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美国能源：从来源到最终用途
也许我在这一点上的看法是不正确的，但我的感觉是，很多人认为，在太阳能和风能增长的推动下，美国经济在清洁非碳能源方面正在取得强劲进展。我不这么认为。我自己对证据的解读是，太阳能/风能的存在……继续阅读美国能源：从来源到最终用途美国能源：从来源到最终用途的帖子首次出现在《对话经济学家》上。
来源:对话经济学家也许我在这一点上的看法是不正确的，但我的感觉是，很多人认为，在太阳能和风能增长的推动下，美国经济在清洁非碳能源方面正在取得强劲进展。我不这么认为。我自己对证据的解读是，太阳能/风能在美国能源领域的存在才刚刚起步，还会遇到一些很大的障碍。
作为概述，这里有一张来自美国能源信息管理局网站的显示美国能源行业的图表。左侧类别显示了主要能源。电力不是“主要”来源，因为它需要从主要来源产生，而是一种传输能量的方法。因此，电力行业显示在底部中心。能源使用的主要部门位于右侧。
从此图得出的一些想法：
1) 到 2025 年，经过数十年对气候变化风险和减少碳排放需求的讨论，化石燃料将占美国一次能源的 81%。石油是迄今为止最大的主要运输来源。天然气是工业、住宅和商业用途以及发电的最大单一主要来源。
2) 在占总量 9% 的“可再生”能源中，只有约三分之一是太阳能和风能——相当于美国能源总产量的 3%。大约 60% 的可再生能源是“生物质”，包括用于生产乙醇的木材和玉米，其余的主要是水力发电（即水坝）。
3) 核电作为主要能源，约等于整个可再生能源领域，这意味着其规模约为太阳能和风能总和的三倍。
4) 在电力部门内，进入该部门的能源中有 59% 在系统本身内损失，包括电力传输时的“线路损失”以及平衡电网所涉及的其他因素。该图显示，流入电力部门的总能量为33.5万亿BTU，而流出的能量为13.8万亿BTU。因此，约35%的一次能源流入电力部门，但电力仅占终端部门实际能源使用的18%。如果目标是增加电力生产以取代化石燃料（例如，用电动汽车取代汽油汽车，或用电加热和冷却来取代天然气），则需要产生两倍以上的电力来取代化石燃料来源的能量，以弥补系统内的电力损失。这对于增加并入电网的核能和水力发电来说也是如此。
我在这里并不是要争论美国能源行业的电气化程度是好还是坏，或者燃烧化石燃料造成的传统污染的健康成本，或者气候变化的风险。这是一场关于算术的争论。
如果太阳能/风能要成为美国经济的主要能源，那么给出一个最终数字似乎是鲁莽的。但扩大 20 倍将是极低端——当我说如果美国能源未来的愿景是主要是太阳能/风能时，我想到的就是这个，那么这些能源的当前水平仅仅只是一个开始。
太阳能和风能在美国能源的未来中发挥着重要作用。但认真对待能源来源和最终用途的数据以及电力部门的作用表明，它不会很快成为主导角色。
如果美国经济主要（比如一半以上）依靠太阳能和风能发电，这些能源就需要成倍增长。太阳能/风能目前占美国一次能源的 3%，因此将其乘以 20 倍将占当前美国一次能源的 60%。但请记住，用于传输能量的电力系统在运行中会产生损耗，因此为了替代化石燃料使用的能源，我们需要（比如说）再次将太阳能/风能输出加倍。还有必要“过度建设”太阳能/风能容量，以便在天黑和/或没有风时，可以储存能量以供以后使用；例如，在电动汽车的电池中。由于信息技术的发展，我们似乎还进入了一个电力需求不断上升的时期，这意味着太阳能/风能发电量需要进一步增加。
当然，产生额外的电力只是第一步。请记住，电力仅占最终能源消耗的 18% 左右，因此，要大幅提高经济电气化程度，就需要大幅增加电网的规模和范围，目前建设高压州际输电线路需要大约十年的时间，其中大约一半用于监管许可。此外，某些地理位置比其他地理位置更适合太阳能和风能。因此，这不仅仅是扩大现有电力线路容量的问题，而是在新地方建设额外输电线路的问题。严重依赖太阳能和风能等间歇性能源的美国能源部门也需要建设城市规模的电池存储容量。
过去二十年来，太阳能和风能发电规模和效率的增长是美国能源行业的一个引人注目的事件，因此它们在许多地方的电网中发挥了具有成本效益的作用。 （似乎值得注意的是，取消对太阳能和风力发电的现有补贴将真正证明其成本效益。）但数字告诉我，可再生能源作为一个整体（包括水力发电）约占一次能源输入电力的 11％；与所有电力一样，电力部门的投入只有不到一半到达最终使用部门；而电力本身仅占美国能源消耗总量的18%。