燃气发电厂一直是电力供应链的支柱，为家庭和企业提供稳定的能源。然而，全球约20%的二氧化碳排放仍然来自燃气发电。因此，在应对气候变化这一紧迫问题时，审视燃气发电厂在我们能源结构中的作用至关重要。
问题在于燃气发电厂数量过多
美国电力市场上的天然气发电厂绰绰有余。排放加剧了恶劣天气的发生，导致电网压力加大。例如，美国需要更多的电力来摆脱对化石燃料的依赖，但增加更多的天然气发电厂无济于事。
无数的燃气发电厂
- 天然气约占 40% 2022 年美国电力产量。
- 超过 2,000 台燃气机组 额定容量约为 500 吉瓦的核电机组投入运营，占 43% 公用事业规模的电力容量。
- 这些植物排放 661亿吨二氧化碳， 美国能源相关排放占比超过 13%
- 水力压裂或 水力压裂法缓解了页岩气的开采 并促进了天然气工厂的发展。
- 对该行业的财政支持政策也是原因之一
- 目前，公用事业规模的可再生能源比 天然气
- 几乎 GW 21.08 2023 年至 2026 年间，预计中西部和德克萨斯州将新增天然气产能
不同地区转型不平衡
无论市场力量和科学界对可再生能源的共识如何，美国各个地区的汽油替代浪潮都有所不同。各州对天然气的依赖程度取决于政策、现有基础设施、地理位置、天气模式和人口统计数据。
- 耗气量 在页岩资源丰富且人口稠密的州更高 比如德克萨斯州和阿巴拉契亚地区
- 加州虽然被视为清洁能源的领军者，但仍然是天然气的主要用户，因为该州有 40 万居民，夏季越来越热，给电网带来压力
- 在飓风、野火或冬季风暴等极端天气事件中，加利福尼亚州、大西洋中部地区或德克萨斯州的天然气发电厂会发生故障
- 敦促各州制定替代方案以提高电网弹性
燃气发电厂引发的问题
石油、煤炭和天然气等化石燃料为我们的大量电力供应网提供动力，但这些燃料并不可持续。它们的有限可用性以及对健康的负面影响和环境恶化使它们不适合长期能源安全。
随着储量枯竭，成本将进一步上升，导致因地缘政治原因而导致的资源控制紧张加剧，从而恶化能源状况。让我们来看看其中的一些影响
1.水污染
发电厂排放的热水会干扰水生生物的生命周期模式。这会导致热污染，在冬季形成无冰区，然后将许多物种困在其中，从而加剧夏季的氧气消耗。
2. 濒临灭绝的海洋物种
冷却水的摄入会摧毁鱼类种群，导致多达 60% 的幼鱼死亡。成年鱼会卡在进水滤网上，而数百万的鱼卵、幼鱼和幼鱼会死亡。
3.空气污染
酸雨、烟雾和全球变暖的主要原因。这些发电厂向大气中排放汞（一种神经毒素）、二氧化碳（一种温室气体）、二氧化硫和氮氧化物。
4. 风景名胜、历史文化资源贬值
发电厂比周围环境大得多，破坏了我们珍视的视野，使周围的房屋和历史遗迹的房地产价值一文不值。即使是冷却塔羽流也会在视觉上令人不安，尽管它们只是水蒸气。
5.与其他国家的冲突
燃料价格的外部性不包括环境、健康和基础设施的成本，这使得新电厂以人为廉价的方式发电。这只会与石油资源丰富的海外国家产生冲突。只有通过节约、效率和可再生能源，我们才能打破这种局面。
6. 对社区的威胁
有关选址的法律忽视了社区的关注，通常针对少数民族地区或贫困地区；它们不要求任何需要证明或环境影响声明，凌驾于当地规划之上。
7. 对土地的影响
天然气管道遍布大片地区，侵犯了原住民的权利，还破坏或扰乱了文化场所，损害了农业、野生动物和娱乐活动。管道建设降低了土壤质量，影响了农作物生产和生计。
8. 对气候的影响
电力行业占美国温室气体排放量的25% ，其中约45%的二氧化碳排放来自燃气发电厂。管道和油井泄漏还会导致甲烷排放。
这些气体是造成气候变化的罪魁祸首，引发了极端天气事件，严重影响了前线社区。
9. 高额能源费用
过度依赖天然气导致电力价格波动，因为高度依赖天然气的电网在可靠性方面成本过高，从而造成用户支付过高的费用。例如，2021年冬季风暴“乌里”期间，由于天然气发电厂故障，批发价格上涨了7,400% 。
这种波动对低收入和少数族裔家庭造成了严重损害，因为他们在能源上的支出是其他家庭收入的三到五倍。
天然气基础设施的种族和经济差异
有色人种社区和贫困社区拥有大量发电厂、管道和压缩机站。这种环境不公是过去和现在种族主义的结果。在以下情况下可以观察到一些社区差异的例子：
- 在新英格兰，燃煤电厂附近的非白人比例要高得多（高达 23.5 ％）比这些地区的白人
- 在加州，几乎 50% 的燃气发电厂位于该州 25% 最贫困的社区
- Dominion Energy 已将目标锁定在 其提案 44% 是有色人种居民，25% 是贫困人口
- 决定延长加州奥蒙德海滩发电站的使用寿命，该发电站位于奥克斯纳德，一个以拉丁裔为主的低收入社区。
在消除可再生能源扩张障碍的同时，电网规划者应将淘汰贫困社区的天然气发电厂和相关基础设施作为首要任务。将这两种策略结合起来将提高电网的可靠性并实现电力的平等分配。
燃气发电厂 对弱势群体的影响
除了有色人种和低收入群体外，社会其他阶层也受到天然气发电的不利影响。以下是其他弱势群体的一些例子
- 老年人的免疫系统会随着年龄的增长而减弱， 容易脱水 如果发生热浪，可能会限制人们的活动。
- 天然气生产产生的空气污染物加剧了呼吸系统疾病，导致 儿童哮喘病例增加.
- 不讲流利英语的社区需要帮助来倡导更严格的污染标准或关闭工厂。
- 天然气基础设施导致的极端天气事件和土地退化 使农民的生命处于危险之中.
- 水力压裂井与饮用水源之间的距离越近，早产率就越高，低出生体重婴儿的数量也越多。
所有这些对弱势群体的额外压力，加上对贫困社会和有色人种社会的影响，导致美国不同群体之间的极端差异。然而，尽管人们知道由此造成的不公正，天然气仍然是该国电网的重要组成部分。
电转气：昂贵的解决方案
未来，电转气（PtG）可能是某些行业的唯一选择，具体取决于技术和政策。这确实是一种很有前途的能源系统脱碳方法，但也存在重大缺陷。
- 只有 67-81％ 电解后剩余的能量，而甲烷化后仅 54-65％ 离开了
- 与直接使用电力相比，生产不仅费力，而且成本高昂
- 目前，如果没有政府的援助和监管，PtG 在经济上是没有意义的。
尽管存在这些挑战，PtG 对于以下方面可能至关重要：
- 储存大量能量 几个月来平衡绿色电力的生产。
- 实现工业过程脱碳 需要高温.
- 不适合使用电热泵的建筑可以使用 PtG 替代天然气。
然而，扩大规模十分困难，原因如下：
- 只有大约 30个此类研究和试点项目 目前在德国开展的这些项目远非盈利企业
- 设施必须尽可能满负荷运行，因为它们的固定成本极高
- 德国可再生电力过剩短缺影响其盈利能力
为了提高电力转电网的竞争力，德国可能需要采取以下措施：
- 政府通过合成气配额或 二氧化碳价格上涨
- 进口合成气 来自阳光充足的国家，那里的生产成本可能更低
德国能源署（dena）最近的一项研究预测，到2050年，德国可能需要进口多达750太瓦时的生物合成气体和燃料。然而，随着利率上升和海外交易风险的增加，利用北海海上风能自行生产合成气可能会使德国获得竞争优势。
交叉参考：电力制气
告别天然气
忧思科学家联盟（UCS）提供的证据表明，无需新建天然气发电厂即可确保电网可靠运行，但天然气发电的进展却十分缓慢。这种延误导致污染和电网可靠性问题加剧。
美国环保署更新后的发电厂污染标准包括
- 碳排放和雾霾污染限量
- 严格的标准可以带来清洁能源选择的经济效益
从天然气转型更有意义，因为
- 关于我们 80-90％ 美国电网可以可靠地获得可再生能源，几乎不需要或根本不需要新建天然气电厂。
- 随着极端气候条件下这些基础设施出现故障的例子越来越多，天然气可靠性概念正受到质疑。
确保公平转型
从天然气转型并不容易，因为基础设施和行业对变革存在阻力。公平转型需要做到以下几点：
- 天然气公司应承担责任 因其针对化石燃料威胁采取的行动
- 对有色人种社区的支持 低收入人群承受了不成比例的污染负担
- 依靠天然气行业维持生计的人们 应该受到保护
尽管天然气比其他化石燃料更清洁，但它仍会排放污染物，损害各行各业。过度依赖天然气发电厂是一个问题。相反，提高能源效率、投资可再生能源以及开发能源储存技术等举措将有助于创造更加可持续和公平的未来。
