屋顶太阳能和电动汽车可节水并减少污染–数据可以帮助我们进一步发展

由于技术的进步,绿色环保比以往任何时候都更加容易。

太阳能电池板和电动汽车(EV)是可以在不牺牲舒适性或不必从根本上改变其日常行为的情况下帮助人们最大程度地减少其环境足迹的两个主要技术示例。但是问题仍然存在:这些技术实际上会在环境中带来多少收益?而且,这些技术的所有者是否可以采取行动以最大程度地减少其污染足迹?

我和我的同事最近发表了一篇新论文 已发表能源经济学,试图为德克萨斯州奥斯汀市的家庭回答这两个问题。这些房屋是 山核桃街公司,这是一个运行中的智能电网实验室,拥有地球上最大的客户能源使用数据库。利用2013年至2015年的详细家庭数据,我们能够跟踪太阳能电池板的性能以及电动汽车的使用和充电方式,并将这些行动与两个重要的环境影响相匹配:用水和温室气体(GHG)排放。

我们的论文证实,在得克萨斯州,住宅太阳能电池板使用的水量和对空气的污染要少于使用中央电网的电力(基于那几年的电力),驾驶电动汽车而不是汽油汽车通常会减少家庭的能源消耗。即使电动汽车通过电网充电,水和排放的足迹也是如此。此外,我们的分析表明,仔细检查能源使用数据可如何帮助我们确保我们最大程度地利用清洁能源。

能源-水连接

人们可能知道燃烧化石燃料(无论是发电还是驾驶汽油车)都会排放污染空气的气体。但是您可能会问,中央电网和汽车如何用水?

太阳能电池板和电动汽车将有助于为更清洁的未来铺平道路,但我们必须深入研究细节,以确保我们最大程度地环保。

水被用来生产多种形式的能源,包括基于化石燃料的电力和汽油。为了在天然气或燃煤电厂中发电,大量的水用于与过程相关的需求以及冷却电厂。汽油的生产和精炼也需要大量的水。实际上,我们计算出,生产一加仑汽油需要大约4加仑水。

另一方面,风能和太阳能光伏发电几乎不需要水来发电,并且在此过程中不会排放温室气体或其他污染物。

太阳的发现

由于太阳能电池板不消耗水也不排放污染,因此安装太阳能电池板可使家庭减少用水量和与电网电力相关的空气污染。

实际上,我们发现德克萨斯州的太阳能电池板对水和温室气体排放都产生了巨大而积极的影响,使家庭的总占地面积减少了约75%(先前的Pecan Street研究还发现太阳能电池板 降低房屋的用水强度约79%)。

在得克萨斯州,在阳光普照的白天,主要动力是天然气和煤炭。因此,如果您从自己的太阳能电池板获得部分或全部电力,则可以避免使用来自电网的高GHG排放口渴电力。

重要的是,我们发现,一个家庭可以通过将其太阳能电池板朝南,从而在一天中吸收更多的阳光来进一步改善其环境足迹。但是,这可能与当地电力系统在需求高峰期间试图最大化生产的冲突(通常是在人们放学回家后的下午)。例如,山核桃街为面对社区的太阳能所有者提供补贴 西方,从而在当天下午产生更多的电力,但一天中的总发电量却减少。总体而言,太阳能电池板的电能减少意味着中央电网的用水量和排放量增加。

这种矛盾突出了分析数据的重要性。更好地了解每小时的能源使用量和排放量可以为电力系统政策和定价提供依据,从而降低总成本,包括与环境相关的总成本。

电动汽车的发现

通过这些测量值了解电动汽车对环境的影响有些棘手,因为电动汽车避免使用汽油(从而减少了用水量和温室气体排放量),但是它们也使用电网充电,电网在德克萨斯州主要由化石燃料提供动力(因此增加了用水量)和温室气体排放量)。

因此,我们的论文测试了德克萨斯州的电动汽车是否对环境有益(在这种情况下,通过减少用水和减少温室气体排放)。

为了能够量化电动汽车的环境效益,我们需要考虑如果不购买电动汽车,家庭将驾驶哪种汽车。车主在市场上有很多选择,燃油效率不是唯一的决定因素。例如,有多个孩子的家庭或需要拖挂拖车的人可能不愿意为了更紧凑的EV而在车辆尺寸或马力之间进行权衡。另一方面,喜欢小型车的人可能会更加重视燃油效率。这个人替代电动汽车的人更可能是混合动力车,而大家庭的替代汽车则更可能是小型货车。

了解替代选择将是衡量电动汽车对环境影响的关键:替代汽车的燃油效率越低,电动汽车对环境的影响就越大。例如,如果您从将耗油量大的汽车切换为电动汽车,那将比从混合动力汽车切换为电动汽车更为有益。实际上,我们发现,如果家庭的替代选择车是混合动力车,那么使用电动汽车实际上可以 增加 它的净用水量–由于混合动力车的高效率,汽油使用量的减少非常小,而且电动汽车充满了干渴的电网电力。

话虽如此,我们发现电动汽车总能从根本上减少温室气体排放,而与替代汽车无关。尽管收益的确随替代车辆的效率而变化很大,但它们总是会增加电网的清洁度。

我们与电动汽车相关的发现提出了三种不同的政策解决方案:

  1. 确保SUV和卡车等车辆具有电动产品,特斯拉和沃尔沃等制造商 已经在工作。这将有助于引导那些需要更大尺寸车辆的人选择电动选项,从而大大减少其环境足迹。
  2. 当人们购买新的电动汽车时,精心设计的回扣计划将使他们付清放弃效率低下的车辆进行销毁的报酬(例如改进的“旧车换现金(从2009年开始实施的计划)可能会进一步降低驾驶对环境的影响。
  3. 确保更多的电网电力来自太阳能和风能,从而进一步提高电动汽车的水和排放强度。尤其是随着电动汽车采用率的提高,拥有清洁的电网将有助于我们实现更加环保的交通运输行业。

太阳能电池板和电动汽车将有助于为更清洁的未来铺平道路,但我们必须深入研究细节,以确保我们最大程度地环保。我们拥有和检查的数据越多,决策者就越能设计能源计划和激励措施来改善我们的环境足迹。

图片来源:山核桃街有限公司

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