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编者注:此问答是《大众科学》进行的一项调查的一部分,该调查针对的是从事开发和实施非化石燃料能源技术的公司高管。
目前,哪些技术障碍最阻碍风力发电的发展?在不久的将来和长期来看,克服这些障碍的前景如何?
最大的纯技术障碍在于供应链基础设施和输电方面。
在最近的经济放缓之前,风力涡轮机组件的供应是制约增长的因素。对风能的需求增长大于组件制造基础设施的增长。这种情况很大程度上是由于美国在风能方面的短期政策造成的。例如,风力发电生产税收抵免一直是为期一到两年的延期,这对于风力涡轮机组件制造基础设施的重大投资来说时间太短了。风能增长的第二个制约因素是从风力资源丰富的大平原到人口和电力负荷集中的地区(工业中西部、东西海岸)的有限的输电设备。就像煤炭、石油和天然气等能源一样,它们拥有将能源从能源产地输送到人们的基础设施,但美国目前还没有足够的输电设施将风能从风力丰富的地区输送到人们那里。因此,美国有大量的风能资源可以利用;我们美国只需要安排安装输电设备,将风能输送到人们那里。
扩大风力发电规模以服务于更大的国家或全球客户群是否存在障碍?
是的。障碍主要来自人为,或者更准确地说,是人类尚未创造的。主要的障碍在于对能源真实总成本的认知以及缺乏补偿风能为文明世界避免的间接成本的协议。这些成本包括但不限于碳排放和气候变化的成本、购买外国石油和天然气的负面收支平衡成本,以及仅仅因为短期来看石油和天然气似乎很便宜而现在就燃烧它们对后代造成的损失。另一个人为的障碍是分散的许可制度,这在时间和成本上都是低效的。像煤炭、石油、天然气和核能等其他能源一样,大规模、具有成本效益的风能需要一个更大规模、以能源政策驱动的总体许可结构。在实践中,通过众多不同的地方机构批准大型风能项目和相关的输电设备是不切实际的,而且过于笨拙、耗时且耗费资源;结果是更大、更具成本效益的项目无法启动。
现有的能源基础设施是否能够应对风力发电的增长?或者,它是否也需要进一步的改造?
现有的能源基础设施需要一个额外的组成部分来应对风能的增长,以发挥其潜力。缺失的组成部分是输电设备,以便将大规模能源从该国或任何国家的风力资源丰富的地区输送到现有的输配电系统——例如,在美国,需要一个系统来将相当于许多核电站的能源从大平原输送到东西海岸以及中西部地区的核心能源负荷中心。 鉴于当前的经济危机,您的行业能否获得必要的资本(来自公共或私人来源)来充分资助其增长?
当前的经济危机严重削减了满足风能增长所需的资本供应。这主要体现在生产税收抵免的实际利用价值和风电项目的长期债务方面。如果修改诸如被动亏损限制和有限合伙结构适用性等规则,允许更广泛地使用税收抵免并使税收抵免可退还,那么生产税收抵免将更有效。随着贷款机构显然减少了在风能以及其他经济领域的贷款,风电项目长期债务供应急剧萎缩。 从战略角度来看,风能更大的竞争对手是:现有的煤炭、石油和天然气技术还是其他替代能源技术?
从直接意义上来说,它们都不是竞争对手。大多数公用事业公司和监管机构将选择电力能源视为投资组合多样化,而不是仅仅关注一种“最佳”能源。石油对美国的发电贡献不大。然而,随着本地出行的电动汽车的到来,对无排放电力发电的需求将增加,而风能是一种领先的具有成本竞争力的来源。风能的属性与煤炭和天然气互补,就像煤炭和天然气可以补充风能一样。风能是一种按需提供的能源——它不能随意开启。因此,煤炭和天然气可以补充风能,因为它们可以随意开启。与此同时,当风能可用时(在许多地区,风能大部分时间都可用),风能可以抵消煤炭的燃烧,从而既减少碳排放,又为未来使用节省煤炭资源。与天然气的关系也是如此:当有风时,我们可以减少天然气的燃烧,减少今天的排放,并为未来节省天然气。实际上,风能可以存储在尚未燃烧的燃料中。
您和您所在行业的其他人是否有一个成本目标,例如,在五年内要实现?
一个目标是使风能具有成本竞争力,即使在碳排放和外国支付成本没有得到充分评估的情况下也是如此,同时也要在数量上增长,从而有足够的风能来产生有意义的影响,以推动局面。美国能源部的可行性研究得出结论,美国可以在成本有效的基础上,在经济上和合理的电力系统投资基础上,从风能中获得 20% 的电力。风能以具有成本效益的方式提供美国 20% 的电力供应,没有碳排放造成的任何气候影响,并创造许多新的美国长期制造业和农村发展就业机会,这是风能的目标。