Калифорния производит больше возобновляемой энергии, чем любой другой штат в Соединенных Штатах, за исключением Техаса. [1] В 2018 году Калифорния заняла первое место в стране по производству электроэнергии из солнечных, геотермальных и биомассовых ресурсов и четвертое место в стране по производству традиционной гидроэлектроэнергии. [2] По состоянию на 2017 год более половины электроэнергии (52,7%) было произведено из возобновляемых источников. [3]
В 2006 году законодательный орган Калифорнии принял Закон о решении проблемы глобального потепления 2006 года , который поставил цель к 2020 году обеспечить выработку 33% электроэнергии в Калифорнии за счет возобновляемых источников. [4]
В 2015 году законопроект SB350 обязывал электроэнергетические компании закупать 50% электроэнергии из возобновляемых источников к 2030 году. [5]
Затем в 2018 году был принят законопроект Сената 100, который увеличил требования к возобновляемым источникам энергии для электроэнергетических компаний до 50% к 2026 году, 60% к 2030 году и 100% к 2045 году. [6]
В марте 2022 года CPUC одобрила план по добавлению 18,8 ГВт солнечной энергии, 6,7 ГВт ветровой энергии и 14,7 ГВт аккумуляторных батарей к 2032 году по цене 18 центов/кВт⋅ч, достигнув 73% возобновляемых источников энергии. [7]
Общее потребление энергии в Калифорнии является вторым по величине в стране, но потребление энергии на душу населения в штате является четвертым по величине, отчасти из-за его мягкого климата и его программ по повышению энергоэффективности . [2] Процент возобновляемой энергии в Калифорнии, возможно, более заметен из-за особенно высокой численности населения штата, штаты с аналогичным или более высоким процентом возобновляемой энергии, как правило, имеют меньшее население. В 2009 году производство энергии в Калифорнии составляло 8,43% от общего объема производства возобновляемой энергии в стране, второе по величине в стране после Вашингтона . [8] [9] К 2017 году Калифорния была самым высоким штатом с 10,05% национального производства возобновляемой энергии. [1]
Гидроэлектроэнергия — это энергия, вырабатываемая из энергии текущей воды. Эта вода обычно хранится и контролируется плотинами. [10] [11] Ее производительность меняется в зависимости от того, сколько осадков выпадает ежегодно. [12] В 2018 году Калифорния заняла второе место в Соединенных Штатах по производству обычной гидроэлектроэнергии, [2] однако это сильно зависит от засух. Например, в 2017 году она получила 21% своей электроэнергии за счет гидроэлектростанций. Это было выше, чем в предыдущем году, когда только 14% ее электроэнергии было произведено за счет гидроэлектростанций. Засуха в 2012 году привела к сокращению выработки гидроэлектроэнергии. Из-за этого в 2014 году Энергетическая комиссия Калифорнии начала отслеживать условия начала засухи. Коммунальные предприятия отреагировали на уменьшение количества осадков и нехватку гидроэлектроэнергии, сделав краткосрочные рыночные закупки и полагаясь на другие возобновляемые источники электроэнергии. Восстановление после засухи началось в конце 2016 года, отчасти из-за увеличения количества осадков, которые восстановили гидроэлектростанции до нормальных условий. [13]
Сан-Бернардино , Калифорния, стал первым штатом западного региона, получившим гидроэлектростанцию в 1887 году. [14] Сан-Бернардино также получил повышение напряжения на 10 000 в 1892 году от 42-мильной линии расширения, которая произошла от однофазной 120-киловаттной (кВт) электростанции, построенной в Сан-Антонио-Крик , Калифорния. В то время как это происходило в Калифорнии, в том же году Edison General Electric и Thomas Houston объединились, чтобы сформировать General Electric . Рудный завод, принадлежащий Standard Consolidated Mining, начал получать электроэнергию от 12,5-мильной 2500-вольтовой линии электропередачи переменного тока, которая началась в Боди , Калифорния. [15]
С первой трехфазной гидроэлектростанцией, построенной в Германии в 1891 году, США получили свою первую трехфазную систему в 1893 году в Милл-Крик, Калифорния: с линией соединения, которая простиралась на 8 миль и передавала 2400 вольт электричества. Фолсом, Калифорния, также получил тот же тип системы в 1893 году, за исключением того, что там были установлены 11 000-вольтовые генераторы, а его линия электропередачи протянулась до самой столицы штата, Сакраменто. [15]
Приобретение гидроэлектростанций Колгейт в 1899 году корпорацией Sacramento Power & Light дало ей право собственности на линию электропередачи длиной 62 мили. [15]
В 1901 году компания Bay Counties Power Company построила линию электропередачи длиной 142 мили от гидроэлектростанции Колгейт до Окленда , штат Калифорния. [15]
В Законе о мелиорации 1902 года полномочия по установке и вводу в эксплуатацию гидроэнергетических объектов были предоставлены тому, что позже стало Бюро мелиорации . [15]
В 1920 году Федеральная энергетическая комиссия была создана в соответствии с Федеральным законом об энергетике с полномочиями выдавать лицензии компаниям на строительство гидроэлектростанций. Два года спустя, в 1922 году, была построена первая гидроэлектростанция для удовлетворения пиковой мощности. [15]
В 1944 году плотина Шаста впервые в Калифорнии начала вырабатывать электроэнергию . [15]
Конец 1960-х и 1970-е годы ознаменовали начало эпохи защитной политики федерального правительства. Первым был Закон о диких и живописных реках 1968 года , который остановил любые попытки строительства гидроэлектростанций на реках или вблизи них. Закон о национальной политике в области охраны окружающей среды последовал годом позже, в 1969 году; и он усилил идею защиты окружающей среды среди многих федеральных агентств. Затем в 1974 году появился Закон о координации охраны рыбных ресурсов и диких животных , защищающий виды рыб и диких животных от действий федерального правительства. Четыре года спустя, в 1978 году, был принят Закон о политике регулирования коммунальных услуг , который позволил коммунальным компаниям обходиться без федеральной лицензии на гидроэнергетические проекты. [15]
К 2008 году Соединенные Штаты получали 6 процентов своей электроэнергии за счет гидроэлектростанций. [15]
Солнечная энергия — это энергия, вырабатываемая путем сбора солнечного света, исходящего от солнца. [16] [17] В 2018 году Калифорния заняла первое место в Соединенных Штатах по производству солнечной энергии. [2] За последние восемь лет цены на солнечные панели и солнечную энергию значительно упали. В 2010 году только около 0,5% электроэнергии Калифорнии приходилось на солнечную энергию, хотя в 2016 году этот процент вырос примерно до 10%. По данным Управления энергетической информации США , солнечная электроэнергия стоит около 5–6 центов за киловатт-час, отчасти из-за акцента Калифорнии на солнечной энергии. Эта цена сопоставима со стоимостью производства электроэнергии на заводе по производству природного газа и составляет половину стоимости атомной электростанции. [18] 5 декабря 2018 года Комиссия по строительным стандартам Калифорнии единогласно проголосовала за добавление энергетических стандартов в строительный кодекс штата, официально сделав Калифорнию первым штатом в Соединенных Штатах, который требует, чтобы новые дома, построенные в 2020 году и позже, были оснащены солнечными батареями. [19]
В последние годы производство электроэнергии в Калифорнии за счет солнечной энергии существенно возросло. Возникли проблемы с солнечными электростанциями, которые производили слишком много электроэнергии для передачи по сети и использования штатом. В марте 2017 года Калифорния произвела так много дополнительной солнечной энергии, что заплатила Аризоне за то, чтобы она забрала электроэнергию, сэкономив Аризоне значительные суммы денег на электричестве. [18]
Электричество, вырабатываемое из солнечного света с помощью кремниевых солнечных элементов, было изобретением, созданным Bell Laboratories DM Chapin, CS Fuller и GL Pearson в 1954 году. В 1978 году Конгресс США принял Закон о налоге на энергию . Это было сделано для противодействия арабскому нефтяному эмбарго , которое вызвало энергетический кризис в США в 1970-х годах. 40% налоговая льгота была предоставлена домам, которые установили солнечные устройства в своих домах 20 апреля 1977 года или позже и до 1 января 1986 года. Несмотря на то, что эта политика была отменена администрацией Рейгана , это привело к росту количества солнечных систем и турбин коммунального масштаба в Калифорнии . [20]
Крупнейший в мире завод по производству фотоэлектрических элементов был построен в Камарильо, Калифорния, компанией ARCO в 1979 году. В течение четырех лет ARCO построила объект на калифорнийской равнине Каррисса, способный генерировать 6 мегаватт фотоэлектрических элементов. Позже, расширенная до двух мегаватт, фотоэлектрическая электростанция мощностью 1,0 мегаватт была построена в муниципальном коммунальном округе Сакраменто в 1984 году. Два года спустя, в 1986 году, в пустыне Мохаве в Калифорнии была представлена крупнейшая солнечная тепловая электростанция. В настоящее время этот же объект генерирует 300 мегаватт солнечной тепловой энергии . [20]
Pacific Gas and Electric Company (PG&E) построила 500-киловаттную фотоэлектрическую систему , поддерживающую сеть, в Кермане, Калифорния . В 1993 году это была первая в своем роде установка «распределенной мощности» PV. В 1996 году Solar Two проиллюстрировала, как эффективное хранение энергии может позволить производить электроэнергию и электричество даже ночью. Вот почему Министерство энергетики США и промышленный консорциум перешли с Solar-One на Solar-Two. [20]
Также в 1996 году законодательный орган штата и губернатор Пит Уилсон ввели в действие Законопроект Ассамблеи 1890: который усилил стимулы для производства большего количества сетевых фотоэлектрических систем под руководством Программы возобновляемой энергии Комиссии по энергетике Калифорнии, в то же время ослабив государственные электроэнергетические компании, принадлежащие инвесторам. Законопроект Сената 90, который поддержал положения Законопроекта Ассамблеи 1890, сосредоточил ресурсы Комиссии по энергетике на возобновляемой энергии . Целью Законопроекта Сената 90 было развитие самоподдерживающегося рынка для «новых» технологий возобновляемой энергии. [20]
Технология, лежащая в основе генерации солнечной энергии, различается в зависимости от метода, используемого для генерации энергии. Фотоэлектрические (PV) , концентрирующие солнечную энергию (CSP) и системы солнечного отопления и охлаждения (SHC) — это три различные солнечные технологии, используемые для генерации энергии. [21] [22]
Фотоэлектрические элементы преобразуют солнечный свет в энергию напрямую. Фотоэлектричество, наблюдаемое на солнечных панелях, является более знакомым методом технологии в отношении солнечной энергии. Их можно увидеть на крышах домов, на полях рядом со школами, за магазинами и т. д. Концентрация солнечной энергии (CSP) представляет собой огромные площади солнечных зеркал, которые косвенно генерируют энергию. Они больше используются в крупномасштабных объектах и кампусах, таких как электростанции. [21] Технология солнечного отопления и охлаждения берет тепло от солнца и обеспечивает такие вещи, как нагрев воды, отопление помещений и многое другое. [22]
Солнечная энергия вырабатывается тремя различными способами, как упоминалось выше: с помощью фотоэлектрических элементов (PV), концентрированной солнечной энергии (CSP) и солнечного отопления и охлаждения (SHC). [22]
В случае фотоэлектрических элементов электричество генерируется путем поглощения солнечного света. Солнечный свет преобразуется в электричество полупроводником . Фотоны, пройдя через полупроводник, теряют свои электроны. [23]
Концентрация солнечной энергии (CSP) представляет собой турбины, работающие от огромных площадей солнечных зеркал, которые, в свою очередь, получают энергию от солнца. [24]
Системы солнечного отопления и охлаждения (SHC) могут быть установлены в домах так же, как и другие базовые установки. Солнечный водонагреватель обеспечивает хранение солнечной воды, которая нагревается тепловой энергией солнца, в резервуаре для хранения. Горячая или холодная, эта вода затем может использоваться для любых бытовых целей. [25]
Геотермальная энергия — это энергия, вырабатываемая путем сбора тепловой энергии, которая хранилась в течение миллионов лет в ядре Земли. [26] [27] В 2017 году Калифорния заняла первое место в Соединенных Штатах по производству геотермальной энергии. [2] Калифорния расположена на Тихоокеанском огненном кольце , а соединение тектонических плит обеспечивает Калифорнии самый большой потенциал для производства геотермальной энергии в стране. Большинство геотермальных электростанций Калифорнии расположены немного севернее Сан-Франциско в округах Лейк-Фолсом и Сонома . Это связано с геотермальной зоной гейзеров, которая производит электроэнергию из сухого пара. Эта область производит электроэнергию с середины 1960-х годов, при этом сухой пар в этом месте существует только в одном из двух мест в мире. [28]
В Калифорнии действуют 43 геотермальные электростанции, которые произвели 11 745 гигаватт-часов электроэнергии в 2017 году. Эта генерация в штате в сочетании с 700 ГВт-ч импортируемой геотермальной энергии привела к тому, что доля геотермальной энергии в общем потреблении электроэнергии в штате в 2017 году составила 5,69%. [28]
В 1847 году к северу от Сан-Франциско , Калифорния, долина с потоками, содержащая область под названием «Гейзеры». Область была открыта Уильямом Беллом Эллиотом. Член исследовательской партии Джона К. Фремонта , он считал, что нашел врата ада. [29] [30]
В 1927 году в долине Империал, Калифорния, были пробурены первые разведочные скважины. Их пробурила компания Pioneer Development Company. [29] [30] Тридцать три года спустя, в 1927 году, Pacific Gas and Electric Company начала эксплуатацию первой в стране крупномасштабной геотермальной электростанции. Охватывая производительность чистой мощности в 11 мегаватт (МВт), она просуществовала три десятилетия.
1970 год принес и Совет по геотермальным ресурсам , и Закон о геотермальных потоках. Совет по геотермальным ресурсам должен был вдохновить разработку геотермальных ресурсов по всему миру. Закон о геотермальных потоках установил в США , что министр внутренних дел имеет право сдавать в аренду федеральные государственные земли для геотермальных исследований. Остальная часть 1970-х годов ознаменовалась ростом геотермальных организаций. Одной из них было Министерство энергетики США (DOE) , которое было создано в 1977 году. [29] [30] В долине Империал в Калифорнии в 1979 году началось первое электрическое освоение геотермального ресурса с преобладанием воды. [30]
Производя 10 мегаватт (МВт), в 1980 году была построена первая геотермальная электростанция, производящая 10 мегаватт (МВт) в Броули , Калифорния. Она была разработана компанией Union Oil Company of California (UNOCAL). [29] [30] В 2005 году Закон об энергетической политике развил политику Америки, предоставив налоговые льготы для производства энергии. Это создало более конкурентоспособную среду для геотермальной энергии с ископаемым топливом . [29] [30]
Энергия биомассы — это энергия, вырабатываемая путем извлечения энергии, хранящейся в растениях и животных. [31] [32] Биомасса — это твердый, неопасный, целлюлозный материал, добываемый из лесных массивов. Калифорния заняла первое место в Соединенных Штатах по производству электроэнергии из биомассы в 2017 году. [2] Электроэнергия на основе биомассы в Калифорнии произвела 5767 гигаватт-часов электроэнергии в 2017 году, что составило около 2,8 процента от общего потребления энергии в штате. В Калифорнии действуют 93 электростанции на основе биомассы. [33]
Биомассовая энергия Калифорнии в основном поступает с электростанций, работающих на отходах. В Калифорнии существует четыре конкретных типа производства энергии из биомассы: биомасса, газ из реактора (анаэробное сбраживание), свалочный газ и твердые бытовые отходы. В дополнение к этим четырем категориям в штате есть одна электростанция на биомассе, которая использует измельченные лесные отходы в качестве топлива для производства электроэнергии. [33]
Калифорния заняла четвертое место в Соединенных Штатах по производству ветроэнергии в 2017 году, уступив Техасу , Оклахоме и Айове . [34] Ветроэнергетика в Калифорнии выработала около 13 500 гигаватт-часов электроэнергии в 2016 году; это составляет около 6,81 процента от потребления электроэнергии в штате. Это число не учитывает дома и фермы, которые используют личные турбины для производства электроэнергии. [35]
Как и в случае с солнечной энергией , налоговые льготы, предусмотренные Законом о налоге на энергию (ETA) 1978 года, привели к росту использования ветровых электрических систем в штате Калифорния . [20]
В 1978 году разработчики ветроэнергетики начали крупные ветровые проекты в Альтамонт-Пасс и Техачапи, Калифорния . Три года спустя, в 1981 году, коммунальные предприятия были обязаны установить долгосрочные владения альтернативной энергией из-за бума производства ветроэнергии, который был вызван движениями и изменениями, внесенными Комиссией по коммунальным услугам Калифорнии. Однако к 1985 году потребность в ветроэнергетике немного снизилась из-за падения цен на нефть. Поэтому коммунальные предприятия Калифорнии прекратили заключать контракты, которые включали ветроэнергетику, поскольку стимул немного ослаб. [36] Тем не менее, это не остановило производство ветроэнергетики в Калифорнии . Фактически, в том же году (1985) производительность была все еще достаточно активной для предпочтения типа турбины, устанавливаемой компаниями. Машина мощностью 56-100 кВт стала самой предпочтительной ветровой турбиной в Соединенных Штатах . К 1986 году большинство, если не все, из этих турбин располагались в Калифорнии, при этом в районе Альтамонт-Пасс насчитывалось 6200 турбин, а общая мощность ветряных электростанций Калифорнии составляла 1200 мегаватт (МВт). [36]
Закон об энергетической политике 2005 года , как и другие типы возобновляемых источников энергии, повлиял на мощность, с которой США могли бы производить электроэнергию с помощью ветра, увеличив ее. К 2015 году Калифорния лидирует в области возобновляемых источников энергии и начинает создавать больше возможностей для расширения использования энергии ветра с 50-процентным портфелем возобновляемых источников энергии (RPS). [36]
В отчете двух некоммерческих экологических групп за 2019 год говорится, что «рабочие места в сфере чистой энергии» в Калифорнии превышают по количеству рабочие места в сфере ископаемого топлива в соотношении 5 к 1, но Джим Суини, профессор Стэнфордского центра энергоэффективности Precourt, заявил, что две трети рабочих мест, обозначенных как «рабочие места в сфере чистой энергии», являются рабочими местами в сфере энергоэффективности и не являются новыми рабочими местами, а скорее переименованием старых рабочих мест, таких как установщик печей (с более эффективными печами). [37] Он заявил, что более справедливое сравнение показало бы одинаковое количество рабочих мест в сфере чистой энергии и рабочих мест в сфере ископаемого топлива. [37]
В Калифорнии чистая энергетическая экономика обеспечивает 16% рабочих мест в сфере чистой энергии в Соединенных Штатах, что включает 26,5% рабочих мест для профессий, связанных с возобновляемой энергией. [38] Калифорния наняла больше всего людей во время пандемии COVID-19 (2019-2020 гг.), в общей сложности 485 000 новых сотрудников, что составляет 3% от рабочей силы Калифорнии. [39] Сотрудники, нанятые в Калифорнии для профессий, связанных с возобновляемой энергией, включают 124 817 рабочих мест в солнечной энергетике и 2520 рабочих мест в ветроэнергетике. [40] Рабочие места, предоставляемые калифорнийцам, связанные с энергоэффективностью, классифицируются по производству чистых транспортных средств (40 000 рабочих мест), чистому хранению (17 000 рабочих мест), модификации электросетей (6 000 рабочих мест) и всем другим секторам косвенной чистой энергии (500 000 рабочих мест). [40]
Электричество и энергия (включая импорт): Улучшенные стандарты эффективности приборов и другие агрессивные меры по повышению энергоэффективности; 33% возобновляемых источников энергии к 2020 г.;
законодательству, которое основывается на уже существующих стандартах, к 2030 году Калифорния должна будет вырабатывать половину своей электроэнергии из возобновляемых источников, таких как солнечная и ветровая энергия. ... Несмотря на то, что цель сокращения использования бензина не была включена в окончательный законопроект, SB 350, Браун планирует использовать свои исполнительные полномочия, чтобы продолжить работу над этим вопросом.
100 сенатора штата Кевина де Леона (демократ, Лос-Анджелес) требует, чтобы к 2045 году штат получал всю свою электроэнергию из чистых источников, таких как солнечная, ветровая и гидроэнергетика. Законопроект также требует, чтобы электроэнергетические компании и другие поставщики услуг вырабатывали 60% своей электроэнергии из возобновляемых источников к 2030 году, что выше ранее установленной на эту дату цели в 50%.
Суини, профессор менеджмента и инженерии в Стэнфордском университете и бывший директор Стэнфордского центра энергоэффективности Precourt, сказал, что цифры точны, а организации, которые их опубликовали, заслуживают доверия. Но, по его словам, почти две трети рабочих мест, описываемых как чистые рабочие места, связаны с энергоэффективностью, отметил он. Многие из этих рабочих мест, такие как установка систем отопления и кондиционирования воздуха, не являются новыми рабочими местами, а скорее рабочими местами, которые меняются по мере изменения технологий. "Не то чтобы какие-то рабочие места создавались из-за того, что люди устанавливают печи, просто потому, что какой-то процент из них энергоэффективен", - сказал Суини. "Это переименование существующих рабочих мест". Суини сказал, что более "яблоки с яблоками" сравнение с отраслью ископаемого топлива будет заключаться в сравнении рабочих мест, генерирующих и устанавливающих возобновляемую энергию, с рабочими местами, производящими ископаемое топливо и эксплуатирующими электростанции, которые на нем работают. Это "сравнение со стороны предложения", по его оценкам, покажет примерно такое же количество рабочих мест в сфере чистой энергии, как и рабочих мест в сфере ископаемого топлива в Калифорнии.