最近的一项研究提出了各种策略，以有效消除美国能源部门到2050年的温室气体排放。结果为政策制定者和行业利益相关者提供了应对气候变化努力的重要信息。
“并没有单一的方法来以成本效益的方式脱碳我们的能源系统，”该研究的合著者、北卡罗来纳州立大学土木、建筑和环境工程教授杰里迈亚·约翰逊表示。“实际上，我们掌握了许多技术。我们的研究有助于澄清这些选择是什么，以及我们如何可以优先考虑它们。”
“存在许多模型旨在确定脱碳我们能源系统的最便宜方法——本质上是找到最佳方式来减少电力生产、交通和工业等领域的温室气体排放，”该研究的首席作者、北卡罗来纳州立大学研究学者阿迪亚·辛哈解释道。
“然而，这些模型难以完全捕捉如此复杂系统中的不确定性，”辛哈指出。“有许多技术可以帮助脱碳，这使得确定我们在选择哪些工具可以带来最佳结果时的灵活性变得具有挑战性。”
“应对这一问题的一种方法是将我们关注的重点从寻找完美解决方案转向探索可以让我们非常接近最具成本效益路径的替代选项，”他补充道。
在此分析中，研究人员将“非常接近”定义为与脱碳整个能源系统的最佳成本相差1％以内。
在他们的工作中，研究人员利用了一个名为Temoa的现有模型，该模型最初旨在确定实现脱碳的最经济路线。他们执行了该模型以确定最佳成本，然后在该数字上增加了1％并相应修改了模型。
“模型必须做出数千个选择，”约翰逊解释道。“应建设多少太阳能？房主是否应将天然气采暖更换为电热泵？等等。我们运行了修改后的Temoa版本1,100次，指导模型偏爱或不偏爱特定技术。这承认人类决策往往来源于各种因素，而不仅仅是经济考虑。”
“这种方法为我们提供了一系列清晰的技术，这些技术可以使我们消除能源系统中的温室气体排放，同时保持在最佳成本的1%以内，”辛哈表示。
结果可以分为四类：
- 第一类包括在所有1,100个模型解决方案中始终采用的技术。这一类别涉及太阳能和风能发电的扩展，以及电网能量存储能力的提高。
- 第二类包含被大幅减少或完全消除的技术。这一类别特别指出运输中对于石油的依赖显著减少，以及没有碳捕集和封存的煤电发电的停止。
- 第三类涵盖具有各种潜在结果的新兴技术；一些模型场景表明这些技术的广泛使用，而另一些则完全排除了它们。这一类别的例子包括直接空气捕集，它从大气中去除二氧化碳，以及氢在运输和工业中的应用。
- 第四类涉及模型通常不采用的技术，但当它们被使用时，它们的依赖程度很高。这些技术包括从二氧化碳提炼的合成燃料和集成了碳捕集与封存的煤电厂。
“运行模型1,100次产生了大量可能的结果，使得很难知道从何开始，”辛哈评论道。“只有通过对这些结果的广泛分析，我们才能识别出这些类别，从而更清楚地了解我们的选择以及我们如何优先考虑这些选择。”
“从实际角度来看，这些发现表明了几个关键点，”约翰逊解释道。“首先，我们必须确定促进第一类技术更广泛采用的方法。
“其次，我们需要制定战略，以有序、公平和及时的方式过渡到第二类技术，”约翰逊强调。“第三，虽然我们不需要第三类中的所有技术，但一些技术是必要的。因此，我们需要投资于研究和开发，以确定优先考虑哪些技术以及如何实施。最后，我们还必须探索研究与开发，以确定第四类中是否有任何技术具有真实价值，如果有，我们该如何最大限度地发挥它们的潜力。”
