo que la solución más realista para construir más plantas nucleares que sirvan como respaldo, reemplazando el combustible fósil. Aunque eso podría llevar más de 20 años como lo hicieron los franceses.

Incluso el IPCC dice que necesitamos todas las tecnologías de energía que no sean de carbono. El PDF del Quinto Informe de Evaluación del IPCC dice “en ausencia o bajo disponibilidad limitada de tecnologías de mitigación (como bioenergía, CCS y su combinación BECCS, nuclear, eólica y solar), los costos de mitigación pueden aumentar sustancialmente dependiendo de la tecnología considerada. (Cuadro 3.2) “.

Entonces, eliminar una herramienta como la nuclear hace que la mitigación del cambio climático sea más difícil, más lenta y más costosa. Cualquier retraso en la reducción de CO2 significa que el cambio climático nos afecta más. Esta y otras declaraciones en el informe dicen que la energía nuclear puede y debe desempeñar un papel. En el informe, la energía nuclear siempre se combina con las energías renovables.

Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático

El uso ampliado de la fractura hidráulica ha estabilizado el precio del gas natural, en general. En lugar de los precios estacionales, el precio del gas natural ahora tiene una tendencia secular constante a la baja, si ajusta los siguientes datos teniendo en cuenta la inflación:


Sin embargo, contrariamente a la tendencia secular del gas natural que alimenta a los generadores, el precio de calefacción al consumidor ha fluctuado enormemente :

Sospecho que este precio de la última milla tiene más que ver con las ineficiencias en la distribución y la fragmentación de los precios de los servicios públicos que con las caídas generales de precios en boca de pozo:

Si algo expandió el uso de la fracturación hidráulica fue impulsado por la fluctuación de los precios de los productos básicos durante 2000-2010. Finalmente, esto brinda cierta estabilidad de precios para usos industriales y de generación de energía. Solo espero que este también sea el caso de la calefacción residencial.

Gracias por leer.

Fuente:
eia.gov – Precios del gas natural en EE. UU.

He inventado un nuevo tipo de turbina de fluido que creo que será más barato de construir y mucho más potente (por varias razones diferentes) que los diseños de turbinas tradicionales. Es un diseño novedoso y tiene propiedades aerodinámicas interesantes que merecen más pruebas. Idealmente, estaría cubierto con un material de polímero solar de película delgada para generar energía solar junto con el viento. esta invención también podría usarse en agua. Sin embargo, ser pobre y carecer de una tienda; significa que no puedo construir un prototipo adecuado. He creado un modelo de demostración que muestra cómo funciona como una “válvula unidireccional”, y lo he colocado en el dominio público. Aquí hay un video

Lo que se necesita es una expansión constante de la industria existente utilizando la tecnología existente. Con alguna tecnología nueva, solo tomaría más tiempo ampliar la industria.

Contamos con la tecnología. Tenemos la reducción de costos. Solo necesitamos usarlo.

Siempre hay una posibilidad de avance en la energía solar. Algunos resultados interesantes fueron reportados recientemente. Si agrega otros 5 años, tal vez veamos el proyecto de fusión en frío de Lockheed Martin, eso sería un verdadero cambio de juego.