Возобновляемая энергия в Калифорнии - Renewable energy in California

Калифорния производит больше Возобновляемая энергия чем любое другое государство в Соединенные Штаты.[1] В 2018 г. Калифорния занимает первое место в стране как производитель электроэнергии из солнечных, геотермальных источников и ресурсов биомассы и четвертое место в стране по производству традиционной гидроэлектроэнергии.[2] По состоянию на 2017 год более половины произведенной электроэнергии (52,7%) приходилось на возобновляемые источники.[3]

Законодательные требования к возобновляемым источникам энергии

В 2006 году законодательный орган Калифорнии принял Закон о решениях в области глобального потепления 2006 г. которые поставили цель к 2020 году производить 33% электроэнергии в Калифорнии за счет возобновляемых источников.[4]

В 2015 году SB350 обязал электроэнергетические компании покупать 50% своей электроэнергии из возобновляемых источников к 2030 году.[5]

Затем в 2018 году был принят Сенатский законопроект 100, который увеличил потребность в возобновляемых источниках энергии для электроэнергетических компаний до 50% к 2026 году, 60% к 2030 году и 100% к 2045 году.[6]

Значение на национальном уровне

Карта возобновляемых источников энергии usa.jpg

Общее потребление энергии в Калифорнии является вторым по величине в стране, но потребление энергии на душу населения в штате является четвертым по величине, отчасти из-за мягкого климата и программ повышения энергоэффективности.[2]Процент Возобновляемая энергия в Калифорнии, возможно, более примечательной является особенно высокая численность населения штата, в штатах с аналогичным или более высоким процентом использования возобновляемых источников энергии обычно меньше населения. В 2009 году производство энергии в Калифорнии составляло 8,43% от общего производства возобновляемой энергии в стране, что является вторым по величине в стране после Вашингтон.[7][8] К 2017 году Калифорния была самой высокой с 10,05% национального производства возобновляемых источников энергии.[1]

Гидроэнергетика

Гидроэнергетика это сила, созданная из энергии проточной воды. Эта вода обычно хранится и контролируется плотинами.[9][10] Его урожайность меняется в зависимости от того, сколько осадков выпадает ежегодно.[11] В 2018 году Калифорния заняла второе место в США по производству традиционной гидроэлектроэнергии.[2] однако это сильно зависит от засухи. Например, в 2017 году он получал 21% электроэнергии за счет гидроэнергетических источников. Это больше, чем в предыдущем году, когда только 14% электроэнергии было произведено за счет гидроэлектроэнергии. Засуха 2012 года привела к сокращению выработки гидроэлектроэнергии. Из-за этого в 2014 году Энергетическая комиссия Калифорнии начала отслеживать условия возникновения засухи. Коммунальные предприятия отреагировали на уменьшение количества осадков и нехватку гидроэлектроэнергии, сделав краткосрочные рыночные покупки и полагаясь на другие возобновляемые источники электроэнергии. Восстановление после засухи началось в конце 2016 года, отчасти из-за увеличения количества осадков, которые восстановили гидроэнергетику до нормальных условий.[12]

История производства гидроэлектроэнергии в Калифорнии

Сан-Бернардино Калифорния стала первым западным региональным штатом, получившим гидроэлектростанцию ​​в 1887 году.[13] Сан-Бернардино также получил повышение напряжения на 10000 в 1892 году из-за удлинения линии на 42 мили, которое происходило от однофазной станции мощностью 120 киловатт (кВт), построенной в Сан-Антонио-Крик, Калифорния. Хотя это происходит в Калифорнии в том же году, Эдисон Дженерал Электрик и Томас Хьюстон объединяются, чтобы сформировать General Electric. Рудная фабрика, принадлежащая Standard Consolidated Mining, начала получать электроэнергию от линии электропередачи переменного тока длиной 12,5 миль 2500, которая возникла в Боди, Калифорния.[14]

Со строительством первой трехфазной гидроэлектростанции Германия Еще в 1891 году США получают свою первую трехфазную систему в 1893 году в Милл-Крик, штат Калифорния: с линейным соединением, протяженностью 8 миль и проводящим электричество 2400 вольт. Фолсом, штат Калифорния, получил такую ​​же систему в 1893 году, за исключением того, что в ней были установлены генераторы на 11000 вольт, а линия электропередачи простиралась до столицы штата Сакраменто.[14]

Приобретение гидроэлектростанций Colgate в 1899 году компанией Sacramento Power & Light Corporation дает им право собственности на удлинение линии электропередачи длиной 62 мили.[14]

В 1901 году компания Bay Counties Power Company строит линию электропередачи длиной 142 мили от гидроэлектростанции Колгейт до Окленд, Калифорния.[14]

В 1902 г. Мелиоративный акт, право на установку и ввод гидроэлектростанций было передано тому, что позже станет Бюро мелиорации.[14]

В 1920 г. Федеральная энергетическая комиссия создается через Федеральный закон о власти с правом выдачи компаниям лицензий на строительство гидроэлектростанций. Двумя годами позже, в 1922 году, была построена первая гидроэлектростанция, обеспечивающая максимальную мощность.[14]

В 1944 г. Плотина Шаста начинает производить электричество впервые в Калифорния.[14]

Конец 1960-х и 1970-е годы открыли эру политики защиты со стороны федерального правительства. Первым был 1968 г. Закон о диких и живописных реках, что пресекло любые попытки строительства гидроэлектростанций на реках или вблизи них. Национальный Закон об окружающей среде последовал через год в 1969 году; и это усилило идею защиты окружающей среды среди многих федеральных агентств. Затем пришла Закон о координации рыбной и дикой природы в 1974 г., защищая виды рыб и диких животных от действий федерального правительства. Четыре года спустя, 1978 год принес Закон о нормативной политике в сфере коммунальных услуг, что позволило коммунальным предприятиям обходиться без федеральной лицензии на гидроэнергетические проекты.[14]

К 2008 г. Соединенные Штаты получает 6 процентов своей электроэнергии от производства гидроэлектроэнергии.[14]

Производство солнечной энергии

Основная статья: Солнечная энергия в Калифорнии

Солнечная энергия это энергия, вырабатываемая за счет сбора солнечного света от солнца.[15][16] В 2018 году Калифорния заняла первое место в США по производству солнечной энергии.[2] За последние восемь лет цены на солнечные панели и солнечная энергия значительно упали. В 2010 году только около 0,5% электроэнергии Калифорнии приходилось на солнечную энергию, хотя в 2016 году этот процент вырос примерно до 10%. Управление энергетической информации США солнечная электроэнергия стоит от 5 до 6 центов за киловатт-час, отчасти из-за того, что Калифорния делает упор на солнечную энергию. Эта цена соответствует стоимости производства электроэнергии на газовом заводе и составляет половину стоимости атомной электростанции.[17] 5 декабря 2018 г. Комиссия по строительным стандартам Калифорнии единогласно проголосовали за добавление энергетических стандартов к строительному кодексу штата, официально сделав Калифорнию первым штатом в Соединенных Штатах, который требует, чтобы в новых домах, построенных в 2020 году и позже, использовалась солнечная энергия.[18]

В последние годы производство электроэнергии в Калифорнии за счет солнечной энергии значительно увеличилось. Были проблемы с солнечными электростанциями, производящими слишком много электроэнергии для сети электропередачи и для использования государством. В марте 2017 г. Калифорния произвел столько дополнительной солнечной энергии, которую заплатил Аризона взять электричество, сэкономив Аризоне значительные суммы денег на электричестве.[17]

История солнечной энергетики в Калифорнии

Электричество генерируемый солнечным светом через кремниевые солнечные элементы, было изобретением Bell Laboratories D.M. Чапин, К.С. Фуллер и Г.Л. Пирсон в 1954 г. В 1978 г. Конгресс США прошел Закон о налоге на энергию. Это должно было противостоять Арабское нефтяное эмбарго что вызвало энергетический кризис в НАС. в течение 1970-х гг. Налоговый кредит в размере 40% был предоставлен домам, которые установили солнечные устройства в своих домах 20 апреля 1977 г. или после этой даты и до 1 января 1986 г. Несмотря на то, что эта политика была отменена Администрация Рейгана, это привело к росту количества солнечных систем и турбин в Калифорния.[19]

Самый большой в мире завод по производству фотоэлементов был построен в Камарилло, Калифорния от ARCO в 1979 году. За четыре года компания ARCO построила объект на калифорнийской равнине Каррисса, способный производить 6 мегаватт фотоэлектрических элементов. Позже, увеличенная до двух мегаватт, в 1984 году в муниципальном районе Сакраменто была построена фотоэлектрическая электростанция мощностью 1,0 мегаватт. Два года спустя, в 1986 году, она была представлена ​​в Калифорнии. Пустыня Мохаве был крупнейшим объектом солнечной тепловой энергии. В настоящее время этот же объект вырабатывает 300 мегаватт электроэнергии. солнечная тепловая энергия.[19]

Тихоокеанская газовая и электрическая компания (PG&E) построила 500-киловаттную фотоэлектрическую систему с поддержкой энергосистемы в г. Керман, Калифорния. В 1993 году это была первая в своем роде фотоэлектрическая установка с «распределенной мощностью». В 1996 году компания solar two продемонстрировала, как эффективное накопление энергии позволяет производить электроэнергию и электричество даже ночью. Вот почему Министерство энергетики США и промышленный консорциум, модернизированный с солнечной энергии один до солнечного два.[19]

Также в 1996 году законодательный орган штата и Губернатор Пит Уилсон принял Закон о собрании 1890: который усилил стимулы для производства большего количества сетевых фотоэлектрических систем под руководством Программы возобновляемых источников энергии Калифорнийской энергетической комиссии, в то же время ослабив электрические коммунальные предприятия, принадлежащие государственным инвесторам. Законопроект Сената 90, который поддерживал положения Законопроекта о собрании 1890, сосредоточил ресурсы Комиссии по энергетике на Возобновляемая энергия. Целью законопроекта Сената № 90 было создание самодостаточного рынка для «новых» технологий возобновляемой энергии.[19]

Технология, используемая для производства солнечной энергии

Технология производства солнечной энергии варьируется в зависимости от метода, используемого для выработки энергии. Фотоэлектрические (PV), концентрирующая солнечная энергия (CSP), и солнечное отопление и охлаждение (SHC) Системы - это три различные солнечные технологии, используемые для выработки электроэнергии.[20][21]

Фотоэлектрические элементы напрямую преобразуют солнечный свет в энергию. Фотогальваника, наблюдаемая на солнечных батареях, является более привычным технологическим методом в отношении солнечной энергии. Их можно увидеть на крышах домов, в поле рядом со школами, за магазинами и т. Д. Концентрация солнечной энергии (CSP) представляет собой массивные площади солнечных зеркал, которые косвенно генерируют энергию. Они больше используются на крупных объектах и ​​в университетских городках, таких как электростанции.[20] Технология солнечного отопления и охлаждения берет тепло от солнца и обеспечивает такие вещи, как нагрев воды, обогрев помещений и т. Д.[21]

Как работает процесс

Как упоминалось выше, солнечная энергия производится тремя различными способами: через фотоэлектрические элементы (PV), концентрацию солнечной энергии (CSP) и солнечное отопление и охлаждение (SHC).[21]

На случай, если фотоэлектрический клетки, электричество вырабатывается за счет поглощения солнечного света. Солнечный свет преобразуется в электричество с помощью полупроводник. Фотоны, пройдя фазу через полупроводник, теряют свои электроны.[22]

Концентрирующая солнечная энергия (CSP) оснащен турбинами, приводимыми в действие огромными солнечными зеркалами, которые, в свою очередь, получают энергию от солнца.[23]

Солнечное отопление и охлаждение (SHC) системы могут быть установлены в домах так же, как и другие базовые установки. Солнечное водонагревание предусматривает, что солнечный коллектор хранит нагретую воду, которая нагревается тепловой энергией солнца, в резервуаре для хранения. Горячая или холодная вода может быть использована для любых бытовых нужд.[24]

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия это энергия, вырабатываемая за счет сбора тепловой энергии, хранящейся в течение миллионов лет в ядре Земли.[25][26] В 2017 г. Калифорния занимает первое место в Соединенные Штаты в геотермальной энергетике.[2] Калифорния расположена на Тихоокеанское огненное кольцо, с соединениями тектонические плиты обеспечение Калифорнии крупнейшим потенциалом производства геотермальной энергии в стране. Большинство геотермальных заводов Калифорнии расположены немного к северу от Сан-Франциско в Озеро Фолсом и Сонома Графства. Это связано с геотермальными ресурсами гейзеров, которые производят электроэнергию из сухого пара. Этот район вырабатывает электроэнергию с середины 1960-х годов, а сухой пар в этом месте существует только в одном из двух мест в мире.[27]

В Калифорнии действуют 43 геотермальных электростанции, которые в 2017 году произвели 11 745 гигаватт-часов электроэнергии. Эта выработка внутри штата в сочетании с 700 ГВт-ч импортируемой геотермальной энергии привела к тому, что геотермальная энергия составила 5,69% от общего потребления электроэнергии в штате. 2017 г.[27]

История геотермальной энергетики в Калифорнии

В 1847 г. к северу от г. Сан-Франциско, Калифорния, проточная долина, содержащая область под названием «Гейзеры». Район был обнаружен Уильямом Беллом Эллиотом. Членом Джон К. Фремонтс Он считал, что нашел врата ада.[28][29]

В 1927 г. Имперская долина, Калифорния представлены первые разведочные скважины. Их пробурила компания «Пионер Девелопмент».[28][29] Тридцать три года спустя, в 1927 году, Тихоокеанская газовая и электрическая компания начал работу первой в стране крупной геотермальной электростанции. Обладая производительностью 11 мегаватт (МВт) чистой энергии, он просуществовал три десятилетия.

Печать Министерства энергетики США


1970 год принес как Совет по геотермальным ресурсам и Закон о геотермальных потоках. Совет по геотермальным ресурсам должен был вдохновить на разработку геотермальных ресурсов во всем мире. Закон о геотермальных потоках, установленный в НАС. что у министра внутренних дел есть право сдавать в аренду федеральные государственные земли для геотермальных исследований. В остальной части 1970-х годов наблюдался рост геотермальных организаций. Один из них был Министерство энергетики США (DOE), который был основан в 1977 году.[28][29] В Имперской долине в Калифорнии в 1979 году впервые была проведена электрическая разработка геотермальных ресурсов с преобладанием воды.[29]

Производя 10 мегаватт (МВт), в 1980 году была построена первая геотермальная установка, производящая 10 мегаватт (МВт) в Brawley, Калифорния. Он разработан Union Oil Company of California (UNOCAL).[28][29] В 2005 г. Закон об энергетической политике развил политику Америки, предоставив налоговые льготы для производства энергии. Это создало более конкурентную среду для геотермальной энергии с ископаемое топливо.[28][29]

Производство энергии из биомассы

Энергия биомассы это энергия, генерируемая путем извлечения энергии, хранящейся в растениях и животных.[30][31] Биомасса - это твердый, неопасный целлюлозный материал, взятый из лесных массивов.[32] Калифорния заняла первое место в США по производству электроэнергии из биомассы в 2017 году.[2] Электроэнергия на основе биомассы в Калифорнии произвела 5767 гигаватт-часов электроэнергии в 2017 году, что составляет около 2,8 процента от общего потребления энергии в штате. В Калифорнии 93 действующих электростанции, работающих на биомассе.[33]

Энергия биомассы в Калифорнии в основном поступает от электростанций, работающих на отходах. В Калифорнии существует четыре конкретных типа выработки энергии из биомассы: биомасса, биореактивный газ (анаэробное сбраживание), свалочный газ и твердые бытовые отходы. В дополнение к этим четырем категориям в штате есть одна электростанция, работающая на биомассе, которая использует измельченные лесные остатки в качестве топлива для производства электроэнергии.[33]

Производство энергии ветра

Основная статья: Энергия ветра в Калифорнии

Калифорния занимает четвертое место в Соединенные Штаты в сила ветра поколение в 2017 году, позади Техас, Оклахома, и Айова.[34] Энергия ветра в Калифорнии в 2016 году успешно произведено около 13 500 гигаватт-часов электроэнергии; на это приходится около 6,81 процента потребления электроэнергии штатом. Это не учитывает дома и фермы, которые используют личные турбины для выработки энергии.[35]

История ветроэнергетики в Калифорнии

Как и с солнечная энергия, налоговые льготы от Закон о налоге на энергию (ETA) 1978 г. привел к развитию ветряных электрических систем в штате Калифорния.[19]

В 1978 году ветряные девелоперы начали крупные ветровые проекты в обоих Перевал Альтамонт и Техачапи, Калифорния. Три года спустя, в 1981 году, коммунальные предприятия должны были создать долгосрочные владения альтернативной энергией из-за бума производства энергии ветра, вызванного действиями и изменениями, внесенными Комиссией по коммунальным предприятиям Калифорнии. Однако к 1985 г. потребность в сила ветра немного сокращается из-за падения цен на нефть. Итак, коммунальные компании Калифорнии прекращают заключать контракты, связанные с ветроэнергетикой, потому что стимулы немного ослабли.[36] Тем не менее, это не остановило производство сила ветра в Калифорния. Фактически, в том же году (1985 г.) производительность была еще достаточно высокой, поэтому предпочтение было отдано типу турбин, установленных компаниями. Машина мощностью 56-100 кВт стала самой популярной ветряной турбиной в мире. Соединенные Штаты. К 1986 году большинство, если не все, эти турбины находились в Калифорнии. Перевал Альтамонт включая 6200 турбин, и Калифорния ветряные электростанции общей мощностью 1200 мегаватт (МВт).[36]

Технология, уменьшающая количество потребляемой энергии и удешевляющая стоимость турбин, была предложена Kenetech в 1993 году.[37]

2005 год Закон об энергетической политике, как и другие типы Возобновляемая энергия источников, влияющих на мощность, на которую НАС. мог производить электричество с помощью ветра, увеличивая его. К 2015 г. Калифорния лидирует, когда дело доходит до возобновляемых источников энергии, и начинает создавать больше возможностей для расширения использования энергии ветра на 50 процентов стандарты портфеля возобновляемых источников энергии (RPS).[38]

использованная литература

  1. ^ а б "Производство". eia.gov. Получено 23 февраля, 2020.
  2. ^ а б c d е ж "eia.gov Обзор штата Калифорния". Получено 23 февраля, 2020.
  3. ^ "Обзор". eia.gov. Получено 23 февраля, 2020.
  4. ^ «КЛИМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН КАЛИФОРНИИ». Калифорнийский совет по воздушным ресурсам. Архивировано из оригинал 27 марта 2016 г. Электричество и энергия (включая импортные): Повышение стандартов эффективности бытовых приборов и другие агрессивные меры по повышению энергоэффективности; 33% возобновляемых источников энергии к 2020 году;
  5. ^ Мегериан, Крис; Панзар, Хавьер (7 октября 2015 г.). «Губернатор Браун подписывает закон об изменении климата, чтобы стимулировать возобновляемые источники энергии и стандарты эффективности». Лос-Анджелес Таймс. Получено 27 августа, 2020. Согласно законодательству, которое основывается на уже действующих стандартах, Калифорния должна будет вырабатывать половину своей электроэнергии из возобновляемых источников, таких как солнце и ветер, к 2030 году. ... Даже несмотря на то, что цель сокращения использования бензина не была включена в окончательный вариант. Законодательство, SB 350, Браун планирует использовать свою исполнительную власть, чтобы продолжить работу над этим вопросом.
  6. ^ Диллон, Лайм (10 сентября 2018 г.). «Калифорния будет полагаться на 100% чистую электроэнергию к 2045 году согласно законопроекту, подписанному губернатором Джерри Брауном». Лос-Анджелес Таймс. Получено 27 августа, 2020. Законопроект 100 сената сенатора штата Кевин де Леон (Демократическая Республика Лос-Анджелес) требует от штата получать всю электроэнергию из чистых источников, таких как солнечная, ветровая и гидроэнергетика, к 2045 году. Законопроект также требует, чтобы электроэнергетические компании и другие поставщики услуг вырабатывать 60% своей энергии из возобновляемых источников к 2030 году, по сравнению с целью в 50%, ранее установленной на эту дату.
  7. ^ "Energy.gov".
  8. ^ "eia.gov".
  9. ^ «Гидроэнергетика - объяснение энергии, ваш путеводитель по пониманию энергетики - Управление энергетической информации». www.eia.gov. Получено 27 марта, 2019.
  10. ^ "Гидроэнергетика | Студенческая энергия". www.studentenergy.org. Получено 27 марта, 2019.
  11. ^ «Гидроэнергетика в Калифорнии». www.energy.ca.gov. Получено 14 апреля, 2019.
  12. ^ Комиссия, California Energy. «Гидроэнергетика в Калифорнии». www.energy.ca.gov. Получено 13 ноября, 2018.
  13. ^ "История". Национальная гидроэнергетическая ассоциация. Получено 14 апреля, 2019.
  14. ^ а б c d е ж г час я «Гидроэнергетическая программа | Бюро мелиорации». www.usbr.gov. Получено 28 апреля, 2019.
  15. ^ «О солнечной энергии». SEIA. Получено 27 марта, 2019.
  16. ^ «Солнечная энергия - объяснение, ваше руководство по пониманию энергии - Управление энергетической информации». www.eia.gov. Получено 27 марта, 2019.
  17. ^ а б Пенн, Иван. «Калифорния вложила значительные средства в солнечную энергию. Сейчас их так много, что другим штатам иногда платят за их использование». www.latimes.com. Получено 13 ноября, 2018.
  18. ^ «Калифорния официально стала первой в стране, которая ввела в действие солнечную энергию для новых домов». Регистр округа Ориндж. 5 декабря 2018 г.. Получено 15 декабря, 2018.
  19. ^ а б c d е "История солнечной энергии в Калифорнии - Go Solar California". www.gosolarcalifornia.ca.gov. Получено 17 апреля, 2019.
  20. ^ а б «Основы солнечной энергетики». Energy.gov. Получено 24 апреля, 2019.
  21. ^ а б c «Солнечные технологии». SEIA. Получено 24 апреля, 2019.
  22. ^ «Фотовольтаика». SEIA. Получено 24 апреля, 2019.
  23. ^ «Концентрация солнечной энергии». SEIA. Получено 24 апреля, 2019.
  24. ^ «Солнечное отопление и охлаждение». SEIA. Получено 6 мая, 2019.
  25. ^ «Геотермальные основы - основы». geo-energy.org. Получено 27 марта, 2019.
  26. ^ «Геотермальная энергия - объяснение энергии, ваш путеводитель по пониманию энергетики - Управление энергетической информации». www.eia.gov. Получено 27 марта, 2019.
  27. ^ а б Комиссия, California Energy. "Калифорнийская статистика и данные геотермальной энергии". www.energy.ca.gov. Получено 13 ноября, 2018.
  28. ^ а б c d е "История | Геотермальное электричество". sites.lafayette.edu. Получено 25 апреля, 2019.
  29. ^ а б c d е ж «История геотермальной энергии в Америке». Energy.gov. Получено 25 апреля, 2019.
  30. ^ «Энергия биомассы, определение энергии биомассы и типы энергии биомассы, плюсы и минусы». www.altenergy.org. Получено 27 марта, 2019.
  31. ^ "Биомасса - объяснение энергии, ваше руководство по пониманию энергии - Управление энергетической информации". www.eia.gov. Получено 27 марта, 2019.
  32. ^ «Биотопливо», Википедия, 24 апреля 2019 г., получено 29 апреля, 2019
  33. ^ а б Комиссия, California Energy. "Калифорнийская статистика и данные по биомассе и получению энергии из отходов". www.energy.ca.gov. Получено 13 ноября, 2018.
  34. ^ "Лучшие и худшие штаты по ветроэнергетике | Выберите Energy®". Выберите энергию. Получено 16 ноября, 2018.
  35. ^ Комиссия, California Energy. «Энергия ветра в Калифорнии». www.energy.ca.gov. Получено 16 ноября, 2018.
  36. ^ а б "История ветра: 1980-е годы - Хронология турбины | AWEA". www.awea.org. Получено 27 апреля, 2019.
  37. ^ "История ветра: 1990-е - Хронология турбины | AWEA". www.awea.org. Получено 28 апреля, 2019.
  38. ^ "История ветра: 2000-е - хронология турбины | AWEA". www.awea.org. Получено 28 апреля, 2019.