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更清洁的煤炭，核能，太阳能，风能：这些是满足美国电力需求的一些发电选择。据美国能源信息署称，即使采取了一系列节能措施和对输电基础设施的改进，未来25年，这一需求预计仍将增长30%。但是，根据咨询公司Black & Veatch的新预测，2034年主要的电力来源将是天然气。它是对大气温室气体影响最小的化石燃料——燃烧它排放的二氧化碳比燃烧煤炭少43%——并且看起来将在电力市场中增加其份额，即使存在限制气候变化排放的迫在眉睫的法规。此外，还有以下推动因素：在马塞勒斯页岩地层（从西弗吉尼亚州延伸到纽约州）等地发现了新的、大量的天然气储量。
据Black & Veatch称，到2034年，美国近一半的电力将来自天然气燃烧涡轮机或联合循环机组，而传统的燃煤发电将缩减至仅23%（尽管很少有发电厂会关闭）。核能将增长，提供近15万兆瓦的电力，而可再生能源将从今天的5.4万兆瓦（不包括水力发电）跃升至2034年的16.5万兆瓦以上。
Black & Veatch电力市场分析主管马克·格里菲思（Mark Griffith）与ScientificAmerican.com讨论了美国电网未来的能源结构。
[以下是采访的编辑文字稿。]
您最近发布了一项电力公司首席执行官的调查。您发现了什么？
这是一项非常有趣的调查。一方面，它表明公用事业公司在需要做什么的问题上存在广泛的意见分歧。有些人对碳排放立法的必要性持怀疑态度，而另一些人则认为这非常重要。从调查和行业发展来看，无论人们的个人或政治观点如何，他们都希望电力部门朝着更低的碳足迹方向发展。目前在某些方面缺乏立法会引起更多担忧。如果您不知道监管方面的未来是什么，就很难为未来制定计划。假设确实会发生某些事情，该调查支持这样一种观点，即公用事业公司将核能视为一种可靠的绿色技术，这与10年前人们的想法截然不同。核能已经被重新定义，至少行业是这样看待的。
煤炭还有未来吗？
在一段时间内，燃煤发电仍然似乎有很多兴趣。煤炭还有未来吗？总的来说，答案是肯定的。在我们对事物如何发展的基线观点中，我们在相当长的一段时间内仍然在一定程度上依赖煤炭。这是如何可能的——即使有Waxman–Markey类型的立法[众议院通过的美国清洁能源和安全法案]，这也是我们假设的基线？到2014年，[根据该立法]，您必须开始达到标准，并且随着时间的推移，这些标准会变得更加严格……合规的概念与立法中允许的抵消[在其他地方减少温室气体排放，例如阿拉斯加不被砍伐的树木可以抵消阿拉巴马州燃煤电厂的排放]的可用性相结合。假设所有部门（包括电力行业）都可以进入某种全球抵消市场，并可以以一定的成本利用它们。随着规则越来越严格，这使得合规成为可能。您不能在像那样的立法的第一年就发生悬崖式变化。它的结构允许过渡，其中一些在早期分配配额中体现……它会迫使您进入一个公用事业公司需要在2030年代而不是更早地真正减少碳排放的世界。您不必明天就关闭所有燃煤电厂。您可以制定一项长期战略，依靠价格合理的抵消措施。对于像Waxman-Markey这样的法案来说，它并不是什么可怕的事情，它会迫使人们迅速地发生巨大行为改变。它确实会迫使行为改变，但它会随着时间的推移而逐步进行。
然而，您预测未来会从煤炭大幅转向天然气。为什么？
即使有需求侧管理和能源效率，我们仍然预计电力需求会有所增长。仍然需要这种类型的可调度[sic]热[产生热量]资源。天然气是剩下的最佳选择。
即使碳排放价格适中，这种[从煤炭转向天然气的]趋势[已经存在]仍在继续。天然气仍然是一种有竞争力的燃料。您不会建造更多的传统燃煤电厂。我们正处于目前正在进行的[煤炭]建设周期的尾声——这几乎就到此为止了。您在等待碳捕获和储存方面的突破，当这种情况发生时，您可能会重新开始使用煤炭。如果没有，我认为我们不会再建造更多了。
随着碳价格上涨，减少效率较低的煤炭机组或交付成本较高的煤炭机组并更多地运行天然气机组开始变得具有成本效益……天然气正在发挥更重要的能源作用。您在西部已经拥有天然气基本负荷发电厂[提供持续的电力供应]。在东部地区，这是一个更大的转变，那里更加依赖燃煤发电能力。到2040-2050年，您将在某个时候淘汰大量燃煤发电厂。在您仍然依赖热力发电的情况下，您将依赖天然气。
我们是否有足够的天然气来满足这种需求？
我们假设与页岩气、关于地下水的环境问题以及[一般]用水有关的问题都得到了解决。这些看起来像是可以解决的问题，不需要技术突破。这是一种产生的费用。我不认为页岩气存在无法克服的、难以解决的环境问题。当然，也有未知的未知数——您不知道。但是，没有任何迹象表明……人们今天对马塞勒斯和其他[天然气开采点]的担忧会阻止页岩气的开发。越来越多的资金流入该领域[因为]它确实需要大量的资本投资。页岩气井产气迅速，寿命短。您必须不断钻探。
那么核能呢？
核能是公用事业公司一直在回避的事情，因为人们认为它的政治不可接受以及相对较高的资本成本。如果您可以建造一座燃煤电厂，为什么要费心在美国建造一座核电厂呢？这是一个更容易的解决方案。
鉴于单个一机组或两机组电厂的投资规模相对于拥有它们的公司的市值而言，贷款担保计划似乎至关重要。相对于[政府]提供的资金而言，它的成本较低。进一步扩大贷款担保计划似乎是鼓励新建核电的最佳途径。[但是]您可以预期会有很多阻力——一波反对核电站的阻力——就像目前存在反对燃煤电站的阻力一样。那场战斗尚未到来……您甚至能再获得20万兆瓦的核电站吗？
那么可再生能源呢？在您的预测中，它们（不包括水电）从电力供应的5%增长到13%。这包括哪些能源？
主要是风能。这是最大的份额。其中还有一些地热和一些太阳能。薄膜技术已经取得了很大进展，但是[太阳能]电厂的平衡[除光伏电池本身以外的所有材料]并没有变得更便宜。电池正在变得更便宜，而且完全不清楚它的底线在哪里。我认为[信息技术]部门的人们提出的论点有一定的道理，他们说，看看我们所取得的进步。我们有了晶体管、集成电路。看起来[光伏]方面还有很大的改进空间，它将比煤炭或任何热力技术取得更显著的进步，而这些技术已经触及其理论极限。最终，[光伏]技术将会取得突破。对于任何征求可再生能源投标的公用事业公司来说，太阳能仍然有点贵。它还不便宜。
这是否意味着会有更多的电力存储？
在基线观点中，我们没有太多。我们还没有看到这方面的经济效益……除了电池之外，很难产生存储能力，而电池有点贵。很难产生抽水蓄能或压缩空气储能的成本。这种情况的每一种情况都是如此独特。有些可以实现，但坦率地说，除了某些孤立的示范之外，新的储能一直很困难。
您对电力发电组合的预测是否使我们走上实现到2050年将温室气体排放量减少80%的道路，正如奥巴马总统所呼吁的那样？
这并没有让我们实现目标的一半。[但是]再说一遍，这又回到了可用的抵消量。这是一个每年排放25亿吨的行业，并希望将排放量降至5亿吨以符合要求。那么，是否有20亿吨的抵消措施在市场上流通？抵消数字中有很多漏洞。但是您可以获得5亿吨的抵消量，并建立起相当规模的天然气产业。核能可以填补其中的很大一部分。那里有很多不确定性。
那么，Black & Veatch目前实际为客户建造的是什么？
我们做很多事情：海外的煤炭；我们在水利方面做了很多工作；天然气发电厂；风能和一般的可再生能源；生物质。我们正在做不同的项目……如果是在国内，那么目前对我们来说，新的建设项目将是可再生能源或天然气。