波多黎各遭受飓风玛丽亚的破坏性损失。伴随着一系列其他挑战,飓风摧毁了该岛过时的发电,输电和配电网。在某种程度上,这是由于它们依赖于低回弹化石燃料。
但是埃隆·马斯克(Elon Musk)最近在Twitter上进行了非常有趣的交流。
这导致该地区的州长以自己的推文做出回应,暗示他对此持开放态度。无论Scott Stapf是谁,都将发布出色的推文。
这有多现实?特斯拉真的可以重建波多黎各的供电系统吗?与任何复杂的问题一样,答案是混杂的。
许多指标是积极的
特斯拉能否提供足以满足波多黎各所有电力需求的屋顶太阳能和公用事业规模太阳能的混合物?是。
特斯拉收购了SolarCity,并在美国各地建造了公用事业规模的,商业的和住宅的太阳能装置。在玛丽亚之前,波多黎各每年约有20 TWh的电力需求。如果唯一的选择是太阳能,那么这将需要11.4 GW的太阳能容量。波多黎各已经拥有风力发电场和太阳能发电场,总装机容量约为340兆瓦。风能的容量系数要高于太阳能,而其他所有因素都相同,因此在2016年,风能组合产生了约2%的波多黎各需求。
被特斯拉(Tesla)收购时,SolarCity的安装容量为2.45 GW,因此这是一个负担。特斯拉已经在纽约州的太阳能工厂开始生产。加上不断从庞大的中国大型制造商那里进行采购,可以实现太阳能电池板的数量。仅在2016年,中国的安装量便是波多黎各所需数量的3倍,但这是中国。
正如最近有人指出的那样,波多黎各是一个被水包围的岛屿,因此很容易就能以便宜的价格买到必要的太阳能电池板。可以采购和交付足够的太阳能。全部安装都需要进口劳动力来支持波多黎各人,但是美国工会已经在登陆会员国,以支持重建工作,包括国际电工协会。这的确指向了替换现有结构的另一个挑战,那就是工会还必须同意变化和劳动力输入。
波多黎各是否有能力安装强大的太阳能电网?是。
波多黎各在热带。除其他外,这意味着相对一致的日光持续时间。他们不必适应漫长的冬夜和短暂的日子。除最黑暗的日子外,太阳能几乎所有时间都在发电。在一天中的大部分时间里,太阳都朝着直射而下。需要处理的阴影更少。
特斯拉是否能够提供建筑物和电网存储的混合物,足以满足波多黎各对太阳能的所有电网平衡需求?最终,是的。
在热带地区,将实际存储需求减少到一天的需求,以实现比飓风玛丽亚以前更大的电力弹性。毕竟,当玛丽亚过去时,太阳又出来了。这相当于约55 GWh的电池存储量。
再一次,这是一个很大的数字,比特斯拉以前所做的任何事情都要大。迄今为止,其最大的安装量为100 MWh,目前仅在完成时关闭。但是,这忽略了汽车。约210,000特斯拉平均电池约75 kWh,构成约16 GWh电池。然后是Powerwall,这有点舍入误差,但是在波多黎各语境中至关重要。Gigafactory可以在线生产电池,并有望在2018年底之前达到每年35 GWh的电量,其中包括所有汽车的需求,这显然是一个限制因素。
与太阳能电池板不同,特斯拉没有其他可利用的电网和家庭存储资源。特斯拉已经是世界上最大的生产商之一。预计Gigafactory的产量将服务于下线的大量新车以及全世界的家庭和电网存储项目。
如果发生飓风,太阳能和储能解决方案是否会更具弹性?是。
特斯拉的新型太阳能瓦片已经过测试,能够比其他瓦片更好地承受冰雹,这意味着它们还可以抵御飓风吹来的物体。同样,一般而言,太阳能电池板通常设计成可承受高达140 mph(225 km / h)的风。正如包括能源部在内的许多分析人士所指出的那样,化石燃料并不能提高电网的弹性,而可再生能源却可以提高电网的弹性。
也就是说,要使波多黎各的太阳能农场能够应对飓风,还需要做更多的工作。在玛丽亚时期,现有的太阳能发电场受到的损害很小至严重。
然后是负面指标
特斯拉可以让波多黎各将所有必要的土地重新分配给太阳能和存储区吗?也许。
目前该岛仅拥有约200兆瓦的太阳能,但这足以使政府的思想纳入监管和分区。根据玛丽亚的善后需求,可以扩展此范围。如前所述,永远不要浪费良好的危机。
一兆瓦的太阳能需要约2.5英亩或一公顷的空间。相当数量的发电将在屋顶上,但是为了快速建立太阳能发电能力,其中很大一部分将需要达到公用事业规模。工作比率可能是1 MW屋顶到4 MW公用事业规模。波多黎各已经有了净计费功能,因此个人大概可以满足他们的要求。但这表明必须留出约23,000英亩或9,000公顷用于太阳能发电。就上下文而言,约占波多黎各总土地面积的1%。这很重要,但可以实现。
但是,现有的领土和域外参与者已经从以前用于满足该岛20 TWh年电力需求的98%的昂贵化石燃料中赚了很多钱。他们将通过各种各样的渠道施加财政压力,以确保当前的模式继续存在并且不会出现新的模式。如果马斯克和特斯拉全力以赴,将波多黎各作为全球案例研究,这可能无关紧要,但这可能取决于马斯克实际上是否充分专注于此以推动其前进。
特斯拉能否拥有波多黎各研究所的建筑标准,以防飓风袭击并使特斯拉太阳能屋顶有效工作?可能不会。
正如Irma飓风清楚表明的那样,正确的建筑法规意味着房屋和建筑物可以在飓风中幸存下来。但是,波多黎各的大多数房屋所承受的飓风强度要低于3级飓风。确保重建房屋时达到2011年或更高的新标准将意味着太阳能屋顶仍将存在,并且在暴风雨过后能够发电。
再次,将有金钱和政治意愿与之对抗,以及相互竞争的优先事项和重建基本住房的紧迫时间表。现在更改密码会增加更换在玛丽亚期间丢失的屋顶的成本,并会延迟该过程。
当然,重建后的独立建筑很可能可以承受像玛丽亚这样的飓风,但是今天并不需要。而按照当前标准建造的带有太阳能屋顶的建筑物将遭受同样严重的损失。
对于波多黎各来说,仅太阳能和储能是否是一种合理,高效且具有成本效益的能源解决方案?没有。
太阳能本身具有局限性,需要超过必要数量的存储才能实现弹性。几乎任何一种形式的世代都是如此。拥有多代人要容易得多。更多的风力发电场将是极好的,其目标是风力发电和太阳能发电大致相同的年发电量。少量的生物质发电,特别是带有联合循环煤气站的生物甲烷发电将是有用的。很多需求管理和效率工作会很好。某些潮汐和回风侧波能量不会消失。当有替代方案时,试图仅用存储和一种类型的发电来平衡一个完整的网格将是愚蠢的。
特斯拉可以提供完整的网格管理解决方案吗?没有。
波多黎各的网格是古老的。电力公司和员工对现代智能电网技术几乎没有必要的专业知识。飓风玛丽亚期间电网的故障可归因于飓风本身的脆弱性,发电,输电和配电组件的寿命。实施分布式得多的太阳能和储能解决方案需要对配电和输电网进行大量重新布线,彻底改变管理软件和流程,并培训具有不同技能的员工。
特斯拉能否提供完全不同的网格模型所需的所有法律和法规指南?没有。
波多黎各有一个能源监管机构,波多黎各能源委员会(PERC)成立于2014年。它拥有一家垄断的能源供应商,波多黎各电力管理局(PREPA)。波多黎各在采用支持可再生能源强劲渗透的现代方法方面落后于美国和其他许多地区。改变监管结构以允许大规模的太阳能和储能将可能需要特斯拉没有的立法和监管专业知识。
与此相关的一个亮点是,波多黎各已经有了净计量,可以在转换过程中利用它。
特斯拉可以(或将要)全部为此付费吗?没有。
特斯拉不是慈善机构。如上所示,太阳能和储能的数量比迄今交付的数量高一个数量级。没有理由认为特斯拉可以,愿意或应该为此付出代价。快速演示以准备十年或两次转型?当然。如何用特斯拉太阳能瓦屋顶替换州长官邸并放一些Powerwalls?我可以看到特斯拉为此付出了一部分。
特斯拉董事会将否决任何使特斯拉成为慈善机构的企图。
特斯拉可以克服波多黎各的债务吗?没有。
波多黎各的债务超过700亿美元,另外还有500亿美元的养老金债务。假设只有340万居民,那么在平均收入约为18,000美元的领土上,每人约为21,000美元。这些债务中的很大一部分特别是来自管理不善的电力公司PREPA。奇怪的是,波多黎各的债务与GDP的比率并不是很高,约为68%。比较一下呢?
2016年,美国公共债务占GDP的比例为104.8%。根据国际货币基金组织的数据,2013年日本的公共债务水平为GDP的243.2%,中国为22.4%,印度为66.7%,而2016年第二季度末的公共债务与GDP的比率为70.1欧盟统计局(Eurostat)的数据显示,德国的GDP百分比,英国的89.1%,法国的98.2%,意大利的135.5%。
换句话说,波多黎各的债务并不是特别糟糕,但是它的GDP下降了几十年,没有上升。在不断增长的经济中,像波多黎各那样的债务与GDP的比率将是不错的。波多黎各在2015年拖欠其5800万美元的债务。2016年,奥巴马将其有效地签入了领土破产管理系统PROMESA。
特斯拉对此无能为力。无论选择什么选项,在Maria之后重建网格都将非常昂贵。无论如何,波多黎各无力为新电网付费。将会产生更多的债务。是否管理得当是一个具有挑战性的问题。
为了获得报酬,特斯拉将与PROMESA(而非波多黎各州长)打交道。
特斯拉和波多黎各能否在合理的时间内用太阳能和储能替代发电和电网?没有。
如上面的评估所示,太阳能和储能的数量比特斯拉迄今交付的数量高出一个数量级。预计几个月后该公司可以更换波多黎各的电气系统是不合理的。
更换电网的内容不仅仅包括太阳能和储能。特斯拉当然可以帮助波多黎各重建,但它将是这一过程的众多参与者之一。通过屋顶太阳能和Powerwall,它可以轻松地使许多独立住宅和办公楼更具弹性。它可以轻松地将波多黎各如今的太阳能发电量增加一倍或两倍。它可以轻松地建立网格存储,从而使更多可再生能源的使用变得平稳。
但是波多黎各的需求远远超出特斯拉所能提供的,将电网的重建限制为仅靠太阳能将是愚蠢的。