圖片來源:American Public Power [email protected]

《自然》研究:風能與太陽能可滿足工業化國家大部分電力需求

要處理氣候危機,很多專家都表明過渡至只使用可再生能源是必須的。雖然如何實現此目標存在很多爭論,但越來越多的研究以及實際證據表明,這絕對是一個可行且實用的選擇。上月刊於《自然通訊》的研究則指,只要安裝足夠儲能設施以彌補間歇性生產時間,許多工業化國家的大部分電力需求可通過風能和太陽能的組合來滿足。

團隊分析 1980–2018 年 42 個主要國家的能源使用情況,以模擬風能和太陽能發電量的增加如何可能滿足各國的電力需求。是次研究主要關注再生能源的可靠性和可依賴程度,而不是這些再生能源能夠生產的電量。

有參與研究的加州大學爾灣分校地球系統科學家 Steven Davis 指,風能和太陽能可以滿足許多地方超過 80% 的需求,而無需瘋狂的儲電量或過剩的發電量。然而根據國家或地區的不同,在零碳未來,能源存儲和其他非化石能源需要滿足多天間歇性生產短缺的需求。

研究指風力發電處於領先地位

研究又表明,即使無任何儲能係統,再生能源系統也可在 72–91% 的時間內滿足研究國家的需求,其中風力發電處於領先地位;全面添加可儲 12 小時的儲能系統,這一比例可高達 83–94% ,而此場景下太陽能將成為主要能源。

不過,一個國家或地區的電力需求會隨時間推移而波動。模型顯示,較大、低緯度的國家將更易轉向再生能源,因為她們將能夠在一年中的大部分時間裡依賴太陽能。

團隊指,緯度較高的較小國家,會更頻繁地使用備用能源。然而,各國長期存儲和匯集資源組成聯網,可以盡可能減少這些問題。例如來自西班牙、意大利和希臘的太陽能資源,以及荷蘭、丹麥和波羅的海地區豐富的風能系統就滿足到歐洲目前很多的能源需求。

美國風能太陽能電力產出可達總需求 85%

有參與研究的清華大學地球系統科學系助理教授同丹在聲明中,以德國做例子,該國近期持續了兩周可再生能源生產不足的情況,逼使德國求助於可調度發電,而這些電力通常都是由燃燒化石燃料的發電廠提供。

研究亦發現,美國風能和太陽能的電力產出可達總需求的 85% 。如增加增加充電池等儲電方法,以及將電網連接到北美洲其他國家,將可進一步推高這數字。

團隊表示,每個國家或地區都需要根據其位置、需求和可用資源,來採取不同的方法過渡到淨零排放。不過,研究有多個假設,包括無能源浪費的完美電力傳輸,以及年發電量等於年需求量等。

Davis 強調,人類生產淨零碳電力上存在一些明確的物理限制,但當技術、經濟和社會政治意願保持一致時,則可以實現完全使用再生能源的目標。

來源:
Science Alert, Most Electricity in Industrialized Nations Could Be From Wind And Solar, Study Shows, 9 November 2021

報告:
Tong, D., Farnham, D.J., Duan, L. & et al. (2021). Geophysical constraints on the reliability of solar and wind power worldwide. Nat Commun 12, 6146. doi: 10.1038/s41467-021-26355-z

文/Alan Chiu

編輯推介

    發表意見