电气化和脱碳之间的联系

有三个密切关注能源行业大趋势:网格脱碳、电气化和现代化。当所有三个相关,脱碳和电气化权证的进一步研究之间的联系密不可分。

脱碳是指减少对矿物燃料的依赖,从而降低整体二氧化碳(有限公司₂)释放到大气中。电气化的转换非电的最终用途设备电气最终用途设备。这些转换可能发生在交通、工业、商业或住宅设置。例如,它可能看起来像驾驶电动汽车而不是汽油动力汽车,或者它可能是过渡一个工业皮带传动由蒸汽由一个电动马达。

需求方电气化

脱碳和电气化齐头并进。一般来说,当消费者使用电气设备(也称为“需求”),能源效率大于其相应的化石燃料。交通行业尤其如此。典型的汽油汽车的能源效率是在20 - 30%的范围,这意味着只有20 - 30%的燃料能源交付车轮。剩余的能源主要是失去了热量从发动机。相比之下,电动汽车(EV)超过75%的电能转移到车轮。提高效率,甚至EVs控由化石燃料发电远远低于“超越尾气”温室气体(GHG)排放比汽油动力车辆。

例如,一个2021年雪佛兰螺栓排放140克(g)的有限公司₂每英里旅行如果车辆被指控使用美国平均发电燃料结构(我]。同类汽油驱动汽车,2021年雪佛兰Spark,能够实现城市/高速公路燃油经济性相结合的33英里每加仑,大约266克有限公司₂每英里。相比之下,“超越尾气”排放的电动螺栓比天然气火花下降了约47%。

这些趋势也适用于供暖和冷却系统。新的高效燃气锅炉可能拥有95% efficiency-meaning 95%的燃料的能源转化为有用的热量。听起来不错,对吧?然而,考虑一个典型的电子“抵抗”加热器提供能源效率100%,这意味着所有的电能转化为有用的热量。电动热泵能够远远超过通过使用制冷剂将热量从外部空气里面(是的,热甚至存在于空气温度低于零度)。这就增加了效率超过100%,甚至高达300%,而在某些情况下更甚。热泵也可以把热量从内部到外部,提供非常有效的冷却。脱碳作用的结果是需求方面的应用提供更多的效率,从而降低整个系统的温室气体排放。

考虑一下这个场景:一个家在北部美国使用旧propane-fired锅炉热量。这个锅炉的效率为85%。锅炉使用大约800加仑的丙烷,每年导致10000磅的有限公司₂排放。取代propane-fired锅炉、分域的家是电气化热泵系统。高效热泵使用大约每年9000千瓦时的电力提供相同的加热能力。假设平均电力来自美国燃料结构,新系统增加了8500磅的有限公司₂每年排放的,这意味着整个公司₂带电加热系统排放约15%低于锅炉。

发电来源

既然需求电气化已经解释说,让我们看看它如何影响能源发电。国家可再生能源实验室(NREL)进行了一次电气化期货研究[二世)和确定,为了满足高电气化的需求情况下,发电能力需要从现在到2050年的两倍。而电气化无疑将导致整体用电量的增加,峰值的大小需求显著增加的负载将需要额外的发电能力。随着我们越来越多地投资于更为复杂问题,依靠可再生能源发电的来源是他们的变量和间歇reliability-the也不会总是阳光灿烂,风并不总是打击。因此,即使可再生发电能力的重要补充,我们也必须增加其他形式的发电能力,以及储能能力。

电气化的另一个结果是化石燃料使用的转变远离住宅和商业终端用户(特别是天然气)。这个转变从终端用户的天然气消费将增加用于工业和储能电站,使天然气代更具成本竞争力。除了这个成本竞争力,更多的天然气发电厂将需要支持电气化。看大局,天然气发电量预计将随着年龄的增长,higher-emitting产生来源如煤炭退休。

峰值功率需求和灵活性

时需要考虑的一个主要因素讨论电气化是需求方面的灵活性。这指的是部分的整体电气要求可以降低,增加或改变在时间和持续时间。增加需求的灵活性可能导致需求减少对权力在高峰时期,从而减少未来的发电能力增加。同一NREL电力期货研究[二世]表明,需求方面的灵活性在high-electrification场景中可以减少未来需求的发电容量近100千瓦。

需求方面的灵活性可以被纳入新电气最终用途的设备。例如,智能电动车充电器不最初连接时自动开始充电。相反,他们在一个最佳的充电,低能源需求时间。同样,智能恒温器在家庭和企业可能允许温度变量,帮助减少高峰需求根据区域条件。一些电网运营商已经有能力控制智能恒温器,和几个实用程序提供智能恒温器需求反应的目的。

此外,需求方面的灵活性可以使发电部门的碳密度水平较低。减少来自两个实现各种可再生能源和提高能源存储技术。NREL的研究(二世)得出结论,高需求的灵活性在电气化场景可能导致5 - 8%减少有限公司₂排放的能源系统作为一个整体。简而言之,要充分利用变量可再生发电来源实现脱碳目标,电力消费者需要更灵活。

环境效益的电气化

发电在美国已经在一个地方独自电气化有助于降低有限公司₂整个能源行业的排放。作为发电燃料结构转向低碳燃料和可再生能源,电气化脱碳进一步增加的好处。NREL电气化期货研究预测,高的电气化,每年总有限公司₂整个能源系统可以减少排放明显增加从目前的水平在2050年减少25%。进一步削减高达8%的可能有更大的需求方面的灵活性。

这些减排不是仅仅归因于电气化。相反,减排将电气化的结果,脱碳和电网现代化一起工作。电力需要继续交付给客户有效和可靠地转换为电气最终用途设备和减少对矿物燃料的依赖。每个组件依赖于别人,我们不能支持能源需求和走向可持续发展的目标,如果任何一个组件被删除。

——————————————————————————————————————————————————————

[我]美国能源部(2021)效率和可再生能源办公室油耗计算器,https://www.fueleconomy.gov/mpg/MPG.do。

(二)国家可再生能源实验室(2021)可再生电力期货的研究中,https://www.nrel.gov/analysis/electrification-futures.html。

了解更多:能源大趋势感兴趣?看我们的免费点播网络研讨会。

文章最初发表工程师们对权力的网站。万博manbetx手机投注今天订阅我们的通讯保持当前环境的见解和管理更新,影响你的项目。