乔·拜登总统呼吁主要清洁能源投资作为遏制气候变化和创造就业的一种方式。9月8日，白宫发布了一份报告该研究发现，到2050年，太阳能发电将占美国电力供应的45%现在还不到4%．我们询问了得克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)的能源技术和政策研究员约书亚·d·罗兹(Joshua D. Rhodes)，如何才能实现这一目标。
为什么如此重视太阳能?
能源部门太阳能期货研究为美国电网规划了三条未来道路:一切照旧;脱碳，即大规模转向低碳和无碳能源;以及脱碳和经济范围内的电气化活动，这些活动现在由化石燃料提供动力。
报告的结论是，后两种情况将需要1050 - 1570千兆瓦的太阳能发电，这将满足2050年预计电力需求的44% - 45%。从这个角度看，十亿瓦的发电能力相当于大约310万个太阳能电池板或364个大型风力涡轮机．
其余的能源将主要来自其他低碳或零碳能源的混合，包括风能、核能、水力发电、生物能源、地热和使用氢等零碳合成燃料的燃烧涡轮机。储能能力——诸如大型安装高容量电池的系统——也将以与太阳能大致相同的速度扩张。
太阳能相对于其他低碳技术的一个优势是美国大部分地区阳光充足．风能、水力发电和地热资源并不是均匀分布的:在很多地区，这些资源很贫乏或根本不存在。
更多地依赖特定地区的技术将意味着在这些技术最丰富的地方进行极其密集的开发。它还需要建造更多的高压输电线路来远距离传输能量，这可能会增加成本，并招致土地所有者的反对。
到2050年，美国45%的电力来自太阳能，这可行吗?
我认为这在技术上是可行的，但并不容易。这将需要一个比美国迄今为止所取得的更大规模的加速和持续的部署太阳能电池板的成本大幅下降．部分地区有达到这个增长速度尽管起点较低，而且通常不会持续很长时间。
太阳能未来研究估计，到2050年，美国45%的电力来自太阳能，需要部署大约1600亿瓦特的太阳能发电。这比目前的103千兆瓦增加了1450%今天在美国安装的．的角度来看,对发电量1200亿瓦所有类型的电力都在美国电网上。
该报告假设，10% - 20%的新太阳能发电能力将部署在家庭和企业。其余的将是大型公用事业规模的部署，主要是太阳能电池板，加上一些大型太阳能热系统，使用镜子将太阳反射到中心塔。
假设公用事业规模的太阳能大概需要每兆瓦8英亩在美国，扩建将需要1020万至1150万英亩的土地。这是一个区域大致相当于马萨诸塞州和新泽西州的总和尽管它还不到美国国土面积的0.5%。
我认为这些目标是值得设定的，但随着时间的推移重新评估，以确保它们代表了最审慎的道路。
最大的障碍是什么?
在我看来，最大的挑战是推动如此大规模的变革需要持续的政治意愿。其他问题也可能减缓进展，包括缺少关键的太阳能电池板材料，如多晶硅，贸易争端和经济衰退．但是工程上的挑战是显而易见的。
天然气、煤炭和石油几乎全部供应一次能源投入的80%对2020年美国经济的影响，包括发电。用低碳能源替代大部分能源还需要对大多数美国主要能源公司进行重组。
除非联邦能源管理委员会(Federal Energy Regulatory Commission)等机构有权批准新的输电线路，否则这种扩张几乎是不可能的。
这种转变可能会遇到阻力，尽管一些能源公司已经开始这样做了扩大这种方式．拜登政府计划利用清洁电力支付计划，一项规定3.5万亿美元的预算计划该法案在国会悬而未决，旨在鼓励电力公司使用无碳能源发电．
类似这份太阳能报告的研究还假设，将会有许多必要的配套基础设施来实现他们的设想。根据太阳能未来研究，美国必须将其电力传输能力扩大60% - 90%，以支持其设想的太阳能部署水平。
在美国，修建长距离输电线路非常困难，尤其是跨越州际线的输电线路这将需要多么大规模的太阳能部署啊．除非某些机构，例如联邦能源管理委员会美国政府被授权批准新的输电线路，但这种扩张几乎是不可能的。
一个潜在的解决方案正在获得越来越多的关注:沿着邻近的现有道路修建输电线路公路和铁路这就避免了与众多私人土地所有者达成协议的需要。
目前的系统要如何改变才能支持如此多的太阳能?
我们的电力系统目前大约59%的电力来自煤和天然气．这些资源通常是，虽然不总是，按需提供。这意味着，当公用事业客户需要更多的电力为他们的电灯或空调，公司可以要求这些类型的工厂增加他们的产量。
向可再生能源主导的电网转型将要求公用事业和能源监管机构重新思考匹配供需的旧方式。我认为，未来的电网将需要更高水平的传输、能源储存和鼓励用户将使用电力的时间转换为最丰富和最便宜的时期的项目。这还需要北美地区电网之间进行更大程度的协调，目前这些电网的配置还不够完善远距离无缝传输电力．
所有这些都是可行的，而且是必要的，如果美国选择依靠太阳能重，脱碳电网，以经济有效地满足未来的需求。
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