구식 학교 : 우리가 의지하는 발전소 및 송전망의 대부분은 수십 년 동안 계속되어 왔습니다. 앤드류프 하트 / 플리커, CC의 BY-SA
전기 그리드는 전 대륙에 걸친 놀라운 통합 시스템입니다. 국립 공학 아카데미 (National Academy of Engineering)는 그것을 최고의 엔지니어링 성과 20th 세기의. 
그러나 또한 비싸다. 내 분석에 따르면 발전소, 전선, 변압기 및 기둥으로 구성된 미국 전기 그리드의 현재 (감가 상각 된) 가치는 약 US $ 1.5에서 2 조입니다. 이를 대체하기 위해서는 거의 $ 5 조를 소비해야합니다.
즉, 수조 달러의 수몰 자금이 이미 들어있는 미국의 전기 인프라는 곧 상황을 유지하는 데 상당한 투자가 필요하게됩니다. 제 2 차 세계 대전 이후 수십 년 동안 전력 분야의 급속한 확장 기간에 건설 된 발전소는 이제 40 세 이상이며, 오랫동안 성과를 거두었고 대체해야 할 가능성이 큽니다. 사실, 미국 토목 학회는 방금 전 에너지 인프라를 간신히 D + 등급을 통과합니다.
현 행정부는 인프라에 크게 투자 할 것을 약속했는데, 이는 전기 시스템과 관련하여 많은 질문을 제기합니다. 미래의 에너지 그리드는 어떻게 생겼습니까? 저탄소 에너지 공급을 어떻게 달성합니까? 그것은 무엇을 요할 것인가?
인프라가 지원을받을 수있는 문제인 것 같습니다. 통로의 양쪽. 그러나 지출에 대한 올바른 결정을 내리기 위해서는 먼저 기존 그리드의 가치를 이해해야합니다.
현재 전환 상태
전기 그리드는 지난 수십 년 동안 의도 된 것이지만, 전체 시스템이 초 단위의 시간 규모에 걸쳐 공급 및 수요의 균형을 잘 잡아야한다는 것을 깨닫는 사람은 거의 없습니다. 조명 가정, 랩톱 또는 에어컨 가동을위한 1 와트의 전력은 다른 위치에서 동시에 생성됩니다. 주로 발전기에서 자석을 회전시키는 연료를 연소시킵니다. 기본적으로 그리드에는 전기가 저장되지 않습니다. 대신 석탄, 천연 가스, 핵 제품 및 댐 뒤의 물은 대부분의 에너지가 연료에 저장되어 명령이 실시간으로 전기로 변환되기를 기다리고 있습니다.
모든 미국 발전소의 위치 및 감가 상각 된 상태. 조슈아 로즈, EIA 양식 860 데이터.
최근 몇 년 동안 우리가 권력을 얻는 곳은 극적으로 변했습니다. 가장 오래된 발전기는 미국의 동부에 많은 발전소가있는 대규모 발전소입니다. 가장 최근에 추가 된 발전소는 더 작아졌고 더 많이 보급되었습니다. 옥상의 태양 전지판이나 풍력 발전소를 생각해보십시오. 일부 전문가들은 심지어 중앙 발전소가 아닌 네트워크의 가장자리를 따라 더 많은 전력을 소비하는 곳에서 더 분산 된 발전 모델을 발표했습니다. 새로운 규범.
앞으로도 이전과 같은 방식으로 그리드를 구축하거나 동일한 서비스를 제공 할 수있는 새로운 기술에 투자 할 수 있습니다. 저렴한 비용.
어떻게 우리가 그것을 더 깨끗하게 만들 수 있을까요? 어떤 사람들은 그리드가 재생 가능 에너지 원에 대해 완전히 달리다.. 다른 사람들은 에너지 시스템을 전체적으로 "탈 탄소 화 (decarbonize)"또는 탄소 배출량을 줄이는 최선의 방법이라고 말하고 있습니다. 광역화 의 산업 및 운송 부문.
그러나 그러한 변환이 비용을 지불하는 것에 대답하기 위해, 우리는 다음을 알아야합니다. 현재 그리드 비용은 무엇입니까? 우리가 이미 설치 한 모든 콘크리트, 강철, 실리콘 등은 얼마만큼 가치가 있습니까? 정책 입안자와 계획가가 미래에 대한 비전에 대해 이야기 할 수 있도록하기 위해 저는 그 질문에 답하려고했습니다.
그리드를 구성하는 요소는 무엇입니까?
이 연습에서는 "격자"를 다음 부분으로 제한했습니다.
- 발전소
- 장거리에서 전력을 전송하는 고 / 저전압 전송 라인
- 건물이나 다른 끝점에 직접 전력을 공급하는 배전선
- 전송 그리드에서 전원을 라우팅하기위한 변전소
- 배전 그리드의 변전소
- 배전 계통의 전압을 변화시키는 변압기
이 계산에는 집안의 전선, 주택 및 건물의 전기 패널의 미터 및 전기를 소비하는 최종 사용 장치와 같이 그리드의 추가 및 필수 구성 요소가 빠져 있습니다.
다양한 공개 보고서를 통해 새로운 건설과 감가 상각을 추정하기위한 표준 접근법에 대한 업데이트 된 추정치를 사용하여 우리는 발전, 송전 및 배급에 대한 국가의 자산 가치를 계량화했습니다.
발전소의 총 용량은 약 1.15 테라 와트입니다. 그것이 1,000 원자력 발전소의 생산 능력입니다 (미국은 현재 100에 관한 것입니다). 상상할 수 있듯이, 그것은 교체하는 데 많은 비용이 듭니다. 발전소 만의 경우, 대체 가치는 거의 $ 2.7 조이며, 감가 상각 된 가치 또는 대략적인 현재 가치는 거의 $ 1 조입니다. 전반적으로, 가치의 분석은 발전소 56 퍼센트, 9 퍼센트 전송 시스템 및 35 퍼센트 분배 시스템에 관한 것입니다.
미국 전기 인프라의 대체 및 감가 상각 된 가치에 대한 분석. EIA를 비롯한 많은 기본 데이터 소스는 UT-Austin Energy Institute의 Full Cost of Electric 연구에서 최근에 사용 된 데이터 소스와 동일합니다. 우리는 예상 수명의 끝에서 초기 비용의 15 퍼센트의 스크랩 값으로 끝나는 단순한 직선 감가 상각 일정을 사용했습니다. 조슈아 로즈
앞으로가는 경로는 무엇입니까?
우리가보다 깨끗한 에너지 미래를 원한다면 거기에 도달하기위한 여러 경로가 있습니다. 그러나, 나는 가장 저렴하고 가능성있는 경로가 우리가 이미 가지고있는 기반 시설을 최대한 활용하는 것, 중복이 아닌 가장 효과적인 경로가 될 것이라고 가설을 세웠다. 가장 "플러그 앤 플레이"경로 중 하나 (그리고 현재 우리가보고있는 것)는 기존의 전선, 기둥 및 물 기반 시설을 사용할 수있는 발전소에서 석탄에서 가스 연소 발전으로 전환하는 것입니다.
스펙트럼의 다른 끝에서, 수소 경제는 새로운 종류의 기술에 대한 막대한 새로운 투자를 필요로 할 것이므로 현재 가지고있는 것보다 적은 것을 활용할 것입니다. 예를 들어, 수소를 생성하고 저장하는 장소를 만들어야합니다. 반면에, 그것은 더 탄력 있고 지속 가능한 잠재력을 가지고 있습니다.
나이를 보여주는 것 : 송전선로를 업그레이드하면 태양열 및 풍력 발전소가 나라 외곽에서 사람들이있는 곳으로 가져와 그리드를 청결하고 잠재적으로 가격을 낮출 수 있습니다. indigoskies / flickr, CC BY-NC-ND
인프라 투자가 기대되는 분야 중 하나는 대량 송전 네트워크를 업그레이드하는 것입니다. 이러한 업그레이드로 인해 미국의 여러 지역간에 전력이 흐를 수 있으며 주간 고속도로 시스템이 미국 전역의 비즈니스 비용을 낮추는 방법과 유사합니다. 우리의 광대 한 나라를 가로 질러 상품과 서비스를 운송하는 데 걸리는 시간을 크게 줄여줍니다..
권력이 더 저렴하게 생산되는 미국의 영역이 있습니다. 다른 지역보다 환경 영향이 적습니다.. 풍력 및 태양 에너지가 좋은 지역으로 송전선로를 확장하면 사용자에게 매우 저렴한 전력을 제공 할 수 있습니다. 문제는이 분야가 사람들이있는 곳이 아니기 때문에 사람들에게 이러한 힘을 가져다주기 위해서는 강력한 전송 네트워크가 필요하다는 것입니다.
전력을 건물에 직접 전달하는 그리드의 일부인 배전 네트워크는 그리드 운영에 추가 비용을 들이지 않고 더 많은 태양 광을 통합 할 수 있습니다. 그러나 일단 태양 광 용량이 위치에 따라 달라지는 로컬 네트워크의 전력 수요의 특정 비율에 도달하면 더 많은 비용이 발생합니다..
결국, 소비자 또는 납세자는 항상 이러한 업그레이드 프로젝트에 비용을 지불하게되지만 이점은 비용보다 중요 할 수 있습니다. 텍사스 '전기 그리드의 확장 허용했다 로드 센터에 도달하는 훨씬 더 많은 풍력 이는 천연 가스 가격의 하락과 함께 도매 전력 시장 비용을 감소 시켰습니다. 그보다 저렴한 비용은 급료 지불 자에게 따라 갔다..
투자를 필요로하지 않는 길은 없습니다. 우리가 가지고있는 것을 유지하는 것조차도 수십억 달러가 아니라도 수십억 달러의 비용이 향후 10 년 동안 발생할 것입니다. 더 큰 문제는 다음과 같습니다.이 놀라운 그리드를 계속 교체하고 재구성 할 때 어떤 기술을 집중해야합니까?
저자에 관하여
Joshua D. Rhodes, 에너지 박사후 연구원, 오스틴 텍사스 대학
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관련 서적
at 이너셀프 마켓과 아마존
