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一项新研究列出了到 2050 年以经济有效的方式消除美国能源系统中温室气体排放的多种可用方案。研究结果为政策制定者和行业领袖提供了如何规划应对气候变化未来道路的宝贵见解。
该论文《接近成本最优未来下的多样化脱碳途径》发表在开放获取期刊《自然通讯》上。
“让我们的能源系统以经济有效的方式脱碳的方法不止一种，”这项研究的共同作者、北卡罗来纳州立大学土木、建筑和环境工程教授杰里迈亚·约翰逊说。
“事实上，我们有很多技术可供选择。我们的研究可以帮助人们准确了解这些选项是什么，以及我们如何对它们进行优先排序。”
“目前有多种模型，旨在寻找实现能源系统脱碳的最低成本途径——本质上是确定消除从电力生产到交通运输和工业等各个领域温室气体产生的最佳方法，”该研究的通讯作者、北卡罗来纳州立大学研究学者阿迪亚·辛哈 (Aditya Sinha) 说。
“问题在于，这些模型很难完全捕捉到如此复杂系统中的不确定性，”辛哈说。“有很多不同的技术可以帮助我们脱碳，很难确定我们在确定哪些工具可以用来达到最佳结果方面有多大的灵活性。
“应对这一挑战的一种方法是，不再试图找出通往完美解决方案的途径，而是找出能让我们接近成本最低的前进道路的替代方案。”
在这项研究中，研究人员将“非常接近”定义为整个能源系统脱碳的最佳成本在 1% 以内。
具体来说，研究人员使用了一种名为 Temoa 的现有模型，该模型最初旨在确定实现脱碳的最便宜途径。他们运行该模型来确定最佳成本是多少。然后，他们在最佳成本上增加了 1%，并使用该数字作为约束修改了模型。
“然后这个模型需要做出数千个决定，”约翰逊说，“应该建造多少太阳能设施？房主是否应该用电热泵代替天然气供暖？等等。”
“我们运行了修改后的 Temoa 1,100 次，每次都告诉模型支持或不支持任何给定的技术。在某种程度上，这反映了这样一个事实：人类做出的各种决定并非完全由经济意义驱动，而这正是我们想要解释的。”
辛哈说：“这种方法为我们提供了一系列明确定义的技术，使我们能够消除能源系统中的温室气体排放，同时仍将成本保持在最佳成本的 1% 以内。”
研究结果可分为四类：
第 1 类技术是模型识别的所有 1,100 种解决方案中广泛采用的技术。这包括扩大太阳能和风能发电，以及扩大电网的储能容量。
第二类技术已被淘汰或大幅减少。这包括大幅减少运输行业对石油的依赖，以及淘汰未通过碳捕获和封存缓解的燃煤发电。
第 3 类包括具有广泛可能结果的新兴技术，这意味着模型中的一些情景发现这些技术得到了广泛应用，而其他情景则根本不包括这些技术。这些技术包括直接空气捕获（从空气中吸收二氧化碳）或在交通和工业中使用氢气。
第 4 类涵盖了模型通常根本不使用的技术——但当它确实使用这些技术时，它严重依赖它们。这些技术包括由二氧化碳生产的合成燃料和包含碳捕获和封存的燃煤电厂。
“运行该模型 1,100 次后，产生了大量的潜在结果，以至于很难知道从哪里开始，”Sinha 说。“只有在深入分析这些结果后，我们才能确定这些类别，这为我们了解我们的选择是什么以及我们可能希望如何确定它们的优先顺序提供了很好的方法。”
“从实际角度来看，这些发现告诉我们一些事情，”约翰逊说。“首先，我们需要弄清楚如何促进更广泛地采用第 1 类技术。
“其次，我们需要想办法有序、公正且及时地从第二类技术过渡，”约翰逊说。“第三，我们不需要第三类技术中的所有技术，但我们需要其中的一些。这意味着我们需要投资研发，以确定我们应该优先考虑哪些技术以及如何部署它们。最后，我们还需要投资研发，以确定第四类技术是否真正有价值，如果有价值，如何利用这些技术。”
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发表于 2024-9-19 13:00:29