سنگین! تسلا یک مقاله طولانی در معرفی “Grand Plan 3” و اطلاعات بیشتر در مورد سه خودروی جدید منتشر کرد

در اوایل ماه مارس، ماسک بخش سوم طرح بزرگ مخفی تسلا (Master Plan Part 3) را در کنفرانس سرمایه گذاران اعلام کرد و ابراز امیدواری کرد که از طریق تغییرات در پنج حوزه زیر به اقتصاد انرژی پایدار دست یابد، از جمله:

  • خودروهای بنزینی را با خودروهای برقی جایگزین کنید
  • رواج پمپ های حرارتی در منازل، مشاغل و صنایع
  • اجرای گرمایش و ذخیره سازی با دمای بالا در فرآیندهای صنعتی
  • برق انداختن هواپیماها و کشتی ها
  • تولید برق از منابع تجدیدپذیر و تامین انرژی از ذخیره سازی ثابت

ماسک زمانی از یک جمله برای خلاصه کردن نقشه بزرگ مخفی تسلا استفاده کرد: مسیری به سوی یک آینده انرژی کاملاً پایدار برای زمین. این به معنای "راهی برای آینده انرژی کاملاً پایدار برای زمین" است.

اما در آن زمان، این طرح به «فقدان جزئیات» متهم شد و قیمت سهام تسلا پس از ساعاتی بیش از 3 درصد کاهش یافت.

امروز، تسلا یک PDF 41 صفحه ای منتشر کرد——Master Plan Part 3 – Sustainable Energy for all of Earth

این پی‌دی‌اف جزئیات طرح اصلی مخفی آن‌ها قسمت 3 را برای ایجاد آینده‌ای بهتر برای خود و نسل‌های آینده با کنار گذاشتن سوخت‌های فسیلی و روی آوردن به انرژی‌های تجدیدپذیر نشان می‌دهد.

این سند همچنین اطلاعات بیشتری در مورد 3 خودروی جدید نشان می دهد:

  • مدل پایه از یک بسته باتری آهنی-لیتیومی 53 کیلووات ساعتی استفاده خواهد کرد
  • یک ون کوچک از یک بسته باتری 100 کیلووات ساعتی با نیکل بالا استفاده می کند
  • اتوبوس بزرگ دیگری از بسته باتری لیتیوم آهنی 300 کیلووات ساعتی استفاده خواهد کرد

علاوه بر این، مدل 3/Y موجود همگی از باتری‌های آهن-لیتیوم 75 کیلووات ساعتی و Cybertruck آینده از باتری‌های 100 کیلووات ساعتی با نیکل بالا استفاده خواهند کرد.

در ادامه محتوای کامل این پی‌دی‌اف آمده است، همچنین می‌توانید برای دریافت سند ورد این مقاله و سند پی‌دی‌اف متن اصلی، به « پروژه هونگتو » در حساب رسمی وی چت «دونگ چهوی» پاسخ دهید.

بیا شروع کنیم!

فهرست مطالب

خلاصه اجرایی

اقتصاد انرژی فعلی بسیار ضایع کننده است

برنامه ریزی برای حذف سوخت های فسیلی

  • برق رسانی مجدد شبکه موجود با انرژی های تجدید پذیر
  • تغییر به سمت خودروهای برقی
  • تبدیل به پمپ حرارتی در مناطق مسکونی، تجاری و صنعتی
  • برقی شدن انتقال حرارت با دمای بالا و هیدروژن
  • سوخت هواپیما و کشتی پایدار
  • ایجاد اقتصاد انرژی پایدار

مدل اقتصادی انرژی کاملاً پایدار

  • ارزیابی فناوری ذخیره انرژی
  • ارزیابی فناوری تولید برق

نتایج مدل

  • مدل محدود ایالات متحده – پاسخگویی به نیازهای جدید برقی
  • مدل های جهانی – پاسخگویی به تقاضاهای جدید برق رسانی
  • باتری برای حمل و نقل
  • وسیله نقلیه
  • کشتی ها و هواپیماها
  • نتایج مدل جهانی – برق رسانی و باتری در وسایل نقلیه

بودجه مورد نیاز

مساحت زمین مورد نیاز

مواد مورد نیاز

خلاصه کنید

خلاصه اجرایی

در 1 مارس 2023، تسلا بخش سوم طرح جامع را پیشنهاد کرد – یک مسیر پیشنهادی برای دستیابی به اقتصاد انرژی پایدار جهانی از طریق برق‌رسانی، تولید و ذخیره انرژی پایدار. این مقاله به تشریح مفروضات، منابع و محاسبات پشت این توصیه می‌پردازد. از همه برای ارائه نظرات و تبادل نظر استقبال می شود.

این نظریه به سه بخش اصلی تقسیم می شود:

01 تقاضای برق

برآورد تقاضای جهانی انرژی بدون سوخت های فسیلی

02 منبع تغذیه

کم‌هزینه‌ترین ترکیب منابع تولید و ذخیره‌سازی را بسازید تا نیاز ساعتی برق را برآورده کنید.

03 امکان سنجی و سرمایه گذاری مواد

دوام مواد مورد نیاز برای اقتصاد الکتریکی و سرمایه‌گذاری‌های تولیدی لازم برای تحقق آن را تعیین کنید.

این مقاله نشان می‌دهد که اقتصاد انرژی پایدار از نظر فنی امکان‌پذیر است و به سرمایه‌گذاری و استخراج مواد کمتری نسبت به اقتصاد انرژی ناپایدار امروزی نیاز دارد. در حالی که بسیاری از مطالعات قبلی به نتایج مشابهی رسیده‌اند، این مطالعه با هدف پیشبرد تفکر مربوط به تراکم مواد، ظرفیت تولید و سرمایه‌گذاری‌های تولیدی مورد نیاز برای انتقال در تمام بخش‌های انرژی در سطح جهان است.

▲تخمین کل سرمایه گذاری مورد نیاز برای این طرح

اقتصاد انرژی فعلی بیهوده است

بر اساس ترازنامه جهانی انرژی 2019 آژانس بین المللی انرژی (IEA)، عرضه جهانی انرژی اولیه 165 PWh در سال و کل عرضه سوخت های فسیلی 134 PWh در سال است. 37٪ (61PWh) قبل از رسیدن به مصرف کننده نهایی مصرف شد. این شامل خود مصرفی صنعت سوخت فسیلی در حین استخراج/پالایش و تلفات تبدیل در طول تولید برق است. 27 درصد دیگر (44PWh) به دلیل استفاده های نهایی ناکارآمد مانند وسایل نقلیه موتور احتراق داخلی و بخاری های گاز طبیعی از بین می رود. به طور کلی، تنها 36٪ (59 PWh) از منبع انرژی اولیه، کار یا گرما مفید اقتصادی تولید می کند. تجزیه و تحلیل آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور سطوح مشابهی از ناکارآمدی در عرضه انرژی جهانی و ایالات متحده را نشان می دهد.

برنامه ریزی برای حذف سوخت های فسیلی

در یک اقتصاد برقی مبتنی بر تولید پایدار، بیشتر تلفات بالادستی مرتبط با استخراج، پالایش و سوزاندن انرژی برای تولید برق، همراه با تلفات پایین دستی ناشی از مصارف نهایی غیر الکتریکی حذف می‌شوند. برخی از فرآیندهای صنعتی به ورودی انرژی بیشتری نیاز دارند (مانند تولید هیدروژن سبز)، و برخی از فعالیت‌های استخراج و تصفیه نیاز به افزایش دارند (شامل فلزات مورد استفاده برای ساخت باتری‌ها، پنل‌های خورشیدی، توربین‌های بادی و غیره).

6 مرحله زیر اقدامات لازم برای برق رسانی کامل اقتصاد و حذف مصرف سوخت فسیلی را نشان می دهد. این شش مرحله مفروضات مربوط به تقاضای برق در اقتصاد انرژی پایدار را به تفصیل شرح می‌دهد و به منحنی تقاضای برق مدل‌سازی شده منجر می‌شود.

این مدل از داده های با وفاداری بالا ارائه شده توسط اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده (EIA) از سال 2019 تا 2022 برای تجزیه و تحلیل اقتصاد انرژی ایالات متحده استفاده می کند و یک محاسبه 6 برابری بر اساس ضریب نسبت مصرف انرژی بین ایالات متحده و جهان را انجام می دهد. 2019 در مقیاس ترازنامه انرژی IEA برای برآورد اقدامات مورد نیاز برای اقتصاد جهانی. این یک ساده‌سازی قابل‌توجه است و ممکن است منطقه‌ای مورد توجه برای تحلیل‌های آینده باشد، زیرا تقاضای انرژی جهانی متفاوت از ایالات متحده است و پیش‌بینی می‌شود در طول زمان افزایش یابد. به دلیل در دسترس بودن کنونی این داده های موجود، این تحلیل برای ایالات متحده است.

این طرح، باد خشکی/دریایی، خورشیدی، هسته ای و آبی موجود را به عنوان منابع پایدار تولید برق در نظر می گیرد و زیست توده موجود را نیز پایدار می داند، اگرچه ممکن است به تدریج حذف شود. علاوه بر این، این طرح جذب چیزهایی مانند دی اکسید کربن منتشر شده از سوزاندن سوخت های فسیلی در قرن گذشته را در نظر نمی گیرد، به جز جذب مستقیم هوا که برای تولید سوخت مصنوعی لازم است؛ هر گونه اجرای آینده چنین فناوری هایی احتمالاً تقاضای جهانی انرژی را افزایش می دهد.

01 تجهیز مجدد شبکه موجود به انرژی های تجدیدپذیر

تقاضای برق ساعتی موجود در ایالات متحده به عنوان تقاضای پایه غیرقابل انعطاف از EIA مدل‌سازی می‌شود. برای چهار منطقه فرعی ایالات متحده (تگزاس، اقیانوس آرام، غرب میانه و شرق)، مدل‌سازی برای محاسبه تغییرات منطقه‌ای، در دسترس بودن منابع تجدیدپذیر، آب و هوا و محدودیت‌های انتقال شبکه انجام شد. این تقاضای برق موجود، بار پایه است که باید توسط تولید و ذخیره سازی پایدار پشتیبانی شود.

جهان سالانه 65 PWh انرژی اولیه را به بخش برق عرضه می کند که شامل 46 PWh در سال سوخت فسیلی می شود؛ با این حال، تنها 26 PWh در سال انرژی الکتریکی به دلیل ناکارآمدی در تبدیل سوخت های فسیلی به برق تولید می شود. اگر قرار بود شبکه با انرژی های تجدیدپذیر تغذیه شود، تنها 26 PWh تولید پایدار در سال برای برآورده کردن الزامات مورد نیاز است .

02 شیفت به خودروهای برقی

با توجه به راندمان بالاتر پیشرانه، قابلیت ترمز احیا کننده و طراحی پلت فرم بهینه، خودروهای الکتریکی حدود 4 برابر کارآمدتر از خودروهای موتور احتراق داخلی هستند. همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است، این نسبت برای خودروهای سواری، کامیون های سبک و نیمه تریلرهای کلاس 8 صحیح است.

▲جدول 1: مقایسه کارایی خودروهای الکتریکی و خودروهای موتور احتراق داخلی

به عنوان یک مثال عینی، مدل 3 تسلا 131MPG مصرف می‌کند، در حالی که تویوتا کرولا 34MPG مصرف می‌کند که تفاوتی 3.9 برابری دارد و این نسبت با در نظر گرفتن تلفات بالادستی مانند مصرف انرژی مرتبط با استخراج و پالایش سوخت افزایش می‌یابد (شکل 4 را ببینید). .

▲شکل 4: مقایسه بین تسلا مدل 3 و تویوتا کرولا

برای تعیین تقاضای برق برای بخش حمل و نقل برقی، استفاده ماهانه تاریخی از نفت حمل و نقل ایالات متحده (به استثنای حمل و نقل هوایی و دریایی) در هر منطقه فرعی با ضریب کارایی وسیله نقلیه الکتریکی بالا (4x) مقیاس می شود. ناوگان تسلا هر ساعت به بخش‌های غیرقانونی و تنظیم‌شده تقسیم می‌شود و فرض بر این است که مشخصات بار شارژ EV در بخش حمل‌ونقل 100٪ برقی شده است. سوپرشارژ، شارژ خودروهای تجاری و خودروهایی با وضعیت کمتر از 50 درصد SOC تقاضای غیرقابل تنظیم در نظر گرفته می‌شوند. شارژ AC در خانه و محل کار تقاضای قابل تنظیمی دارد و با یک مدل محدودیت صرفه جویی در انرژی 72 ساعته مدل شده است، که نشان دهنده انعطاف پذیری بیشتر رانندگان برای شارژ در هنگام فراوانی منابع تجدیدپذیر است. به طور متوسط، رانندگان تسلا هر 1.7 روز یک بار از 60٪ SOC تا 90٪ SOC شارژ می کنند، بنابراین نسبت به مسافت پیموده شده روزانه معمولی، EV برد کافی برای بهینه سازی استفاده از شارژ انرژی های تجدیدپذیر را دارد، به شرط اینکه زیرساخت شارژ در خانه و محل کار وجود داشته باشد.

برقی‌سازی بخش حمل‌ونقل جهانی 28 PWh مصرف سالانه سوخت فسیلی را حذف می‌کند و ضریب راندمان EV 4 برابر را برای ایجاد تقاضای برق اضافی تقریباً 7 PWh در سال اعمال می‌کند.

03 انتقال به پمپ های حرارتی مسکونی، تجاری و صنعتی

پمپ‌های حرارتی با فشرده‌سازی/انبساط مبرد میانی، گرما را از منبع به سینک منتقل می‌کنند. با انتخاب مناسب مبردها، فناوری پمپ حرارتی را می توان در گرمایش فضا، گرمایش آب و ماشین های لباسشویی در ساختمان های مسکونی و تجاری و همچنین در بسیاری از فرآیندهای صنعتی به کار برد.

▲شکل 5: پمپ حرارتی چگونه کار می کند

پمپ‌های حرارتی منبع هوا بهترین فناوری برای مقاوم‌سازی کوره‌های گازی در خانه‌های موجود هستند که ۲.۸ واحد گرما به ازای هر واحد انرژی مصرف‌شده را بر اساس بازده معمولی ۹.۵ Btu/Wh با ضریب عملکرد فصلی گرمایش (HSPF) ارائه می‌کنند. کوره های گازی گاز طبیعی را برای تولید گرما می سوزانند. آنها دارای نرخ استفاده سالانه (AFUE) حدود 90٪ هستند. بنابراین، پمپ حرارتی منبع هوا در مقایسه با استفاده از دیگ بخار گاز طبیعی، انرژی کمتری (2.8/0.9) مصرف می کند.

▲شکل 6: در مقایسه با اجاق گاز، راندمان پمپ های حرارتی برای گرمایش فضا بهبود یافته است.

مناطق مسکونی و تجاری

EIA استفاده ماهانه تاریخی گاز طبیعی ایالات متحده را برای بخش های مسکونی و تجاری برای هر زیر منطقه ارائه می دهد. ضریب راندمان پمپ حرارتی 3 برابر تقاضای انرژی را در صورتی که همه وسایل گازی برق دار باشند کاهش می دهد. ضریب بار ساعتی تقاضای برق پایه برای تخمین تغییر تقاضای برق ساعتی از پمپ حرارتی اعمال می‌شود و به طور موثر تقاضای گرمایش را به دوره‌های زمانی نسبت می‌دهد که خانه به طور فعال گرم یا خنک می‌شود. در تابستان، تقاضای مسکونی/تجاری در اوج بعدازظهر، زمانی که بارهای خنک کننده بیشتر است، به اوج می رسد، و در زمستان، تقاضا از ضرب المثل "منحنی اردک" پیروی می کند که در صبح و عصر به اوج خود می رسد.

در سطح جهان، سالانه 18 PWh سوخت فسیلی صرفه جویی می شود و 6PWh تقاضای برق اضافی از طریق برقی کردن تجهیزات مسکونی و تجاری با پمپ های حرارتی ایجاد می شود.

▲شکل 7: تغییرات در نرخ بار گرمایش و سرمایش تجاری مسکونی در یک روز

تولید صنعتی

فرآیندهای صنعتی می توانند از افزایش راندمان پمپ های حرارتی تا حداکثر دمای حدود 200 درجه سانتی گراد، مانند صنایع غذایی، کاغذ، نساجی و چوب بهره مند شوند. اما با افزایش اختلاف دما، راندمان پمپ حرارتی کاهش می یابد. یکپارچه سازی پمپ حرارتی ظریف است و راندمان دقیق به شدت به دمای منبع گرمایی جذب شده توسط سیستم بستگی دارد (دما یکی از عوامل تعیین کننده بازده پمپ حرارتی است)، بنابراین یک فرض ساده برای محدوده COP قابل دستیابی استفاده می شود:

▲جدول 2: بهبود راندمان پمپ حرارتی تخمینی بر اساس دما

با توجه به ترکیب دمایی حرارت صنعتی ارائه شده توسط آژانس بین المللی انرژی و بازده پمپ حرارتی مفروض در جدول 2، ضریب بازده پمپ حرارتی صنعتی وزنی مدل شده 2.2 است.

EIA استفاده تاریخی ماهانه از سوخت فسیلی توسط بخش صنعتی را برای هر زیر منطقه ارائه می کند. تمام استفاده از سوخت های فسیلی صنعتی، به استثنای سوخت های فسیلی جاسازی شده در محصولات (لاستیک، روغن روان کننده، و غیره)، برای گرمایش فرآیند فرض می شود. طبق گزارش آژانس بین المللی انرژی، 45 درصد گرمای فرآیند زیر 200 درجه سانتیگراد است و هنگامی که با پمپ های حرارتی الکتریکی شود، 2.2 برابر انرژی ورودی نیاز دارد. افزایش تقاضای برق پمپ حرارتی صنعتی به عنوان تقاضای ساعتی غیر قابل انعطاف و ثابت مدل‌سازی می‌شود.

در سطح جهانی، برق‌رسانی حرارت فرآیند صنعتی زیر 200 درجه سانتی‌گراد با پمپ‌های حرارتی می‌تواند سالانه 12PWh سوخت فسیلی را حذف کرده و 5PWh تقاضای برق اضافی ایجاد کند.

04 برقی شدن انتقال حرارت با دمای بالا و تولید هیدروژن

برقی شدن فرآیندهای صنعتی با دمای بالا

فرآیندهای صنعتی که به دماهای بالا (> 200 درجه سانتیگراد) نیاز دارند، که 55 درصد باقیمانده مصرف سوخت فسیلی را تشکیل می دهند، نیازمند توجه ویژه هستند. این شامل تولید فولاد، مواد شیمیایی، کود و سیمان و غیره است.

این فرآیندهای صنعتی با دمای بالا می‌توانند مستقیماً با گرمایش مقاومتی، کوره‌های قوس الکتریکی یا بافر توسط ذخیره‌سازی حرارتی برای بهره‌گیری از انرژی‌های تجدیدپذیر کم‌هزینه در صورت وجود مازاد انرژی تجدیدپذیر انجام شوند. ذخیره‌سازی حرارتی در محل می‌تواند برای تسریع مقرون‌به‌صرفه برق‌رسانی صنعتی ارزشمند باشد (مانند استفاده مستقیم از رسانه‌های ذخیره‌سازی حرارتی و عناصر گرمایش تابشی).

▲شکل 8: نمای کلی ذخیره سازی حرارتی

▲شکل 9A: ذخیره سازی حرارتی – انتقال گرما به فرآیندهای صنعتی از طریق سیالات انتقال حرارت

▲شکل 9B: ذخیره سازی حرارتی – انتقال گرما به فرآیندهای صنعتی از طریق گرمایش تابشی مستقیم

گرمایش مقاومتی و کوره‌های قوس الکتریکی کارایی مشابهی با گرمایش کوره بلند دارند و بنابراین به ورودی‌های انرژی اولیه تجدیدپذیر مشابه نیاز دارند. این فرآیندهای دمای بالا به عنوان یک تقاضای غیر قابل انعطاف و مسطح مدل‌سازی می‌شوند.

ذخیره سازی گرما به عنوان یک بافر انرژی برای گرمای فرآیند با دمای بالا در بخش صنعتی با بازده حرارتی رفت و برگشت 95٪ مدل سازی شده است. در مناطقی با ظرفیت نصب شده خورشیدی بالا، ذخیره‌سازی حرارتی در ظهر شارژ می‌شود و در شب تخلیه می‌شود تا نیاز گرمای صنعتی 24 ساعته را برآورده کند. شکل 9 حامل های حرارتی احتمالی را نشان می دهد و چندین ماده را نشان می دهد که کاندیدای تامین گرمای فرآیند >1500 درجه سانتیگراد هستند.

برقی‌سازی گرمای بیش از 200 درجه سانتی‌گراد فرآیند صنعتی جهانی می‌تواند 9PWh سوخت فسیلی را در سال حذف کند و 9PWh تقاضای برق اضافی را با فرض بازده انتقال حرارت برابر ایجاد کند.

▲شکل 10: محیط ذخیره گرما

تولید پایدار هیدروژن برای فولاد و کود

امروزه هیدروژن از زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی تولید می شود و برای پالایش سوخت های فسیلی (به ویژه گازوئیل) و برای کاربردهای مختلف صنعتی (از جمله تولید فولاد و کود) استفاده می شود.

هیدروژن سبز را می توان با الکترولیز آب (با شدت انرژی بالا، هیچ محصول مبتنی بر کربن مصرف/تولید نمی شود) یا با تجزیه گاز متان (با شدت انرژی کم، محصول جانبی کربن سیاه جامد تولید می شود که می تواند به کربن مفید تبدیل شود) تولید شود. محصولات مبتنی بر).

برای تخمین محافظه کارانه تقاضای برق برای هیدروژن سبز، مفروضات عبارتند از:

– پالایش سوخت فسیلی در آینده نیازی به هیدروژن نخواهد داشت
– تولید فولاد به فرآیند مستقیم کاهش آهن تبدیل می شود که به هیدروژن به عنوان ورودی نیاز دارد. تقاضای هیدروژن برای احیای سنگ آهن (که Fe3O4 فرض می شود) بر اساس واکنش کاهش زیر است:

کاهش با هیدروژن:

  • Fe3O4+H2=3FeO+H2O
  • FeO+H2=Fe+H2O

– تمام تولید هیدروژن در سراسر جهان از الکترولیز حاصل می شود.

این فرضیات ساده‌کننده برای تقاضای صنعتی منجر به تقاضای جهانی برای هیدروژن سبز 150 میلیون تن در سال می‌شود که برآورد می‌شود به حدود 7.2 PWh برق پایدار در سال از الکترولیز نیاز داشته باشد.

تقاضای برق برای تولید هیدروژن به عنوان یک بار انعطاف‌پذیر با محدودیت‌های تولید سالانه مدل‌سازی می‌شود، و پتانسیل ذخیره‌سازی هیدروژن به عنوان یک مرکز ذخیره‌سازی گاز زیرزمینی (مانند گاز طبیعی ذخیره‌شده امروز) با حداکثر محدودیت‌های منابع مدل‌سازی می‌شود. تأسیسات ذخیره سازی زیرزمینی گاز که امروزه برای ذخیره گاز طبیعی استفاده می شود، می توانند به ذخیره هیدروژن تبدیل شوند؛ ذخیره سازی هیدروژن شبیه سازی شده ایالات متحده به حدود 30 درصد از تأسیسات ذخیره سازی گاز زیرزمینی موجود ایالات متحده نیاز دارد. توجه داشته باشید که برخی از تأسیسات ذخیره سازی، مانند غارهای نمک، از نظر جغرافیایی به طور مساوی توزیع نشده اند، که می تواند چالش هایی را ایجاد کند، و ممکن است گزینه های ذخیره سازی جایگزین بهتری وجود داشته باشد.

هیدروژن سبز پایدار جهانی می تواند 6PWh استفاده از انرژی سوخت فسیلی و 2PWh مصرف غیر انرژی را در سال حذف کند . سوخت فسیلی برای نیاز برق اضافی 7PWh جایگزین می شود.

05 سوخت پایدار هواپیما و کشتی

کشتیرانی اقیانوسی قاره ای و بین قاره ای را می توان با طراحی بهینه سرعت ها و مسیرها برق رسانی کرد تا باتری های کوچکتر بتوانند با دفعات بیشتری در مسیرهای طولانی شارژ شوند. طبق گزارش آژانس بین المللی انرژی، کشتیرانی جهانی اقیانوس 3.2 وات ساعت در سال مصرف می کند. با استفاده از مزیت راندمان 1.5 برابری برق، ناوگان جهانی کاملاً برقی شده 2.1 PWh برق در سال مصرف می کند.

با چگالی انرژی باتری امروزی، می توان با بهینه سازی طراحی هواپیما و مسیرهای پرواز، پروازهای مسافت کوتاه را نیز برق رسانی کرد. پروازهای مسافت طولانی‌تر که تخمین زده می‌شود 80 درصد از مصرف انرژی سفرهای هوایی را تشکیل می‌دهند (سالانه 85 میلیارد گالن سوخت جت در جهان مصرف می‌شود)، با استفاده از فرآیند سنتز فیشر-تروپش که از مونوکسید کربن استفاده می‌کند، می‌توان از برق تجدیدپذیر اضافی تولید کرد. (CO) و هیدروژن (H2) برای سنتز انواع هیدروکربن های مایع، و ثابت شده است که یک مسیر مناسب برای سنتز سوخت جت است. این به 5PWh برق اضافی در سال نیاز دارد که شامل موارد زیر است:

  • هیدروژن تولید شده توسط الکترولیز
  • دی اکسید کربن که با جذب مستقیم هوا جذب می شود
  • مونوکسید کربن حاصل از الکترولیز دی اکسید کربن

کربن و هیدروژن برای سوخت های مصنوعی را نیز می توان از زیست توده به دست آورد. روش‌های کارآمدتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر برای تولید سوخت‌های مصنوعی ممکن است به مرور زمان پدیدار شوند و باتری‌های با چگالی انرژی بالاتر، هواپیماهای طولانی‌مدت را برق‌دار می‌کنند و نیاز به سوخت‌های مصنوعی را کاهش می‌دهند.

تقاضای برق برای تولید سوخت مصنوعی به عنوان یک تقاضای انعطاف‌پذیر با محدودیت‌های انرژی سالانه مدل‌سازی می‌شود. سوخت های مصنوعی را می توان با استفاده از تکنیک های ذخیره سازی سوخت معمولی با فرض نسبت حجمی 1:1 ذخیره کرد. تقاضای برق برای کشتیرانی اقیانوس به عنوان تقاضای ثابت ساعتی مدل‌سازی می‌شود.

سوخت‌های مصنوعی و برق پایدار جهانی برای کشتی‌ها و هواپیماها می‌تواند 7PWh سوخت فسیلی را حذف کند و سالانه 7PWh تقاضای جهانی برق اضافی ایجاد کند .

06 ایجاد یک اقتصاد انرژی پایدار

ترکیبی از تولید و ذخیره‌سازی (پانل‌های خورشیدی، توربین‌های بادی و باتری‌ها) که برای ایجاد یک اقتصاد انرژی پایدار لازم است، نیاز به برق اضافی دارد. این تقاضای برق به صورت افزایشی مدل‌سازی می‌شود و در بخش صنعتی، این تقاضای برق به صورت یک تقاضای افزایشی ساعتی، غیرقابل تنظیم و ثابت در بخش صنعت مدل‌سازی می‌شود. برای جزئیات بیشتر به پیوست: ایجاد اقتصاد انرژی پایدار – تراکم انرژی مراجعه کنید.

ساخت یک مدل اقتصاد انرژی کاملاً پایدار

این 6 مرحله تقاضای برق ایالات متحده را ایجاد می کند که می تواند از طریق تولید و ذخیره سازی پایدار برآورده شود. برای این منظور، یک ترکیب تولید و ذخیره سازی با استفاده از یک مدل توسعه و اعزام ظرفیت یکپارچه با هزینه بهینه ساعتی ساخته می شود. این مدل بین چهار منطقه فرعی ایالات متحده تقسیم شده است، محدودیت های انتقال بین مناطق را مدل می کند و در چهار سال آب و هوایی (2019-2022) اجرا می شود تا طیف وسیعی از شرایط آب و هوایی را منعکس کند. محدودیت‌های انتقال بین منطقه‌ای، محدودیت‌های انتقال بین منطقه‌ای بر اساس رتبه‌بندی‌های ظرفیت خط فعلی در مسیرهای انتقال اصلی است که توسط نهادهای منطقه‌ای شورای قابلیت اطمینان الکتریکی آمریکای شمالی (NERC) (SERC، WECC، ERCOT) صادر شده است. شکل 11 انرژی مورد نیاز برای یک اقتصاد کاملاً برق دار در سراسر ایالات متحده را نشان می دهد.

▲نقشه 1: به هم پیوستگی مناطق شبیه سازی شده ایالات متحده

منابع بادی و خورشیدی در هر منطقه با فاکتورهای ظرفیت ساعتی مربوطه (یعنی چقدر برق در ساعت در هر مگاوات ظرفیت نصب شده تولید می‌شود)، هزینه‌های اتصال آنها و حداکثر ظرفیتی که مدل می‌تواند برای آن ساخته شود، مدل‌سازی شد. عوامل ظرفیت ساعتی باد و خورشید برای هر منطقه با استفاده از تولید تاریخی باد/خورشید EIA هر منطقه برآورد شد تا تفاوت‌های پتانسیل منابع به دلیل الگوهای آب و هوای منطقه را به تصویر بکشد. فاکتورهای ظرفیت برای نشان دادن روندهای آینده نگر بر اساس مطالعه اخیر پرینستون ایالات متحده برای انتشار خالص صفر مقیاس بندی شده اند. شکل 11 عوامل ظرفیت ساعتی باد و خورشید را در سراسر ایالات متحده در مقایسه با زمان نشان می دهد. جدول 3 میانگین عوامل ظرفیت و تقاضا را بر اساس منطقه در ایالات متحده نشان می دهد.

▲جدول 3: میانگین تاریخی فاکتورهای ظرفیت برای انرژی بادی و خورشیدی و تقاضا برای برق رسانی کامل بر اساس منطقه

این مدل تولید و ذخیره‌سازی را بر اساس ویژگی‌های هزینه و عملکرد منابع خاص، با هدف کلی به حداقل رساندن هزینه‌های همسطح انرژی ایجاد می‌کند. مدل افزایش ظرفیت انتقال بین منطقه ای را فرض می کند.

برای تأمین برق قابل اعتماد در طول سال، از نظر اقتصادی بهینه است که از ظرفیت خورشیدی و بادی اضافی استفاده شود که منجر به کاهش می شود. چه زمانی:

  1. زمانی که تولید انرژی خورشیدی و/یا بادی بیشتر از تقاضای برق یک منطقه باشد.
  2. فضای ذخیره سازی پر است؛
  3. محدودیت زمانی رخ می دهد که ظرفیت انتقال برای انتقال تولید اضافی به مناطق دیگر وجود نداشته باشد.

بین ایجاد ظرفیت مازاد تولید تجدیدپذیر و ایجاد ذخیره سازی شبکه یا افزایش ظرفیت انتقال، مبادلات اقتصادی وجود دارد. این مبادله ممکن است با بلوغ فناوری های ذخیره سازی شبکه تغییر کند، اما بر اساس فرضیات مدل سازی، ترکیب بهینه تولید و ذخیره سازی منجر به کاهش 32 درصدی می شود.

برای زمینه، بازارهایی با ضریب نفوذ بالای انرژی های تجدیدپذیر در حال کاهش هستند. 19 درصد از تولید باد در اسکاتلند در سال 2020 و 6 درصد از تولید خورشیدی در کالیفرنیا (CAISO) در سال 2022 به دلیل محدودیت‌های عملیاتی، مانند ناتوانی ژنراتورهای حرارتی برای کاهش به حداقل سطوح عملیاتی یا ازدحام موضعی کاهش یافت. سیستم انتقال

اقتصاد انرژی پایدار انرژی فراوان و ارزانی را در اختیار مصرف کنندگان قرار می دهد که بر نحوه و زمان استفاده از انرژی تأثیر می گذارد. در شکل 12 زیر، ارسال ساعتی در نمونه پاییزی نشان داده شده است، که نقش هر نسل و منبع ذخیره را در متعادل کردن عرضه و تقاضا و تمرکز محدودیت‌های اقتصادی در ساعات پر آفتاب در روز نشان می‌دهد.

در شکل 14، ذخیره هیدروژن به طور معمول در بهار و پاییز پر می شود، زمانی که تقاضای برق به دلیل پایان فصول گرمایش و سرمایش و تولید نسبتاً بیشتر انرژی خورشیدی و بادی کم است. به همین ترتیب، با کاهش تولید بیش از حد در تابستان و زمستان، ذخیره هیدروژن کاهش می یابد و ذخیره هیدروژن را در فصول سال فراهم می کند.

ارزیابی فناوری ذخیره انرژی

برای کاربردهای ثابت، فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی را در جدول 4 زیر در نظر می‌گیریم که در حال حاضر در مقیاس بزرگ به کار گرفته شده‌اند. Li-ion به باتری لیتیوم یون فسفات آهن / گرافیت اشاره دارد. با توجه به نوسانات قیمت کالاها (به ویژه لیتیوم)، یک محدوده هزینه نصب شده در آینده برای لیتیوم یون ذکر شده است. در حالی که فناوری های نوظهور دیگری مانند فلز-هوا (Fe <-> Fe2O3 اکسیداسیون و کاهش) و Na-ion وجود دارد، این فناوری ها به صورت تجاری به کار گرفته نمی شوند و بنابراین در نظر گرفته نمی شوند.

▲جدول 4: ارزیابی فناوری ذخیره انرژی

ارزیابی فناوری تولید برق

جدول زیر تمام فناوری‌های تولید برق در نظر گرفته شده در اقتصاد انرژی پایدار را نشان می‌دهد. هزینه های نصب از مطالعات 2030-2040 توسط NREL و پرینستون US Net Zero Study گرفته شده است.

▲جدول 5: ارزیابی فناوری تولید برق

نتایج مدل

نتایج مدل فقط در ایالات متحده – پاسخگویی به تقاضاهای جدید برق رسانی

برای ایالات متحده، ترکیب بهینه تولید و ذخیره سازی برای پاسخگویی به تقاضای ساعتی برق، برای سال های مدل شده، در جدول زیر نشان داده شده است.

▲جدول 6: نتایج مدل فقط برای ایالات متحده

علاوه بر این، 1.2 تراوات ساعت از باتری های ثابت توزیع شده بر اساس استقرار تدریجی ذخیره سازی ثابت توزیع شده در کنار خورشیدی پشت بام در ساختمان های مسکونی و تجاری اضافه شد. این شامل استقرار ذخیره سازی خورشیدی روی پشت بام بر روی 15 میلیون خانه تک خانواده، ذخیره سازی صنعتی همراه با 43 گیگاوات خورشیدی تجاری روی پشت بام، و ذخیره سازی جایگزین حداقل 200 گیگاوات ظرفیت مولد پشتیبان موجود است. از آنجا که استقرار ذخیره سازی توزیع شده توسط عواملی هدایت می شود که به طور کامل در چارچوب مدل حداقل هزینه منعکس نمی شوند، از جمله انعطاف پذیری کاربر نهایی و خودکفایی، استقرار ذخیره سازی توزیع شده یک متغیر برونزا فراتر از خروجی مدل است.

نتایج مدل جهانی – پاسخگویی به تقاضاهای جدید برق رسانی

با اعمال 6 مرحله برای جریان انرژی جهان، 125PWh سوخت فسیلی مورد نیاز برای انرژی را می توان در هر سال باقی مانده و با 66PWh تولید برق پایدار جایگزین کرد. هر سال 4PWh صنعت جدید اضافی برای تولید باتری‌ها، پنل‌های خورشیدی و توربین‌های بادی مورد نیاز است.

ترکیب تولید و ذخیره سازی جهانی برای پاسخگویی به تقاضای برق با مقیاس بندی ترکیب منابع ایالات متحده با ضریب شش محاسبه می شود. همانطور که در بالا ذکر شد، این یک ساده سازی قابل توجه است و ممکن است زمینه ای برای بهبود در تحلیل های آینده باشد، زیرا تقاضای انرژی جهانی متفاوت از ایالات متحده تشکیل شده است و پیش بینی می شود در طول زمان افزایش یابد. تجزیه و تحلیل برای ایالات متحده به دلیل در دسترس بودن داده های ساعتی با وفاداری بالا انجام شد.

▲شکل 15: اقتصاد انرژی پایدار، جریان های جهانی انرژی

باتری برای حمل و نقل

ماشین

بر اساس گزارش OICA، امروزه 1.4 میلیارد خودرو در جهان وجود دارد که تولید سالانه آن حدود 85 میلیون خودروی سواری است. بر اساس فرضیات اندازه بسته باتری، ناوگان به 112 تراوات ساعت باتری نیاز دارد. فناوری رانندگی خودران پتانسیل کاهش ناوگان جهانی و تولید سالانه را با بهبود استفاده از خودرو دارد.

خودروهای برد استاندارد می توانند از مواد شیمیایی با چگالی انرژی کمتر (LFP) استفاده کنند، در حالی که وسایل نقلیه با برد بلندتر به مواد شیمیایی با چگالی انرژی بالاتر (نیکل بالا) نیاز دارند. جدول زیر توزیع کاتد در زمینه خودرو را فهرست می کند. نیکل بالا به کاتدهای نیکل- منگنز کم تا صفر کبالت در حال تولید اشاره دارد که در تسلا، تامین کنندگان تسلا و گروه های تحقیقاتی در حال توسعه هستند.

▲جدول 7: تفکیک ناوگان

ناوگان جهانی خودروهای الکتریکی

کشتی ها و هواپیماها

بر اساس تقاضای سالانه 2.1 PWh، اگر کشتی ها به طور متوسط ​​حدود 70 بار در سال شارژ شوند تا هر بار 75 درصد ظرفیت داشته باشند، برای برق رسانی به ناوگان اقیانوس به 40 تراوات ساعت باتری نیاز است. فرض کنید 33 درصد ناوگان به کاتدهای نیکل و منگنز با چگالی بالا نیاز دارد و 67 درصد ناوگان فقط به کاتدهای LFP با چگالی کم انرژی نیاز دارد. برای صنعت هوانوردی، اگر 20 درصد از حدود 15000 هواپیمای باریک پیکر با یک بسته باتری 7 مگاوات ساعتی الکتریکی شوند، یک باتری 0.02 تراوات ساعتی مورد نیاز است.
اینها برآوردهای محافظه کارانه هستند و احتمالاً به باتری های کمتری نیاز دارند.

▲جدول 8: تجزیه کشتی ها و هواپیماها

نتایج مدل جهانی – باتری های برق رسانی و حمل و نقل

جدول 9 ترکیب تولید و ذخیره سازی را برای برآوردن تقاضای جهانی برق و الزامات ذخیره سازی حمل و نقل بر اساس فرضیات وسیله نقلیه، کشتی و هواپیما خلاصه می کند. توضیح نحوه تخصیص ترکیب تولید و ذخیره سازی به کاربران نهایی را می توان در ضمیمه یافت: تخصیص تولید و ذخیره سازی به استفاده های نهایی.

▲جدول 9: ترکیبات تولید و ذخیره سازی نیرو و باتری های حمل و نقل برای برآوردن تقاضای جهانی برق

سرمایه گذاری مورد نیاز

سرمایه‌گذاری‌های فهرست‌شده در اینجا شامل تأسیسات ساخت، عملیات استخراج و تصفیه، و نصب غارهای نمکی برای ذخیره‌سازی هیدروژن است. اندازه تاسیسات تولیدی بر اساس نرخ جایگزینی هر دارایی تعیین می شود و عملیات بالادستی (مانند استخراج) بر این اساس اندازه می شود. موادی که نیاز به رشد قابل توجه ظرفیت دارند عبارتند از:

  1. برای استخراج: نیکل، لیتیوم، گرافیت و مس؛
  2. برای پالایش: نیکل، لیتیوم، گرافیت، کبالت، مس، آهن درجه باتری و منگنز.

جدول 9 ترکیب تولید و ذخیره سازی را برای برآوردن تقاضای جهانی برق و الزامات ذخیره سازی حمل و نقل بر اساس فرضیات وسیله نقلیه، کشتی و هواپیما خلاصه می کند. توضیحی در مورد نحوه تخصیص ترکیب تولید و ذخیره سازی به کاربران نهایی را می توان در ضمیمه یافت: تخصیص تولید و ذخیره سازی به استفاده نهایی.

علاوه بر هزینه اولیه، هزینه نگهداری 5 درصد در سال برای 20 سال در برآورد سرمایه گذاری لحاظ می شود. بر اساس این مفروضات، ساخت زیرساخت های تولیدی در اقتصاد انرژی پایدار 10 تریلیون دلار هزینه خواهد داشت، در حالی که هزینه انرژی فسیلی پیش بینی شده 14 تریلیون دلار طی 20 سال با سرعت سرمایه گذاری در سال 2022 است.

▲شکل 16: مقایسه سرمایه گذاری

▲جدول 12: خلاصه سرمایه گذاری

جدول زیر جزئیات بیشتری در مورد استخراج، پالایش، کارخانه های خودروسازی، کارخانه باتری و فرضیات بازیافت ارائه می دهد. مفروضات معدن و پالایش برآوردهای داخلی میانگین صنعت بر اساس گزارش های صنعت منتشر شده است:

صنعت معدن

تصفیه خانه

کارخانه های خودرو و باتری

بازیافت و استفاده مجدد

مساحت زمین مورد نیاز

مساحت زمین مورد نیاز زمین مورد نیاز زمین خورشیدی بر اساس ارزیابی تجربی آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (LBNL) از پروژه‌های دنیای واقعی در ایالات متحده تخمین زده می‌شود که چگالی توان متوسط ​​2.8 را برای صفحات خورشیدی ثابت نصب شده در 2011-2019 Acres/MWdc نشان می‌دهد. . تبدیل MWdc به MWac با استفاده از نسبت تبدیل 1.4 تقریباً 3.9 هکتار در MWac به دست می آید. بنابراین، ناوگان جهانی 18.3TW پنل های خورشیدی به 71.4 میلیون هکتار زمین یا 0.19 درصد از کل 36.8 میلیارد هکتار زمین نیاز دارد. نیازهای مساحت زمین برای باد بر اساس تحقیقات آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر (NREL) تخمین زده می شود که کاربری مستقیم زمین را 0.75 هکتار در هر مگاوات نشان می دهد. بنابراین، یک ناوگان جهانی توربین بادی 12.2TW به حدود 9.2 میلیون هکتار زمین یا 0.02 درصد از کل مساحت زمین نیاز دارد.

مواد مورد نیاز

فرض کنید

مجموع مواد مورد نیاز برای پانل های خورشیدی، توربین های بادی و مایل مدار بر اساس فرضیات قدرت مواد شخص ثالث محاسبه می شود. استحکام مواد باتری بر اساس برآوردهای داخلی است. مفروضات چگالی مواد برای پنل های خورشیدی و توربین های بادی از گزارش کمیسیون اروپا آمده است. ویفرهای سیلیکونی کریستالی برای سلول‌های خورشیدی استفاده می‌شوند، در حالی که با پیشرفت در توسعه فناوری، مواد معدنی خاکی کمیاب از توربین‌های بادی حذف می‌شوند.

بر اساس مطالعه 2050 Net Zero Pathway آژانس بین المللی انرژی، جهان برای دستیابی به یک اقتصاد جهانی برق دار کاملاً پایدار نیاز به افزودن یا بازسازی تقریباً 60 میلیون مایل مدارهای الکتریکی دارد. ظرفیت توزیع اساساً از طریق مسیریابی مجدد خطوط موجود و افزایش ظرفیت پست برای پاسخگویی به افزایش قابل توجه در پیک و متوسط ​​تقاضای کاربر نهایی افزایش خواهد یافت. انتقال ولتاژ بالا در درجه اول پوشش جغرافیایی را گسترش می دهد و ظرفیت تولید باد و خورشید در مقیاس بزرگ را به مناطق پرجمعیت متصل می کند. برای تخمین نیاز مواد، 90 درصد از 60 میلیون مایل مداری، سیم کشی مجدد سیستم های توزیع ولتاژ پایین موجود است و 10 درصد مایل مدار جدید از انتقال ولتاژ بالا، که نسبت فعلی انتقال ولتاژ بالا به پایین است. توزیع ولتاژ در ایالات متحده

بر اساس مفروضات فوق، وزن کل 12.815 میلیارد تن (444 میلیون تن در سال) 30 تراوات تولید برق و 240 تراوات ذخیره انرژی باتری و همچنین نیاز 60 میلیون مایل انتقال خواهد بود.

استخراج مواد

جریان مواد (یعنی مقدار زمین جابجا شده) مرتبط با این مواد به عیار سنگ معدن و بازده فرآیند کلی بستگی دارد. با استفاده از برآوردهای داخلی میانگین صنعت گردآوری شده از گزارش های صنعت منتشر شده (به جدول 19 مراجعه کنید)، جریان جرم سالانه مورد نیاز 3.3 گیگاتن (Gt) برآورد می شود. اگر مس (1% عیار سنگ معدن) با آلومینیوم (50% عیار سنگ معدن) جایگزین شود، سرعت جریان جرمی را می توان کاهش داد که در بسیاری از موارد استفاده امکان پذیر است. با فرض اینکه 50 درصد لیتیوم از نمک 100 درصد معدنی استخراج شده باشد، اگر اینطور نبود، جریان جرمی مرتبط با لیتیوم 0.8Gt افزایش می یابد.

بر اساس گزارش شکاف دایره‌ای 2023، سالانه 68 گیگا تن مواد، به استثنای زیست توده، از زمین استخراج می‌شود که سوخت‌های فسیلی 15.5 گیگا تن است. در اقتصاد انرژی پایدار، استخراج مواد به میزان 10.8 گیگا تن کاهش می یابد – اکثر استخراج سوخت های فسیلی با 3.3 گیگا تن استخراج مواد تجدید پذیر جایگزین می شود. با فرض ادامه استخراج سوخت‌های فسیلی مرتبط با مصارف نهایی غیر انرژی (مانند پلاستیک و سایر مواد شیمیایی)، طبق آژانس بین‌المللی انرژی حدود 9 درصد از عرضه سوخت فسیلی را تشکیل می‌دهد.

در دسترس بودن مواد

کل مواد استخراج شده در جدول 18 در برابر منبع USGS 2023 برای ارزیابی امکان سنجی ارزیابی شد. برای نقره، USGS برآورد منابع را منتشر نمی کند، بنابراین از ذخایر استفاده می شود. تجزیه و تحلیل نشان می دهد که پنل های خورشیدی در سال 2023 به 13 درصد از ذخایر نقره USGS نیاز خواهند داشت، اما نقره می تواند با مس که ارزان تر و فراوان تر است جایگزین شود. تقاضای گرافیت را می توان با گرافیت طبیعی و مصنوعی برآورده کرد – اولی استخراج و تصفیه می شود، دومی از کک نفتی مشتق می شود. بنابراین، پایه منابع گرافیت برای در نظر گرفتن تولید گرافیت مصنوعی از فرآورده های نفتی افزایش یافته است. اگر تنها بخش کوچکی از منابع نفتی جهان برای تولید گرافیت مصنوعی استفاده شود، منابع گرافیت عامل محدود کننده ای نخواهد بود. کار توسعه در حال انجام با هدف ارزیابی سایر محصولات کربن دار به عنوان مواد اولیه برای تولید گرافیت مصنوعی، از جمله دی اکسید کربن و اشکال مختلف زیست توده است.

در نتیجه، هیچ محدودیت مادی اساسی در هنگام ارزیابی در برابر منبع تخمینی USGS 2023 وجود ندارد. علاوه بر این، منابع و ذخایر از نظر تاریخی افزایش یافته اند – یعنی زمانی که یک ماده معدنی مورد تقاضا است، انگیزه بیشتری برای یافتن آن وجود دارد و بنابراین مواد معدنی بیشتری برای کشف شدن وجود دارد. استخراج سالانه، تمرکز و پالایش سنگ‌های فلزی مرتبط باید رشد کند تا نیازهای اقتصاد انرژی تجدیدپذیر را برآورده کند، با محدودیت‌های اساسی سرمایه انسانی و زمان صدور مجوز/ مقررات. بر اساس برآوردهای وزارتخانه (به جدول 19 مراجعه کنید)، جریان جرمی سالانه مورد نیاز 3.3 گیگاتن (Gt) برآورد شده است. اگر مس (1% عیار سنگ معدن) با آلومینیوم (50% عیار سنگ معدن) جایگزین شود، سرعت جریان جرمی را می توان کاهش داد که در بسیاری از موارد استفاده امکان پذیر است. با فرض اینکه 50 درصد لیتیوم از نمک 100 درصد معدنی استخراج شده باشد، اگر اینطور نبود، جریان جرمی مرتبط با لیتیوم 0.8Gt افزایش می یابد.

بر اساس گزارش شکاف دایره‌ای 2023، سالانه 68 گیگا تن مواد، به استثنای زیست توده، از زمین استخراج می‌شود که سوخت‌های فسیلی 15.5 گیگا تن است. در اقتصاد انرژی پایدار، استخراج مواد به میزان 10.8 گیگا تن کاهش می یابد – با جایگزینی اکثر استخراج سوخت های فسیلی با 3.3 گیگا تن از استخراج مواد تجدید پذیر. با فرض ادامه استخراج سوخت‌های فسیلی مرتبط با مصارف نهایی غیر انرژی (مانند پلاستیک و سایر مواد شیمیایی)، طبق آژانس بین‌المللی انرژی حدود 9 درصد از عرضه سوخت فسیلی را تشکیل می‌دهد.

بازیافت و استفاده مجدد

برای حمایت از این طرح، رشد قابل توجهی تقاضای مواد اولیه برای تسهیل تولید برای اقتصاد انرژی پایدار مورد نیاز است، که پس از تقویت امکانات تولید، سطح آن کاهش خواهد یافت. در سال 2040، با اتمام عمر مفید باتری ها، پنل های خورشیدی و توربین های بادی و بازیابی مواد با ارزش، بازیافت به طور معناداری تقاضای مواد اولیه را کاهش خواهد داد. در حالی که تقاضای معدن کاهش می یابد، ظرفیت پالایش کاهش نمی یابد.

در نتیجه

یک اقتصاد کاملا برقی و پایدار از طریق اقدامات این مقاله قابل دستیابی است:

  • برق رسانی مجدد شبکه موجود با انرژی های تجدید پذیر
  • سوئیچ به خودروهای برقی
  • تبدیل به پمپ حرارتی در مناطق مسکونی، تجاری و صنعتی
  • برقی شدن گرمایش با دمای بالا و تولید هیدروژن
  • سوخت پایدار برای هواپیما و کشتی
  • ایجاد اقتصاد انرژی پایدار

مدل‌ها نشان می‌دهند که آینده برق‌دار و پایدار از نظر فنی امکان‌پذیر است و به پول و مواد بسیار کمتری نسبت به ادامه اقتصاد انرژی ناپایدار امروزی نیاز دارد.

یک داستان خوب بگو

#خوش آمدید به حساب عمومی رسمی وی چت Aifaner توجه کنید: Aifaner (شناسه WeChat: ifanr)، در اسرع وقت مطالب هیجان انگیزتری برای شما ارائه خواهد شد.

Ai Faner | لینک اصلی · مشاهده نظرات · Sina Weibo