Sekolah tua: Sebagian besar jaringan pembangkit dan transmisi yang kita andalkan telah ada selama beberapa dekade. andrewfhart / flickr, CC BY-SA
Jaringan listrik adalah sistem terpadu mesin yang menakjubkan yang mencakup seluruh benua. Akademi Teknik Nasional telah menyebutnya sebagai salah satu dari prestasi teknik terbaik dari abad 20th. 
Tapi harganya juga mahal. Dengan analisis saya, nilai grid listrik AS (yang disusutkan) saat ini, yang terdiri dari pembangkit listrik, kawat, transformer dan tiang, kira-kira bernilai US $ 1.5 menjadi $ 2 triliun. Untuk menggantinya harganya hampir $ 5 triliun.
Itu berarti infrastruktur listrik AS, yang sudah mengandung triliunan dolar dari modal tenggelam, akan segera membutuhkan investasi berkelanjutan yang signifikan hanya untuk menjaga segala sesuatunya sebagaimana adanya. Sebuah pembangkit listrik yang dibangun selama ekspansi yang cepat dari sektor listrik dalam beberapa dekade setelah Perang Dunia II sekarang berusia 40 atau lebih tua, terbayar lama, dan kemungkinan perlu diganti. Sebenarnya, American Society of Civil Engineers hanya memberi seluruh infrastruktur energi a hampir melewati kelas D +.
Pemerintahan saat ini telah berjanji untuk melakukan investasi besar-besaran di bidang infrastruktur, yang menimbulkan sejumlah pertanyaan berkaitan dengan sistem listrik: Seperti apa grid energi di masa depan? Bagaimana kita mencapai pasokan energi rendah karbon? Berapa biayanya?
Infrastruktur nampaknya menjadi isu yang bisa mengumpulkan dukungan dari kedua sisi lorong. Tapi untuk membuat keputusan bagus dalam belanja, pertama kita harus memahami nilai grid yang ada.
Keadaan transisi saat ini
Jaringan listrik dimaksudkan untuk dekade terakhir, namun hanya sedikit orang yang menyadari bahwa keseluruhan sistem harus menyeimbangkan penawaran dan permintaan secara seimbang dalam rentang waktu sesingkat sedetik. Setiap watt tenaga listrik untuk penerangan rumah, laptop operasi atau pendingin udara menyala bersamaan di lokasi yang berbeda, kebanyakan dengan membakar bahan bakar yang berputar di generator. Pada dasarnya tidak ada penyimpanan listrik di grid; Sebagai gantinya sebagian besar energi disimpan dalam bahan bakar - batubara, gas alam, produk nuklir dan air di belakang bendungan, menunggu perintah diubah menjadi listrik secara real time.
Lokasi dan status terdepresiasi semua pembangkit listrik di AS. Joshua Rhodes, data Form 860 Formulir AMDAL.
Dalam beberapa tahun terakhir, di mana kita mendapatkan kekuatan kita telah berubah secara dramatis. Generator tertua adalah pembangkit listrik besar, dengan banyak terletak di bagian timur Amerika Serikat. Tambahan terbaru telah lebih kecil dan lebih tersebar - menganggap panel surya atap atau peternakan angin. Beberapa ahli bahkan mengatakan bahwa model generasi terdistribusi lebih dekat ke tempat daya yang dikonsumsi - di sepanjang tepi jaringan, daripada pembangkit listrik pusat - adalah norma baru.
Ke depan, kita bisa membangun grid kembali dengan cara yang sama seperti yang telah kita lakukan sebelumnya atau kita bisa berinvestasi pada teknologi baru yang bisa menghadirkan layanan yang sama namun pada biaya rendah.
Dan bagaimana kita bisa membuatnya lebih bersih? Beberapa orang berpikir grid bisa berjalan sepenuhnya pada sumber energi terbarukan. Yang lain mengatakan cara terbaik untuk "mendekarbonisasi," atau mengurangi emisi karbon, untuk sistem energi secara keseluruhan elektrifikasi yang meluas dari industri dan transportasi.
Tapi untuk menjawab biaya transisi seperti itu, kita perlu tahu: Berapa biaya grid saat ini? Berapa banyak beton, baja, silikon, dll yang sudah kita pasang di tanah saat ini layak? Untuk membantu menginformasikan pembuat kebijakan dan perencana yang bergulat dengan visi masa depan, saya mulai menjawab pertanyaan itu.
Apa yang membentuk grid?
Untuk latihan ini, saya telah membatasi "grid" ke bagian berikut ini:
- Pembangkit listrik
- Jalur transmisi bertegangan tinggi dan rendah, yang mengangkut daya jarak jauh
- Jalur distribusi, yang membawa daya langsung ke gedung atau titik akhir lainnya
- Substansi untuk routing power pada jaringan transmisi
- Substansi pada jaringan distribusi
- Transformer yang mengubah voltase pada jaringan distribusi
Perhitungan ini menghilangkan komponen grid tambahan dan penting, seperti kabel listrik di dalam rumah Anda, meter di panel listrik pada rumah dan bangunan dan perangkat penggunaan akhir yang menghabiskan listrik.
Menyisir melalui berbagai laporan publik dan menggunakan perkiraan terbaru untuk konstruksi baru dan pendekatan standar untuk memperkirakan penyusutan, kami menghitung nilai aset negara untuk pembangkit tenaga listrik, transmisi dan distribusi.
Kapasitas total pembangkit listrik ini adalah sekitar terawatt 1.15. Itu adalah kapasitas pembangkit sekitar reaktor tenaga nuklir 1,000 (AS saat ini memiliki sekitar 100). Seperti yang bisa Anda bayangkan, itu akan mahal untuk diganti. Untuk pembangkit listrik saja, nilai penggantiannya hampir $ 2.7 triliun, dan nilai yang disusutkan, atau nilai kasar saat ini, hampir $ 1 triliun. Secara keseluruhan, rincian nilainya sekitar 56 persen pembangkit listrik, sistem transmisi persen 9 dan sistem distribusi persen 35.
Rincian penggantian dan nilai terdepresiasi infrastruktur listrik AS. Banyak sumber data yang mendasari, termasuk dari AMDAL, sama seperti yang baru-baru ini digunakan dalam studi Kendali Biaya Listrik Tenaga Listrik UT-Austin. Kami menggunakan jadwal penyusutan garis lurus yang disederhanakan yang berakhir dengan nilai sisa 15 persen dari biaya awal pada akhir masa depan yang diharapkan. Joshua Rhodes
Jalan ke depan
Jika kita ingin memiliki masa depan energi yang lebih bersih, ada banyak jalur untuk sampai ke sana. Namun, saya berhipotesis bahwa jalur termurah dan paling mungkin adalah jalur terbaik yang memanfaatkan, bukan duplikat, infrastruktur yang sudah kita miliki. Salah satu jalur "plug and play" yang paling banyak (dan apa yang kita lihat sekarang) adalah konversi dari batubara ke pembangkit berbahan bakar gas di pembangkit listrik yang dapat menggunakan kabel, tiang dan infrastruktur air yang ada.
Di ujung lain spektrum, ekonomi hidrogen akan membutuhkan investasi baru yang besar dalam jenis teknologi baru, sehingga tidak akan mengurangi apa yang kita miliki saat ini. Misalnya, kita perlu membangun tempat untuk menghasilkan dan menyimpan hidrogen. Di sisi lain, ia berpotensi menjadi lebih tangguh dan lestari.
Menunjukkan umur mereka: Mengupgrade jalur transmisi bisa membawa tenaga surya dan angin dari daerah terpencil ke tempat orang-orang berada, yang akan membantu membuat grid cleaner dan harga yang berpotensi lebih rendah. indigoskies / flickr, CC BY-NC-ND
Salah satu bidang yang terlihat menjanjikan investasi infrastruktur adalah mengupgrade jaringan transmisi tenaga massal. Upgrade ini dapat memungkinkan daya mengalir di antara wilayah AS dan akan serupa dengan bagaimana sistem jalan raya antarnegara bagian menurunkan biaya bisnis di seluruh negeri dengan sangat mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk mengangkut barang dan jasa di seluruh negara kita yang luas.
Ada daerah di mana listrik diproduksi lebih murah dan murah lebih sedikit dampak lingkungan daripada di daerah lain. Memperluas jalur transmisi ke wilayah negara yang memiliki sumber daya angin dan matahari yang baik dapat membawa daya biaya sangat rendah kepada pengguna. Masalahnya, daerah ini tidak selalu berada di tempat orangnya berada, sehingga untuk membawa kekuatan ini kepada masyarakat, kita memerlukan jaringan transmisi yang kuat.
Jaringan distribusi - bagian dari grid yang memberikan daya langsung ke bangunan - juga dapat mengintegrasikan lebih banyak tenaga surya tanpa banyak biaya tambahan ke operasi grid. Tapi begitu kapasitas surya mencapai persentase tertentu dari permintaan daya pada jaringan lokal, yang bervariasi menurut lokasi, maka lebih banyak biaya yang dikeluarkan.
Pada akhirnya, konsumen, atau pembayar pajak, selalu membayar proyek upgrade ini, namun manfaatnya bisa lebih besar daripada biaya. Perluasan Texas dari jaringan listriknya memungkinkan lebih banyak tenaga angin untuk mencapai pusat muatan yang seiring dengan turunnya harga gas alam, telah menurunkan biaya pasar listrik grosir. Biaya yang lebih rendah itu diteruskan ke ratepayers.
Tidak ada jalan yang tidak memerlukan investasi - bahkan hanya mempertahankan apa yang kita miliki akan menghabiskan biaya ratusan miliar, jika bukan triliunan, dari dolar selama dekade berikutnya. Pertanyaan yang lebih besar adalah: Seiring kita terus mengganti dan membangun kembali grid yang menakjubkan ini, teknologi apa yang harus kita fokuskan?
Tentang Penulis
Joshua D. Rhodes, Peneliti Postdoctoral Energi, University of Texas di Austin
Artikel ini awalnya diterbitkan pada Percakapan. Membaca Artikel asli.
Buku terkait
at Pasar InnerSelf dan Amazon
