Manfaat Inovasi Teknologi Energi – Kebijakan dan program pendanaan yang mendukung penelitian, pengembangan, dan demonstrasi teknologi energi canggih merupakan bagian penting dari keseluruhan strategi untuk mempromosikan energi ramah lingkungan dan dekarbonisasi perekonomian.
Manfaat Inovasi Teknologi Energi
energiasolaraldia – Tidak seperti kebijakan pengurangan emisi langsung dan adopsi teknologi (misalnya standar, insentif keuangan), upaya untuk menilai secara kuantitatif dampak penelitian dan pengembangan energi yang diusulkan terhadap pengambilan keputusan masih terbatas. Alasan utama kurangnya pengetahuan ini adalah sulitnya memperkirakan
(1) seberapa besar kebijakan yang diusulkan akan memajukan teknologi yang dimaksud dan
(2) seberapa besar manfaat pengembangan teknologi bagi masyarakat.
Ini Penelitian ini menjawab pertanyaan terakhir dengan memperkirakan apa manfaat bersih bagi masyarakat dari pengurangan biaya lima teknologi energi canggih yang berbeda. (Lima teknik ini disebut AET). Setiap AET termasuk dalam Undang-Undang Inovasi Energi Amerika (AEIA) yang disahkan oleh Senat AS dan merupakan sebagai berikut:
- pembangkit listrik fisi nuklir canggih (“pembangkit listrik tenaga nuklir”)
- pembangkit listrik dengan penangkapan dan penyerapan karbon gas alam (NG-CCS)
- pembangkit listrik tenaga panas bumi skala besar (“panas bumi”)
- penyimpanan listrik 24 jam yang terhubung ke jaringan (“penyimpanan”)
- penangkapan udara karbon dioksida langsung (DAC)
Studi ini memperkirakan manfaat bersih dari penghematan biaya AET berdasarkan skenario dengan dan tanpa standar listrik bersih nasional. Komponen manfaat bersih total mencakup pengurangan tagihan listrik konsumen, perubahan keuntungan pembangkitan listrik dan pendapatan pemerintah, manfaat kesehatan dari berkurangnya polusi udara, dan manfaat iklim dari berkurangnya emisi gas rumah kaca. Kami menyebut perkiraan nilai dolar dari semua dampak ini sebagai “keuntungan bersih”.
Terkadang satu atau lebih komponen bernilai negatif. Jika hal ini terjadi maka laba bersih akan berkurang. Namun istilah “laba bersih” yang kami gunakan di sini tidak memperhitungkan biaya inovasi teknologi itu sendiri, seperti biaya penelitian dan pengembangan. Sebaliknya, kita dapat membandingkan manfaat bersih yang diperkirakan di sini dengan TA dan biaya pengembangan yang diperlukan untuk mencapai penghematan biaya terkait guna mendapatkan gambaran total nilai bersih bagi masyarakat.
Pendekatan Analitik
Penilaian ini menggunakan teknik, ekonomi, dan ilmu kelistrikan simulasi peralatan Environment (E4ST), model simulasi yang sangat realistis dari sektor kelistrikan AS. Dengan bantuan model tersebut, kita dapat mengetahui bagaimana penghematan biaya setiap AET dalam ukuran yang berbeda mempengaruhi implementasinya dalam sistem tenaga listrik dan konsekuensi dari implementasinya. E4ST memperkirakan pembangunan dan penghentian blok pembangkit listrik yang melayani jaringan dan pengoperasian jaringan serta unit produksi di tahun-tahun mendatang setiap jam berdasarkan kebijakan, harga, dan kondisi lain yang ditentukan oleh pengguna.
Model ini dimulai dengan representasi yang sangat rinci dari jaringan listrik saat ini, unit pembangkit, kebutuhan listrik, dan data angin dan matahari spesifik lokasi per jam. Output dari model ini mencakup harga listrik per jam di lokasi tertentu; emisi karbon dioksida (CO₂), metana, sulfur dioksida (SO₂) dan nitrogen oksida (NOₓ); dan seluruh komponen total laba bersih yang disebutkan di atas.
E4ST menggabungkan lima AET menggunakan data berkualitas tinggi dan menekankan cara mereka merespons berbagai kemungkinan kondisi. Misalnya, biaya pengangkutan dan penyerapan CO2 untuk fasilitas CCS atau DAC gas alam tertentu ditentukan menggunakan model jaringan kemungkinan sistem pengangkutan CO2 di masa depan dan perkiraan kurva pasokan untuk penyerapan di setiap negara bagian atau wilayah lepas pantai dengan penyerapan CO2 yang tinggi. potensi Untuk meningkatkan energi panas bumi, kami menggunakan Model Kurva Pasokan Panas Bumi Tingkat Lanjut Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (NREL) di 134 zona AS. Untuk penyimpanan harian, kami memodelkan bongkar muat optimal selama 52 jam biasa dan 16 hari biasa. PLTN baru hanya dapat dibangun di sekitar 300 lokasi yang lulus uji kesesuaian.
Untuk setiap AET, kami mensimulasikan lima tingkat biaya dan menjaga biaya empat AET lainnya tetap konstan. Kelima tingkat biaya tersebut adalah empat tingkat biaya yang ditunjukkan pada Tabel ES-1 ditambah tingkat biaya kelima yang lebih tinggi dari “tinggi” dan cukup tinggi sehingga tidak ada teknologi yang dapat dibangun. Kami menjalankan simulasi pada tahun 2050, dan semua tingkat biaya yang ditampilkan adalah proyeksi untuk tahun 2050. Untuk setiap teknologi, “tinggi” adalah perkiraan literatur yang sangat andal mengenai berapa biaya setiap teknologi pada tahun 2050 jika biayanya kecil. belajar sambil melakukan.
Baca juga : Sejarah dan Teknologi Biogas
Biaya “rendah” didasarkan pada perkiraan biaya serendah mungkin di masa depan yang kami temukan dari sumber yang sangat andal. Biaya rendah biasanya mencakup pembelajaran yang signifikan melalui aplikasi selain TA&D. Lampiran B memberikan sumber perkiraan ini. Biaya “rata-rata” berada di antara biaya tinggi dan rendah. Selain itu, biaya yang “sangat rendah” secara konsisten 12,5 persen lebih rendah dibandingkan biaya rendah, dan selain biaya rendah, hal ini dapat dimotivasi oleh tingkat pembelajaran tambahan yang dapat diterima (lihat, misalnya, Larsen dkk. (2019), di mana 12,5 persen berarti . perkiraan dasar biaya. biaya untuk melipatgandakan kapasitas pengurangan kumulatif yang ada).
Perhatikan bahwa perkiraan biaya tinggi dan rendah untuk setiap teknologi hanyalah perkiraan bagaimana biaya tetap dapat berkembang bergantung pada ruang lingkup Penelitian dan Pengembangan dan aplikasi yang berbeda. Hal ini disebabkan karena tidak mungkin mengetahui dengan pasti seberapa mudah setiap teknologi dapat mengurangi biaya, dan juga karena perkiraan biaya rendah untuk berbagai teknologi berasal dari sumber yang berbeda, karena tidak ada satu sumber pun yang memberikan perkiraan yang sesuai untuk semua AET.
Selain variasi dalam proyeksi biaya untuk setiap AET, kami juga mempertimbangkan dua latar belakang politik berbeda yang berbeda-beda dalam asumsi tingkat permintaan energi bersih di sektor ketenagalistrikan pada tahun 2050. Hal ini memungkinkan kami memperkirakan manfaat yang diharapkan dari mengurangi biaya AET bersih bervariasi. bergantung pada kebijakan ketat yang mendorong penerapan energi ramah lingkungan dan pengurangan emisi. Misalnya, AET berbiaya rendah kemungkinan akan lebih bernilai jika kebijakannya mengharuskan penerapan energi ramah lingkungan secara cepat dan pengurangan emisi karbon di sektor ketenagalistrikan. Dua skenario kebijakan yang kami simulasikan dalam pemodelan sektor ketenagalistrikan adalah
(1) skenario tanpa kebijakan lingkungan baru dari pemerintah AS dan
(2) skenario dengan Standar Listrik Bersih Nasional (CES), yang mensyaratkan “listrik bersih” untuk menghasilkan listrik bersih ” sumber ” diperkirakan mencakup 100 persen penjualan listrik ritel AS pada tahun 2050.
Baca juga : Teknologi Baru yang Mengubah Film Secara Permanen
Manfaat Bersih dari Pengurangan Biaya Teknologi
Gambar ES-1 menunjukkan proyeksi manfaat bersih tahunan bagi Amerika Serikat dari seluruh pembangkitan listrik AET (nuklir, gas alam, panas bumi) sebagai fungsi dari biayanya pada tahun 2050, dengan asumsi asumsi lainnya tetap sama . . Misalnya, kurva nuklir pada Gambar ES-1 menunjukkan bagaimana fluktuasi harga energi nuklir dari yang sangat tinggi (sehingga tidak ada energi nuklir baru yang dapat dibangun) hingga yang sangat rendah mempengaruhi manfaat bersih bagi masyarakat. Dalam skenario ini, biaya AET lainnya bersifat moderat. Panel atas menunjukkan hasil dengan asumsi tidak ada CES nasional, sedangkan panel bawah mengasumsikan adanya CES nasional.
Masing-masing dari ketiga teknologi ini, seperti teknologi lainnya, memiliki biaya yang terkait dengannya, sehingga manfaat teknologi tersebut hanya sedikit. atau tidak sama sekali. sama sekali hal ini tidak memberikan manfaat bagi masyarakat karena pemaksaan tidak kompetitif mengingat adanya pilihan lain yang memungkinkan. Kami memperkirakan tingkat biaya ini sekitar $60/MWh tanpa CES Nasional dan $65-$80/MWh dengan CES.
Biaya kompetitif AET bervariasi berdasarkan teknologi, namun secara konsisten lebih tinggi dengan CES Nasional. dibandingkan dengan CES nasional tanpa CES nasional (lihat bagian 5.2.2 untuk rinciannya). Ketika biaya jauh di bawah tingkat ini, teknologi apa pun menjadi kompetitif secara hemat biaya, memberikan manfaat bersih miliaran dolar setiap tahunnya. Panel atas Gambar ES-1 menunjukkan bahwa ini adalah hasil yang dicapai bahkan tanpa CES nasional, sedangkan panel bawah menunjukkan manfaat yang lebih besar dari inovasi energi ramah lingkungan ketika ada CES nasional.
Tumpang tindih dalam wilayah biaya ini kurva utilitas untuk tenaga nuklir, NG -CCS: n dan kurva utilitas panas bumi, utilitas bersih serupa. Manfaat bersih maksimum yang ditunjukkan untuk setiap teknologi sebagian bergantung pada simulasi biaya terendah.
Misalnya, jika Anda fokus pada energi nuklir karena biayanya yang tinggi dan menengah, manfaat bersih dari energi nuklir baru akan mendekati nol karena nuklir energi. kekuatan itu langka. pembangkit listrik tenaga nuklir dibangun, dan biaya pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir yang dibangun hampir sama dengan pendapatannya. Namun dengan biaya rendah hingga sangat rendah, manfaat bersih tenaga nuklir adalah sekitar $8 miliar dan $31 miliar per tahun dengan asumsi tidak ada CES nasional (Panel A).
CES Nasional (Panel B) menunjukkan bahwa manfaat bersih dari pembangkit listrik tenaga nuklir berbiaya rendah dan sangat murah jauh lebih tinggi, masing-masing sekitar $28 miliar dan $38 miliar. Manfaat bersih CCS gas alam dan panas bumi mengikuti pola serupa, namun rentang biayanya tidak terlalu besar karena biaya CCS gas alam dan panas bumi lebih bervariasi menurut lokasi dibandingkan nuklir dalam model kami.
Kemiringan kurva. Gambar ES-1 (dan ES-2) menyajikan perkiraan manfaat bersih per dolar dari potongan biaya yang diratakan untuk setiap teknologi. Segmen yang paling curam adalah nuklir rendah dan sangat murah, tanpa adanya CES nasional. Ini adalah segmen yang paling curam karena tanpa CES nasional, pengurangan biaya di kawasan ini akan menghilangkan sejumlah besar pembangkit listrik tenaga gas alam dan batu bara tradisional serta emisi berbahaya yang dihasilkannya. Pada biaya nuklir sebesar ini, manfaat rata-rata dari penghematan biaya sebesar $1/MWh adalah $4,1 miliar per tahun.
Tanpa CES nasional, manfaatnya terbagi antara penghematan tagihan listrik dan pengurangan kerugian emisi. Pengurangan biaya AET mengurangi harga secara proporsional lebih besar daripada pengurangan biaya pembangkitan, meningkatkan penghematan bagi pengguna listrik dan juga mengurangi keuntungan pembangkit, seperti yang ditunjukkan oleh segmen merah di bawah sumbu nol.
Pada CES Nasional, manfaat AET terhadap iklim dan kesehatan adalah pengurangan biaya yang lebih sedikit dibandingkan sepertujuh dari total manfaat bersih, mencerminkan fakta bahwa emisi yang mendasari sebagian besar kebijakan CES nasional ditentukan oleh CES (dan juga manfaat pengurangan emisi yang terkait). Di sisi lain, di antara manfaat inovasi AET, manfaat berupa penghematan tagihan pengguna listrik lebih dominan, yang mencerminkan manfaat tarif listrik yang lebih rendah akibat rendahnya biaya produksi listrik ramah lingkungan. Dengan kata lain, AET yang lebih murah memungkinkan perusahaan utilitas memenuhi kebutuhan energi bersih CES nasional dan negara bagian serta perusahaan utilitas dengan biaya lebih rendah.