根據萊斯大學工程師的一項新研究，在如何有效地用風能和太陽能取代煤炭以滿足該州的能源需求，同時滿足環境目標方面，得克薩斯州可以成為全美的典範。
由環境工程師Daniel Cohan和萊斯大學George R. Brown工程學院計算機科學專業的高年級學生Richard Morse領導的這項新工作使用了優化模型來確定擬議的風能和太陽能項目的最低成本組合，這些項目有可能取代得州的燃煤發電。
正如作者在發表在《Renewables: Wind, Water, and Solar》雜誌上的論文中所說：“簡單地說，它並不總是有風，也不總是有陽光，但它幾乎總是在得克薩斯州的某個地方有風或有陽光。”
Cohan說，這可以使風能和太陽能取代幾乎所有的煤炭輸出，特別是如果風能和太陽能項目選址在能提供互補輸出的地方。這篇新論文建立在他的實驗室2018年的一項研究之上。
“這篇論文實際上是關於我們如何儘快過渡到遠離煤炭，”土木與環境工程系副教授Cohan說。“得克薩斯州仍然比其他任何州燃燒更多的煤，排放更多的二氧化硫和其他污染。即使過渡是不可避免的，我們也迫切需要儘快擺脫煤炭，以改善空氣質量和健康。”
“清理我們用來為社會提供動力的能源是我們需要做的最重要的事情之一，”Morse說，他在2020年得克薩斯州能源峰會上因其在該項目上的工作而贏得了馬爾科姆-維迪克特紀念海報競賽。“Cohan教授宣傳說這是一個以數學為基礎的項目，而這正是我的背景，所以能夠幫助一個清潔能源整合項目對我來說非常有趣。”
得克薩斯州的幾家大型煤電廠在2018年關閉了，剩下的大多數工廠的運行速度遠遠低於產能，包括在2021年2月寒潮期間的停電。該團隊的研究發現，在2020年6月之前已經向得克薩斯州電力可靠性委員會提出的風能和太陽能項目中，僅有三分之一可以取代該州幾乎所有的煤炭發電。自2020年6月以來，這些項目中有幾十個已經建成，而提議的太陽能項目的隊列已經翻了一番。
風力和太陽能成功的關鍵將是擴大輸電線路，將該州風勢最強、陽光最充足的地區與城市相連。
“在得克薩斯州，這是減緩風能和太陽能發展的最大瓶頸，”Cohan說。“去年通過的兩黨基礎設施法案是一個好的開始，但沒有足夠的資金用於傳輸。此外，由於沒有連接到其他電網，得克薩斯州已經錯過了向其他州出售剩餘風能和太陽能的機會。”
Cohan指出，在短期內，天然氣將繼續對得克薩斯州的電力可靠性至關重要，特別是在ERCOT努力從2021年的寒潮中恢復的時候。然而，他說，風能和太陽能農場的互補性選址可以減少對天然氣和儲存的需求，並消除對煤炭的需求。研究表明，來自西得克薩斯州的風能往往在夜間達到高峰，而南得克薩斯州的風能在夏季的下午和晚上隨着海風達到高峰。與白天的太陽能一起，這些互補的資源可以覆蓋一年中的大部分時間，但不是所有的時間。
Cohan說：“即使有互補性的選址，仍然會有太陽不照耀和風不吹拂的時間。從歷史上看，主要的挑戰是夏天的下午，空調全速運轉，以及偶爾的深凍。太陽風和沿海風在夏季高峰期表現良好，但在某些晚上我們需要其他東西才能發揮作用時可能會平靜下來。”
他說，將煤炭從得克薩斯州的電網中消除只是一個時間問題。“我認為沒有一家電力公司想長期經營煤電廠，”Cohan說。“與從頭開始建設風能和太陽能項目相比，它們更污染環境，運營成本更高，而且大多數電力公司現在都有計劃在2050年之前達到凈零碳排放，如果不是之前的話。”
他說：“也許正因為如此，他們一直沒有投資升級他們的煤電廠，其中許多煤電廠已經有40多年的歷史，效率並不高。”