Credit:pix abay/CC0 Public Domain在苏格兰格拉斯哥举行的联合国COP26气候峰会上，全世界都在关注能源基础设施脱碳战略，这是一个热门话题。然而，可再生能源的批评者质疑依赖间歇性资源的系统的可靠性。加州大学欧文分校的研究人员最近领导的一项研究正面解决了可靠性问题。在《自然通讯》最近发表的一篇论文中，包括中国清华大学、卡内基科学研究院和加州理工学院的专家在内的作者表示，先进的工业化国家目前的大部分电力需求可以通过风能和太阳能的某种组合来满足。但这一积极的发现伴随着一个警告，即需要额外的努力来完全满足这些国家的要求。
根据这项研究，大多数以风力发电为主的可靠系统，即使没有储能，也能在72%到91%的时间内满足被研究国家的电力需求。随着12小时储能容量的增加，系统由太阳能主导，可满足83%至94%的小时需求。
合著者、UCI地球系统科学教授史蒂夫·戴维斯说:“风能和太阳能可以满足许多地方80%以上的需求，而不需要疯狂的存储量或过剩的发电能力，这是关键所在。”。“但根据国家的不同，在零碳的未来，全年可能会有许多多日时段需要通过储能和其他非化石能源来满足一些需求。”
该团队分析了42个主要国家39年的每小时能源需求数据，以评估风能和太阳能资源是否足以满足他们的需求。他们发现，对于较大的低纬度国家来说，完全转换到可持续的电力资源可能更容易，这些国家全年都可以依赖太阳能。
研究人员强调，就陆地面积而言，德国是一个相对较小的国家，位于更高的纬度，这将使其更难利用风能和太阳能资源满足电力需求。
“历史数据显示，离赤道更远的国家偶尔会经历被称为‘黑暗低迷’的时期，在此期间，太阳能和风能的可用性非常有限，”第一作者、清华大学地球系统科学助理教授童丹说。“最近在德国发生的一次这种现象持续了两周，迫使德国人求助于可调度发电，在许多情况下，可调度发电是由化石燃料燃烧工厂提供的。”
研究人员提出的缓解这一问题的方法包括建立超过年度需求的发电能力、发展长期储存能力以及将多个国家的资源集中在一个大陆块上。
“欧洲提供了一个很好的例子，”佟说，她是作为地球系统科学系的博士后学者开始这项研究的。包括西班牙、意大利和希腊的太阳能资源以及荷兰、丹麦和波罗的海地区丰富的风能的系统可以提供很大的一致性和可靠性
研究人员发现，一个风力和太阳能发电系统可以提供美国总电力需求的85%左右，这个数字还可以通过产能过剩、增加电池和其他存储方式以及与北美大陆的其他国家合作伙伴联系来增加。
戴维斯说:“在世界各地，我们生产净零碳电力的能力受到一些明确的地球物理限制。“这归结为困难和不可能的区别。很难从我们的发电组合中完全消除化石燃料，但当技术、经济和社会政治意愿相一致时，我们可以实现这一目标。”
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