美國能源科學:與能源部長歐內斯特·J·莫尼茲的問答

從清潔煤到基礎設施彈性,新任能源部長制定了應對氣候變化的計劃

當諸如桑迪颶風等極端天氣來襲時,能源基礎設施通常是第一個癱瘓的。在一個必須適應氣候變化的世界中,在這些基礎設施中建立彈性可能至關重要。這以及其他一些活動構成了奧巴馬總統的“所有上述”能源戰略——而新任能源部長歐內斯特·莫尼茲的任務是在其任期內解決所有這些問題。(莫尼茲曾擔任大眾科學的顧問,以及該雜誌一篇專題文章的合著者,“核選擇”。)

12月12日,大眾科學與新任部長在一家初創型電網級電池製造商Urban Electric Power的後面一間悶熱的會議室裡進行了會談。廣泛的討論涉及從電網級儲能的需求到核武器的未來等各個方面。

[以下是採訪的編輯稿。]


關於支援科學新聞

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。


為什麼我們需要電網級儲能?
原因有幾個。它是關於吸收太陽能和風能等間歇性電力來源。顯然,還有其他一些可以用來幫助平衡這些間歇性供應的方法,例如整合[天然]氣等。但顯然,儲能可以為您提供巨大的靈活性。

問題一直是成本。這就是[Urban Electric Power]的用武之地。我們都知道,許多初創公司最終會遇到障礙。但其中一些不會。如果他們能在可製造的系統中將成本降至每千瓦時100美元以下,那將是一個重要的突破。

隨著我們越來越多地使用智慧電網和具有智慧的電網,將分散式儲能[整合到我們的電網基礎設施中]也將非常重要。電力質量存在各種問題,例如頻率穩定性等。儲能技術有太多的可能性。

但是,未來的家庭難道不會在屋頂上安裝天然氣燃料電池和光伏電池嗎?那樣的話,也許我們就不需要電網了?
當然,對於像美國這樣發達的經濟體來說,不會是二選一。那將是一個錯誤的選擇。我認為即使我們更加強調[太陽能或燃料電池等技術]的分散式發電,仍然會有一些大型的、基礎負荷[發電]廠的位置。當然,當您前往世界其他地方時,[發電組合的]平衡可能會大不相同。您可能會從分散式方面開始,然後,或許,根據經濟情況整合到更大的系統中。

讓我給您舉一個例子,說明我們看到正在出現的不同架構。明年,真正的重點將是基礎設施。在氣候背景下,問題是能源基礎設施應對桑迪等此類事件的彈性。雖然我想強調一下,當我們關注能源基礎設施的彈性時,它將比僅僅是極端天氣事件更廣泛。它還將包括網路[針對駭客攻擊的電網安全]以及物理威脅。關鍵的變電站[在電網上]遭受了物理攻擊等。實際上,基礎設施的相互依賴性本身就是對基礎設施的威脅。桑迪的另一個例子是電力和運輸燃料之間的相互作用。導致汽油排隊等候的不是燃料短缺[桑迪之後];而是無法獲取和使用燃料。因此,這種具有彈性的基礎設施將是一件大事。

當您在發達國家背景下考慮這種[適應]時——如果您可以用更少的供應和基礎設施需求來完成能源服務,那麼您的處境會更好。這涉及到效率,例如[發光二極體,或 LED],其成本下降令人難以置信。我們看到部署量也隨之增加。我們已經從基本上什麼都沒有迅速發展到部署了 2000 萬個 LED。現在的零售成本已降至 10 美元以下,而終生能源成本節省 125 至 130 美元,這筆交易很難拒絕。

對我來說,這顯然是照明的未來

現在轉到另一個問題,二氧化碳捕獲和封存怎麼樣?這項技術目前的狀況如何?它是否像新的環境保護署法規所暗示的那樣成熟?
首先,從技術角度來說,它已經成熟了。清潔空氣法案法規一直都是,我認為官方術語是“技術強制”。但是毫無疑問,它是可用的。它現在正在發生。

北達科他州的一家工廠多年來一直在向加拿大輸送大量的二氧化碳,用於提高石油採收率[EOR]。我認為它在 EOR 中封存了 20 兆噸二氧化碳。當然,燃燒後的捕獲技術也已投入使用。

毫無疑問,這項技術是存在的。事實上,我一個月前去了密西西比州的坎珀縣,看到了那裡幾乎完工的南方公司 [二氧化碳捕獲和封存] 工廠。它是一個龐然大物。它的功率為 550 兆瓦。它幾乎完工了,但尚未完全完工,將於 2014 年完工。該公司已經簽訂了長期合同,用於[購買]電力、硫酸、氨和二氧化碳。它建造了一條 60 英里的管道,通往密西西比州南部的油田。它採用一種標準的捕獲工藝,這在氣化工廠中很常見,而且它是一家褐煤氣化廠。它[位於]礦口。他們在那裡開採褐煤,然後直接放入。此外,有趣的是,沒有液體廢水離開該場地。所以,你知道,這非常棒。

長期封存的法律方面呢?這方面是如何解決的?
顯然,這將不斷發展。在提高石油採收率方面,我們每天使用主要由天然存在的二氧化碳生產 300,000 桶石油。這並不少。那是每年 60 兆噸二氧化碳。

能源部幾年前對二氧化碳提高石油採收率的潛力的估計——這必須有很大的誤差範圍——估計潛力是 10 倍。因此,每天 300 萬桶石油和 600 兆噸二氧化碳。而為此,您找不到那麼多二氧化碳,除非是在發電廠或生產二氧化碳的大型工業廠之類的東西中。

顯然,[在鹽水層中進行二氧化碳封存]存在不同的問題。它涉及不同級別的許可,因此我們必須解決這個問題。但是,只有當我們開始進行這些大型專案時,我們才能解決這個問題。我們相信,明年我們將會有大量的二氧化碳被注入,希望在提高石油採收率和含水層方面都能實現。

有很多事情正在發生,這是我們所有上述戰略的一部分。我們將走向低碳,但我們認為,只要有足夠的投資,所有燃料都將在低碳世界中佔有一席之地。這是我們的基本理念。

未來幾年有哪些重大舉措?
顯然,在能源方面,我們的根本任務是實施氣候行動計劃

然後,在科學方面,僅憑事物的發展節奏,我不知道未來幾年是否會有重大舉措。但當然,我們將開始戰略性地研究下一代主要科學設施會是什麼樣子。我們的實驗室往往是主辦方,當然,布魯克海文[國家實驗室]就在附近,擁有加速器、中子源、光源等。現在至少應該做好預算更充足時的準備。

當然,另一個大方向是,美國能源部一直是下一代大型計算的推動者。這應該是另一個非常有趣的地方。

還有安全方面。自 2009 年的布拉格會議以來,總統在戰略儲備[核武器]以及控制核材料方面提出了非常強有力的議程。您知道,我們週二剛剛完成了[高濃縮鈾]協議:[在最後一批貨物中]有 500 噸高濃縮鈾。百萬噸到兆瓦專案已經結束,現在,我們更多地是與俄羅斯和第三國合作。就在過去五個月裡,透過共同努力,我們從越南和匈牙利撤出了所有高濃縮鈾。

這是否意味著我們也會將我們核彈頭中的高濃縮鈾轉化為核電站的燃料
我們會的。

我的意思是,我們將做更多嗎?
我們會看到的。在需要的時候,我們會這樣做。

您玩得開心嗎?
當然。

但是您目前喜歡這份工作嗎?
我喜歡我正在做的任何工作。

但它們不可能都很有趣。這份工作很有趣嗎?
它們都很有趣。我讓它們都變得有趣。 

© .