Как технико-экономический анализ прокладывает путь к низкому уровню

Уровни углекислого газа, вызывающего потепление планеты, в воздухе продолжают расти. Сокращение выбросов за счет отказа от ископаемого топлива является приоритетом, но также и удаление уже выброшенного углерода. Какие из множества новых технологий будут наиболее эффективными и где? А что насчет затрат? Какие инвестиции окажут наибольший эффект?

Ученые из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики (DOE) (Лаборатория Беркли) отвечают на такого рода вопросы с помощью технико-экономического анализа, основанного на данных способа предсказать лучшие пути к декарбонизации.

«Лаборатория Беркли разрабатывает множество экологически чистых энергетических технологий, которые могут оказать огромное влияние на наш путь к низкоуглеродному будущему. Техноэкономический анализ помогает нам сосредоточить наши исследования на тех технологиях, которые с наибольшей вероятностью будут превращены в успешные и доступные продукты», — сказал директор лаборатории Беркли Майк Уизерелл.

Техноэкономический анализ использует компьютерные модели для оценки финансовых последствий и потенциального воздействия новых технологий на окружающую среду. Эти модели могут основываться на первоначальных результатах исследований технологии и рассчитывать затраты на ее масштабирование. Этот тип прогнозного анализа может использоваться для поддержки принятия решений исследователями, заинтересованными сторонами отрасли, регулирующими органами и политиками.

Сочетание мощных вычислительных мощностей и более сложных методов сделало технико-экономический анализ все более мощным подходом. Соответственно, команда лаборатории Беркли, сосредоточенная в отделе энергетических технологий лаборатории и включающая сотрудников из областей наук о Земле и окружающей среде и биологических наук, расширилась и теперь включает 20 ученых из широкого спектра дисциплин, которые работают в партнерстве с командами лаборатории Беркли и с другими учреждениями. . Исследование часто требует сочетания инженерного проектирования, проектирования и моделирования процессов, анализа денежных потоков, оценки жизненного цикла и геопространственного анализа.

«Благодаря новой технологии мы не можем просто взять аналогию с отраслью и предположить, как она работает. Нам действительно необходимо создавать совершенно новые инженерные системы и модели процессов на их основе», — сказала Ханна Бройниг, научный сотрудник лаборатории Беркли. «Это требует командной науки и новых вычислительных подходов, чтобы начать прогнозировать производительность».

Если раньше проекты технико-экономического анализа обычно опирались на существующее программное обеспечение с ограниченными входными и выходными данными, то сегодня исследователи лаборатории Беркли создают индивидуальные многоуровневые компьютерные модели, чтобы получить более полную картину технологии. Что еще более важно, команда подкрепляет эти модели данными ранних исследований в лаборатории. Это создает петлю обратной связи, в которой данные усиливают модели, и наоборот.

«Благодаря новой технологии мы не можем просто взять аналогию с отраслью и предположить, как она работает. Нам действительно необходимо создавать совершенно новые инженерные системы и модели процессов вокруг них. «Это требует командной науки и новых вычислительных подходов, чтобы начать прогнозировать производительность».

— Ханна Бройниг

История технико-экономического анализа, проведенного Лабораторией Беркли за последние два десятилетия, теперь оказывается полезной в ряде ключевых стратегий смягчения последствий изменения климата. Сюда входят технологии отрицательных выбросов, такие как прямой захват воздуха и усиленное выветривание — процесс, который ускоряет химические реакции, которые естественным образом удаляют углерод. Это также включает декарбонизацию производства; биотопливо и биопродукты; производство и хранение водорода; и методы поддержки экономики замкнутого цикла, позволяющей перерабатывать больше материалов, избегая необходимости производить новые.

«Пока технологии только зарождаются и быстро коммерциализируются, мы получаем данные со всех сторон», — сказала Корин Скаун, научный сотрудник лаборатории Беркли. «Поэтому нам нужно очень быстро разобраться в том, что является основными факторами затрат, энергетических балансов и выбросов. Это требует тех технологических знаний и способностей, которые мы накопили».