Woher kommen die USA im Jahr 2034?

Erneuerbare Energien und Erdgas können in den nächsten drei Jahrzehnten die Stromerzeugung dominieren

Saubere Kohle, Kernkraft, Solar, Wind: Dies sind einige der Optionen für die Stromerzeugung, um den Strombedarf der USA zu decken. Laut der Energy Information Administration soll dieser Bedarf in den nächsten 25 Jahren um 30 Prozent wachsen, selbst wenn eine Reihe von Energieeffizienzmaßnahmen und Verbesserungen der Netzinfrastruktur, die den Strom liefert, vorhanden sind. Laut einer neuen Prognose des Beratungsunternehmens Black & Veatch wird die primäre Stromquelle im Jahr 2034 Erdgas sein. Es handelt sich um den fossilen Brennstoff mit den geringsten Treibhausgasauswirkungen auf die Atmosphäre - bei der Verbrennung werden 43 Prozent weniger CO2 freigesetzt als bei der Verbrennung von Kohle - und er wird seinen Anteil am Elektrizitätsmarkt erhöhen, selbst wenn drohende Regelungen zur Eindämmung klimaschädlicher Emissionen bestehen. Und es gibt auch diesen Schub: Neue, riesige Erdgasvorkommen finden sich in Orten wie der Marcellus Shale Formation, die sich von West Virginia bis nach New York erstreckt.

Laut Black & Veatch wird im Jahr 2034 fast die Hälfte des US-Stroms aus Erdgas-Verbrennungsturbinen oder Kombikraftwerken stammen, während die konventionelle Kohleerzeugung auf nur 23 Prozent schrumpfen wird (obwohl nur wenige Kraftwerke stillgelegt werden) ). Nuclear wird auf fast 150.000 Megawatt an Strom wachsen, da die erneuerbaren Energien von heute nur noch 54.000 Megawatt (ohne Wasserkraftdämme) auf über 165.000 Megawatt im Jahr 2034 steigen werden.

Mark Griffith, Leiter der Strommarktanalyse von Black & Veatch, sprach mit ScientificAmerican.com über die zukünftige Konfiguration der Energiequellen in den USA.

[Eine bearbeitete Mitschrift des Interviews folgt.]


Sie haben kürzlich eine Umfrage unter CEOs von Elektrizitätsversorgern veröffentlicht. Was hast du gefunden?

Es ist eine sehr interessante Umfrage. Einerseits wird deutlich, dass es in den Versorgungsunternehmen ein breites Spektrum an Meinungen darüber gibt, was zu tun ist. Einige Menschen stehen der Notwendigkeit einer CO2-Gesetzgebung skeptisch gegenüber, andere halten es für sehr wichtig. Mit Blick auf die Umfrage und die Entwicklungen in der Branche wollen sie unabhängig von der persönlichen oder politischen Meinung der Menschen zu einer geringeren CO2-Bilanz im Energiesektor gelangen. Das Fehlen von Rechtsvorschriften in einigen Ecken gibt derzeit Anlass zur Sorge. Es ist schwer für die Zukunft zu planen, wenn Sie nicht wissen, was diese Zukunft aus regulatorischer Sicht ist. Unter der Annahme, dass etwas passiert, stützt die Umfrage das Konzept, dass Energieversorger Nukleartechnologie als verlässliche grüne Technologie betrachten, ganz anders, als die Menschen vor 10 Jahren gedacht hätten. Nuclear wurde neu gefasst, so sieht es zumindest die Industrie aus.

Gibt es eine Zukunft für Kohle?
Es scheint immer noch ein großes Interesse an Kohleerzeugung zu bestehen. Gibt es eine Zukunft für Kohle? Insgesamt lautet die Antwort ja. Wir haben immer noch ein gewisses Maß an Vertrauen auf Kohle, um die Entwicklung der Dinge zu beurteilen. Wie ist das möglich - selbst mit Waxman-Markey-Gesetzgebung [das vom US-Parlament verabschiedete amerikanische Gesetz über saubere Energie und Sicherheit] in Kraft ist, was wir in unserer Grundlinie annehmen? Bis zum Jahr 2014 gibt es Standards, die Sie erfüllen müssen, und diese werden im Laufe der Zeit immer strenger. Das Konzept der Konformität wird mit der Verfügbarkeit von Offsets (Verminderung der Treibhausgasemissionen an anderen Orten, z. B. Bäume in Alaska, die nicht abgeholzt werden könnten, gegen die Kohlekraftwerkemissionen in Alabama) in Einklang gebracht, die in der Gesetzgebung zulässig sind. Es wird davon ausgegangen, dass alle Sektoren, einschließlich der Elektrizitätsversorgungsindustrie, Zugang zu einigen globalen Offsets-Märkten haben und diese für einige Kosten nutzen können. Dies ermöglicht die Einhaltung von Vorschriften, da die Regeln strenger werden. Sie machen nicht einfach eine Abnahme der Klippe im ersten Jahr einer solchen Gesetzgebung. Es ist strukturiert, um den Übergang zu ermöglichen, einige davon werden in den frühen Jahren bei der Zuteilung von Zertifikaten vorgenommen…. Es versetzt Sie in eine Welt der Versorger, die sich darauf einstellen müssen, die Kohlendioxidemissionen in den 2030er Jahren wirklich zu reduzieren, anstatt früher. Sie müssen morgen nicht alle Kohlekraftwerke stilllegen. Sie können eine langfristige Strategie haben, die sich auf günstige Offsets stützt. Bei einem Gesetzentwurf wie Waxman-Markey ist es nicht so schrecklich, dass die Menschen dazu gezwungen werden, das Verhalten dramatisch schnell zu ändern. Es erzwingt Verhaltensänderungen, aber es wird im Laufe der Zeit immer mehr eingeführt.

Sie rechnen jedoch mit einem großen Umstieg von Kohle auf Erdgas. Warum?
Trotz des nachfrageseitigen Managements und der Energieeffizienz erwarten wir weiterhin ein gewisses Wachstum der Stromnachfrage. Es besteht immer noch ein Bedarf für diese Art von Versandartikeln.sic] thermische [wärmeerzeugende] Ressource. Erdgas ist der beste verbleibende Kandidat.

Dieser Trend [des bereits bestehenden Wechsels von Kohle zu Erdgas] hält auch bei moderaten CO2-Emissionspreisen an. Das Erdgas bleibt ein wettbewerbsfähiger Kraftstoff. Sie werden keine konventionelleren Kohlekraftwerke bauen. Wir sind am Ende des [Kohle] -Bauzyklus dessen, was jetzt vor sich geht - und das ist so ziemlich das Ende davon. Sie warten auf einen Durchbruch bei der Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid, und wenn dies der Fall ist, können Sie mit Kohle weiterfahren. Wenn nicht, glaube ich nicht, dass wir noch mehr bauen werden.

Wenn die CO2-Preise steigen, wird es kostengünstiger, weniger effiziente Kohlekraftwerke oder teurere Kohlekraftwerke zu betreiben und Gas zu betreiben. Gas nimmt eine wichtigere Rolle im Energiebereich ein. Im Westen gibt es bereits Gas-Grundlastkraftwerke, die kontinuierlich Strom liefern. Es ist eine größere Verschiebung im Osten, wo es mehr auf Kohlekraft angewiesen ist. Sie steigen auf 2040–2050 aus, Sie ziehen irgendwann einen großen Teil der Kohleflotte zurück. Soweit Sie immer noch auf die Erzeugung von Wärme angewiesen sind, setzen Sie auf Erdgas.

Haben wir genug Erdgas, um diese Nachfrage zu befriedigen?
Wir gehen davon aus, dass Probleme im Zusammenhang mit Gasschiefern, Umweltproblemen im Grundwasser und der allgemeinen Nutzung von Wasser gelöst werden. Diese sehen aus wie lösbare Probleme, die keinen technologischen Durchbruch bedeuten. Es ist eine Ausgabe, die angefallen ist. Ich sehe nicht, dass Gasschiefer ein unüberwindliches Umweltproblem haben, dessen Behebung teuer ist. Natürlich gibt es unbekannte Unbekannte - Sie wissen es nicht. Aber nichts deutet darauf hin, dass… Bedenken… heute für Marcellus und andere [Erdgasstandorte] die Entwicklung von Gasschiefeln stoppen wird. Es fließt immer mehr Kapital hinein, weil es eine Menge Kapitalinvestitionen erfordert. Gasschieferbrunnen produzieren schnell und sterben jung. Sie müssen weiter bohren.

Was ist mit Atomkraft?
Nukleartechnik ist etwas, das die Energieversorger aufgrund der Wahrnehmung ihrer politischen Unannehmlichkeit und der relativ hohen Investitionskosten gerade vermieden haben. Wenn Sie ein Kohlekraftwerk bauen können, warum würden Sie sich dann die Mühe machen, ein Atomkraftwerk in den USA zu bauen? Es ist die einfachere Lösung.

Das Kreditbürgschaftsprogramm scheint angesichts des Umfangs der Investitionen in eine einzelne Anlage mit ein oder zwei Einheiten im Verhältnis zur Marktkapitalisierung der Unternehmen, deren Eigentümer sie sind, wesentlich. Die Kosten sind im Verhältnis zu der von der Regierung bereitgestellten Summe gering. Eine weitere Ausweitung des Darlehensgarantieprogramms scheint der beste Weg zu sein, um neue Nuklearanlagen zu fördern. [Aber] Sie würden erwarten, dass es eine Menge Widerstand geben wird - eine Welle von Widerstand gegen Kernkraftwerke - genauso wie es derzeit Widerstand gegen Kohlekraftwerke gibt. Diese Schlacht steht noch bevor ... Können Sie überhaupt noch 200.000 Megawatt Kernkraftwerke beziehen?

Und erneuerbare Energien? Nach Ihrer Prognose steigen sie von 5 Prozent der Stromversorgung auf 13 Prozent (ohne Wasserkraft). Was macht das aus?

Es ist hauptsächlich Wind. Das ist der Löwenanteil. Es gibt dort ein wenig Geothermie und ein bisschen Solar. Die Dünnschichttechnologie hat viele Fortschritte gemacht, aber das Gleichgewicht [einer Solarkraftanlage] [aller Materialien außer den Photovoltaikzellen selbst] wird nicht billiger. Die [Solarzellen] werden billiger und es ist überhaupt nicht klar, wo der Grund dafür liegt. Ich denke, dass die Argumente von Leuten aus dem Bereich [Informationstechnologie], die sagen, schauen Sie sich die Fortschritte, die wir hatten, an. Wir hatten den Transistor, integrierte Schaltungen. Es sieht so aus, als gäbe es erheblichen Verbesserungsbedarf [in der Photovoltaik] und es wird dramatischere Fortschritte bringen als bei Kohle oder jeder anderen thermischen Technologie, die bereits an ihre theoretischen Grenzen stößt. Irgendwann wird [Photovoltaik] durchbrechen. Solar ist immer noch ein bisschen teuer, wie alle Versorgungsunternehmen, die Angebote für erneuerbare Energien erbitten, es Ihnen sagen werden. Es ist noch nicht billig.

Bedeutet das, dass mehr Strom gespeichert wird?

In der Grundansicht haben wir nicht viel. Wir haben noch nicht die Wirtschaftlichkeit dieser Entwicklung gesehen. Es ist wirklich schwierig, Speicher zu generieren, außer Batterien, die ziemlich teuer sind. Es ist wirklich schwierig, die Kosten für Pumpspeicher- oder Druckluftspeicher zu generieren. Jede Situation dafür ist so einzigartig. Einige können durchkommen, aber für neue Speicher war es schwierig, abgesehen von isolierten Demonstrationen.

Haben uns Ihre Vorhersagen für den Elektrizitätserzeugungsmix auf einen Weg gebracht, um die Treibhausgasemissionen bis 2050 um 80 Prozent zu reduzieren, wie es Präsident Obama gefordert hat?
Es bringt uns nicht zur Hälfte. [Aber] noch einmal, es wird wieder die Anzahl der verfügbaren Offsets erreicht. Dies ist eine Branche, die 2,5 Milliarden Tonnen pro Jahr ausstrahlt und gerne 500 Millionen für die Konformität benötigt. Schweben also zwei Milliarden Tonnen Versätze? Die Versatznummer hat viel Slop. Aber Sie können 500 Millionen [in] Offsets auftreiben und aus Erdgas einen anständigen Bau haben. Nuclear könnte einen guten Teil dieser Rolle ausfüllen. Es gibt viel Unsicherheit da draußen.

Was baut Black & Veatch heute für Kunden?
Wir machen viele Dinge: Kohle in Übersee; Wir arbeiten viel im Wasser. Gasanlagen; Wind und erneuerbare Energien im Allgemeinen; Biomasse. Wir machen ein Portfolio verschiedener Dinge… Neubau wird für uns jetzt erneuerbare Energien oder Gas sein - im Inland.

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