海上風力渦輪機將沿大西洋海岸排列；巨大的太陽能陣列將覆蓋美國西南部沙漠的大片區域；輸電塔將支撐高壓直流線路，將電力從多風的大平原輸送到人口稠密的沿海地區。這就是奧巴馬政府似乎設想的，當然也是喬恩·韋林霍夫（Jon Wellinghoff）預測的美國可再生能源未來。作為聯邦能源管理委員會（FERC）主席，韋林霍夫有很大機會將他的願景變為現實。
目前，FERC正在重寫新的輸電線路規則，這有可能使新的電力輸送能力的審批變得更容易，從而釋放更多可再生資源的開發。委員會於6月17日釋出了一項新規則，要求在確定新的輸電線路的安裝地點和時間時，應考慮全國36個州頒佈的可再生能源指令。
韋林霍夫的目標是實現電力行業的近乎徹底的轉型，使太陽、風和河流的流動等可再生資源能夠滿足美國更大的電力需求。韋林霍夫認為，其好處包括“綠色”就業機會，到2050年將導致氣候變化的溫室氣體排放量減少80％。最終，從風中獲得的電力可能是最便宜的發電形式，為消費者節省資金。
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根據美國能源資訊管理局的資料，目前可再生能源僅佔美國總髮電量的10％，如果除去1930年代至1970年代建造的水壩，這一比例將降至僅4％。即使是FERC也無法使其房東——聯邦政府的總務管理局——投資於能源效率。
ScientificAmerican.com 與韋林霍夫談論了聯邦政府及其機構如何以及為何推動這場能源革命。
[以下是採訪的編輯稿。]
您如何看待未來30到40年內，我們能源組合中發電資源的組合？
這種組合正在發生巨大變化。如果你看看30、40、50年前，我們有一個主要由服務於當地負荷的當地公用事業公司通過當地發電來供電的系統。所以，它非常分散，而且非常具體，特定的公用事業公司只會用自己的發電來服務於那個區域，如果他們有一些剩餘，是的，他們有一條通往鄰近公用事業公司的線路，也許他們會共享。但現在我們開始建立一個正在擺脫這種情況的系統，主要是因為我們正在努力降低我們國家的碳足跡，併為世界降低它。我們正在努力減少化石燃料的使用，我們正在努力盡我們所能，最終確保我們在這個國家擁有清潔的綠色能源。為了做到這一點，我們必須尋找來源，而這些來源大多位於遠離負荷的偏遠地區，[因此電力]最終必須透過長[輸電]線路傳輸到這些負荷。因此，如果你看看中西部地區，那裡有大量的風——從達科他州一直到德克薩斯州——或者如果你看看美國西南部，在亞利桑那州或內華達州，甚至是沿海大西洋的風能，你必須從這些來源建造線路到負荷，你必須有一個更強大的系統來支援它。這不僅僅是當地公用事業公司與當地發電機為當地負荷供電，它現在是一個全國性的電網。要做到這一點，我們必須研究一個以更復雜的方式執行的截然不同的系統，它以非常有效的方式從一個區域轉移到另一個區域，以便可以將這些新的綠色資源輸送到需要它們的地方。
我們離實現這一目標有多近？
我們正朝著這個方向快速發展，去年我們在美國安裝了10,000兆瓦的新風力[渦輪機]。唯一做得比我們多的國家是中國，他們只比我們多做了一點點。我認為我們在風力總量方面仍然領先於中國。我們這個國家大約有35,000兆瓦的風能。因此，這個國家風力發電的發展實際上正在推動[需要]將電網轉變為更智慧、更高效的電網，以便將這些資源輸送到負荷——並且系統中投入的可再生資源越多，推動的速度就越快。
但是，安裝新的輸電線路有多難？
嗯，這很困難，毫無疑問。輸電線路的選址是一個難題。沒有人想在他們的後院安裝輸電線路。成本分配——誰將為輸電線路付費——也不是一個容易的問題，而且我們國家在這兩方面的做法存在分歧。大型輸電線路的成本分配由我們FERC完成。選址通常由各州完成，在某些情況下，甚至由各縣完成，所以我們存在這種導致問題的脫節，這與例如美國的天然氣系統不同。FERC為天然氣管道選址。我們確定這些天然氣管道的成本分配。我們就像一個一站式商店。而將要鋪設輸電線路的人必須考慮州選址以及聯邦層面的成本分配，並且兩者之間存在分歧，這使得它更加困難。國會現在有一些法案試圖緩解這些問題，並賦予聯邦政府更多的選址權——最終，如果各州無法推進選址，則賦予聯邦政府後備權力。但我認為我們可以解決這些問題。我認為這些問題可以克服，而且我認為我們可以在這個國家建造我們需要的輸電線路，以開發風能、太陽能、地熱和水動能系統——所有這些我們可以利用的可再生系統，而且我們在這個國家擁有大量的資源。
這種電網轉型對於獲得我們需要的可再生能源量以實現大幅減少溫室氣體排放至關重要，我們需要大幅減少溫室氣體排放，以防止或最大程度地減少全球氣候變化？
為了讓儘可能多的可再生能源在電網上執行，這些可再生能源的特性與當前發電組合中的特性截然不同，我們目前主要有長時間執行且變化不大的基礎負荷電廠，例如燃煤電廠。風力系統和太陽能系統一樣，會在一天中變化。因此，由於這些差異，並且還因為你必須穩定電網並始終保持頻率完美，我們將需要方法來實現這一點；其中一種方法是升級電網並使其更智慧。使其更智慧，使消費者最終成為電網的完全參與者，這將是一個關鍵。關鍵在於允許消費者使用他們的負荷來真正使電網更有效率，同時允許更多的可再生能源整合到電網中。
你需要電網中一種叫做“調節服務”的東西來穩定電網。當每一小部分負載進來時，都需要有相應的增量供應來滿足它，這樣才能保持穩定。另一種方法是，當有增量負載進來時，你可能需要從其他地方減少一小部分負載。你可以這樣做。如果你這樣做而不是增加供應，效果是一樣的。對電網來說是等效的，但你可以讓別人來做，比如，在某個特定時間關閉冰箱的除霜迴圈。如果你的冰箱裡有通訊和控制裝置，電網就可以發出訊號並允許它這樣做。只要冰箱在一天結束時除霜，你作為消費者就不會在意，但最終電網可以更有效率地執行。透過這樣做，你可以將更多的風能接入電網，最終，消費者可能會因為允許冰箱這樣做而獲得報酬。因此，最終你可以讓所有這些協同工作，並以一種能夠將更多風能接入電網的方式執行，因為你需要這些型別的服務。如果你不用冰箱這樣做，你就必須用燃煤電廠或燃氣輪機來回調整，而這樣做會使該機組的執行效率大大降低。因此，如果你可以用冰箱或汽車電池來做到這一點，它們實際上可以作為電網支援，而且它們每天都在這樣做。
你認為美國人會接受嗎？你認為他們會願意讓公用事業公司參與這些決策嗎？
嗯，這取決於消費者是否有選擇權。他們是否高興由消費者決定。如果我不想讓我的冰箱被控制，我就不需要得到報酬。無論支付多少錢，一天一兩美元。如果我不想讓我的汽車，我的電動汽車被控制，我也不需要獲得報酬，而現在這些汽車在特拉華州每天每輛車可以獲得7到10美元的報酬。它們每年可以獲得超過3000美元的報酬，僅僅是因為它們在晚上充電時被用來控制電網的調節服務。所以這取決於消費者自己決定。你不想發生這種情況，就說“好吧，別對我這樣做”。你想控制你的成本，你想透過使用你的一些電器作為電網穩定系統來降低成本，[那就]這樣做。這取決於你。因此，最終這將是消費者的選擇，而且會有像IBM和谷歌等公司支援它，並將裝置安裝到汽車和冰箱中。我知道惠而浦現在正在他們的冰箱中安裝這種智慧晶片，這將允許這些型別的控制發生，但同樣，這都將取決於消費者的選擇。這不像“老大哥”會介入並說：“我們要控制你的冰箱。很抱歉，你沒有選擇。”這不是那種型別的國家。這是一個人們將有選擇權、擁有自由市場的國家，如果這對他們的經濟有利，這些市場將允許消費者這樣做。
在這個國家，一種常見的說法是，只要你不斷增加風能和太陽能，我們就需要儲能，否則它們永遠不會成為我們能源結構中的主要因素。這種更智慧的電網會改變這一點嗎？
嗯，這會有所幫助，因為我們必須思考儲能到底是什麼。這個國家的熱水器裡的儲能量比整個美國所有抽水蓄能的儲能量還要多。所以你只需要能夠控制這些熱水器，你就有儲能了，就像那樣。所以，建築物裡就有儲能。想想這個國家所有的批發冷藏倉庫。你只需要將那裡的溫度略微改變一點點，你就擁有了大量的潛在儲能，而這不會影響這些倉庫中儲存的商品，但卻可以讓該系統在功能上充當儲能。我們只需要控制它。我們必須安裝控制和通訊裝置，我們就可以有效地擁有這個國家大量的可用儲能，我們只需要去獲取它。……這叫做需求響應，你可以用它來最終使電網執行得更好，同時將越來越多的風能、太陽能和其他可再生能源接入電網。
在您概述的這種願景中，像加州的百萬太陽能屋頂計劃這樣的分散式發電扮演什麼角色？
我認為分散式發電可以發揮重要作用。它在一定程度上可以緩解當地配電層的擁堵，並允許更好地輸送風能等遠端資源以及遠端太陽能。但是，如果當地分散式發電也可以為電網提供支援，並向電網出售電力，它也有發揮作用的必要。分散式發電可能可以提供一些服務，就像電動汽車電池可以提供的那樣。我認為它需要成為整體組合的一部分，但最終我們在這個國家需要關注的是，我們可以從兩個領域收集多少清潔資源——包括受地理位置限制的遠端資源（如風能）和分散式發電（如屋頂太陽能）。我認為我們需要兩者兼顧，我們需要關注兩者，而且，在當地配電層安裝更多的智慧通訊技術，我們將使這些配電資源發揮更好、更高效的作用。
這對傳統發電意味著什麼？你談論了很多可再生能源和風能。這對我們傳統的發電方式意味著什麼？
嗯，實際上這意味著我們必須以不同的方式看待如何輸送電力。我認為我們不能再像過去那樣看待大型中心電站發電。當然，在某種程度上仍然需要它，我們在這個國家目前有大量的煤炭、核能和天然氣——中心發電，但由於來自風能、太陽能、地熱和水力動能的分散式發電，我認為我們將不得不開發一種不同的電網，可以以更有效的方式適應它。因此，中心發電——傳統發電——在未來仍然會發揮作用，但隨著越來越多的可再生資源上線，我認為這個作用將大不相同，並且會逐漸減弱。而且我們看到這種情況正在加速發展。
為了實現這一變革，就電力生產和傳輸而言，我們正在談論的轉型規模有多大？
嗯，最終這將是漸進的。但我們正在談論的是在整個國家範圍內的轉型。因此，我們正在談論可能需要數萬英里的新輸電線路，以便最終將大量的風能、太陽能和其他資源輸送到負荷中心。我們正在談論在智慧電網技術上投資數十億美元，從消費者層面一直到輸電和發電層面。因此，規模非常大，但幸運的是，你知道，我們可以逐步做到這一點，而且我們已經開始用刺激資金以及個別公用事業公司和其他私人實體的努力來做這件事了。
如果我們不這樣做，會意味著什麼？這對美國意味著什麼？如果我們不進行你所說的投資，如果我們不建立一個更智慧、更強大的電網和不同的發電來源，會意味著什麼？
嗯，很簡單，如果我們不按照我的建議去做——那就是關注需要開發的成本最低、最有效的可再生資源，然後允許它們被開發，並允許它們被輸送到我們國家成本最高的地區——我們將為電力支付更多費用。這就是全部的含義。這意味著我們將建立更昂貴的電力系統……一個核電站的造價是100億美元，這意味著你將支付每千瓦時15美分。你可以用這些錢輸送大量的風能。你也可以用這些錢輸送大量的聚光太陽能[發電]。我知道你可以用一半的錢輸送一整天的地熱能。因此，如果我們不開始關注如何輸送這些最終成本較低的資源，我們將為它支付更多費用。僅此而已。如果我們不弄清楚如何將電力輸送到負荷中心，我們將為能源支付更多費用。
但是美國有很多煤炭，而且目前煤炭甚至更便宜。
如果我們不捕獲並封存碳，煤炭可能會更便宜，但我認為大家都明白我們不能再這樣做了。因此，最終，如果我們必須捕獲碳並封存它，那麼我們開始談論的煤電價格最終可能接近 100 億美元核電站的價格。所以，再次，讓我們看看成本最低的方案是什麼。成本最低的首要方案是能源效率。我們需要在這個國家的每個地方都這樣做，而且長期以來在這方面存在巨大的障礙。我們需要減少這些障礙。第一個障礙是資本成本。另一個障礙是資訊。另一個障礙是房東和租戶之間的脫節，在商業建築中，房東沒有動力提高效率，而租戶想提高效率。我們現在就在一座這樣的建築裡，我們今天就坐在這裡，因為它和這種情況一樣，因為 FERC 不擁有這座建築。我想提高能源效率，但房東不想。所以，最終，我們知道我們做不到。因此，讓我們打破提高能源效率的障礙。在我們提高能源效率之後，讓我們做下一個成本最低的事情：我認為是風能。風能是我們在我國可以做的下一個成本最低的事情。地熱能、水動能、太陽能——讓我們開始研究我們成本最低的資源是什麼，讓我們開發它們，並讓它們輸送到負荷中心。
編者注：David Biello 是 PBS 即將推出的一系列節目的主持人，該節目名為“超越電燈開關”。該系列節目由底特律公共電視臺製作，將探討我們在使用和生產電力方面即將發生的變革，這將影響環境、國家安全和經濟。