USA og Kina sin straumproduksjon i TWh og CO2-utvikling sidan 2000 er oppsiktsvekkande

Av Michael Barnard (frå: https://cleantechnica.com/2024/03/01/usa-china-electricity-generation-twh-co2e-trajectories-since-2000-are-startling/)

Eg har i eit tiår fylgd den eksponentielle veksten i vind-, sol- og i noko mindre grad vasskraftproduksjon i Kina, hovudsakleg opp mot kjernekraftproduksjonen sin mykje flatare vekstkurve. Dei siste åra har eg sett på andre aspekt ved produksjonen, delvis på grunn av den vanlege refrenget frå dei som vil utsetje og fornekte, og som nyttar “Men Kina...!” i kvart andre argument.

Auka av kjernekraftgenerering i TWh kvart år i Kina samanlikna med vind-, vatn- og solenergi. Diagram laga av Michael Barnard, sjefstrateg i TFIE Strategy Inc.

Dette diagrammet syner auka i TWh (Terawattimar) av ny produksjon – ikkje kapasitet, men faktisk produksjon justert for kapasitetsfaktorar for ulike formar for produksjon – som Kina har opplevd sidan 2010. For denne serien valde eg 2010 som startdato fordi vind-, sol- og kjernekraftprogram var modne nok til at startvanskar skulle ha vore ein saga blott. Kjernekraftprogrammet var om lag 15 år gammalt på den tida, medan vind- og solkraftprogrammet var om lag fem år gamle.

Kurva for fornybar energi syner akselererande vekst, men kjernekraftkurva har flata ut dei siste åra etter toppvekst i 2016 og 2018. I 2023 vart berre 1,2 GW ny kjernekraftkapasitet lagt til nettet.

Det var fyrst dei siste åra eg la til vasskraft, sidan Kina byggjer fleire demningar enn resten av verda til saman, også med den største etter eitt mål, the Three Gorges Dam, som vart sett i kommersiell drift i 2012. Denne vert overgått av ein demning under bygging i den vestlege delen av landet som er venta å bli sett i drift midt på 2030-talet.

Kina sin kolkraftproduksjonsstatistikk, frå Global Energy Monitor.

Seint i fjor nytta eg litt tid på å vurdere rapportane om massiv bygging av kolkraftverk, og utnytta globale datasett for å finne ut at sjølv om det verkeleg var sant, var røyndomen meir nyansert, med tre fjerdedelar så mykje kolkapasitet lagt på is eller kansellert utan å fullføre bygginga eller lagt i møllpose [mothballed], eller pensjonert frå drift.

Kina brukar også kolkraftverka sine på same måte som USA brukar gasskraftverk, som spisslast [peakers] og produksjon som nær siste utveg. Generelt er det slik at dersom vind-, vass-, sol- og kjernekraftelektron er tilgjengeleg, vil dei verte kjøpt før ein kjøper gassi USA. I Kina er kol sist i rangeringa av krafttypar. Dette dukkar opp i nyttingsstatistikk, med gass i USA og kol i Kina nytta på om lag 50 % av deira kapasitet.

Det tyder ikkje at Kina ikkje produserer mykje elektrisitet frå kolproduksjon, men historia om kol er meir nyansert på tre måtar. For det fyrste: Medan Kina bygde mykje kolproduksjon, bygde dei mykje meir fornybar produksjon. For det andre vart ikkje kolproduksjonen nytta som basislast [base load], men ved mykje lågare kapasitetsfaktorar. Og for det tredje vart mykje meir kol stengt ned, særleg kol med lågare effektivitet, enn dei fleste forstod.

Dette har synt seg i intensiteten av karbonutslepp til Kina sin elektrisitetsproduksjon. I 2023 hadde Kina ein karbonintensitet under 550 gram CO2 per kWh. Naturlegvis var det nokon som spurde seg kva utviklinga låg, og korleis den var i høve til USA.

Samanlikning av USA og Kina sin utvikling i elektrisitetsproduksjon av Michael Barnard, sjefsstrateg, TFIE Strategy Inc.

Eg sat saman dette diagrammet frå US EIA, Statista og andre datasett, og normaliserte einingar, då USA-data ikkje var rapportert i metriske einingar i datasetta eg hadde tilgang til.

Diagrammet syner to trendar og to datasett. Den høgre aksen og linjene “Kina TWh” og “USA TWh” syner kor mykje elektrisitet landa har produsert. Sidan 2000 har Kina gått frå å produsere om lag ein tredjedel av USA til å produsere om lag det doble, ein faktor på seks i endring av tilhøve.

Ein del av grunnen til dette er at USA sin elektrisitetsproduksjon har stått stille i årevis. Noko av dette skuldast visse effektivitetstiltak, men det er langt frå heile årsaka. USA sin effektivitetsmåling av energitenester versus avvist energi – nesten eine og åleine spillvarme frå forbrenning av fossilt brensel – har ikkje eigentleg endra seg sidan 2015. USA elektrifiserer verkeleg ikkje økonomien sin, eller byggjer fornybare energikjelder raskt.

Det USA lenge har gjort, er å erstatte kolkraftverk med gasskraftverk. Dette syner seg i trendane frå den venstre vertikale aksen og linjene for “Kina-karbon” og “USA-karbon”. Desse er i gram CO2 per kWh.

USA sine utsleppsforbetringar skuldast nesten berre overgang til gass, som har lågare karbondioksidutslepp når det blir forbrent, om lag halvparten av det beste av superkritiske kolkraftverk som brenn høgkvalitetskol. Men dei siste åra har det blitt tydeleg at USA sin naturgass har ein ubehageleg metandimensjon som legg til om lag 300 gram CO2e til kvar kWh, og det vert ikkje fanga opp i desse tala. Difoer er USA sine reduksjonar i karbonutslepp i elektrisitetsproduksjon overdrivne i offisielle tal akkurat no.

Dette tyder ikkje at Kina sine er betre. Det vert òg frigjeve mykje metan frå kollag, og det finst få gode, normaliserte datasett som gjeld metan frå kollag [coal seam] versus metan frå naturgass. Eg har ikkje sett nokon eller utvikla mitt eige enno , so om nokon har eit godt datasett, gje meg gjerne beskjed.

Dette tyder at begge CO2-kurvene underrepresenterer den faktiske karbonintensiteten til landa sine elektrisitetsproduksjonssystem. Gjeve skiftet i Kina sin produksjon i retning fornybare energikjelder og i mindre grad kjernekraftproduksjon i staden for gass, er det sannsynleg at kurvene i det minste går noko meir i Kina sin faktiske favør, men ut frå dei dataa eg samla i dag, er det uklart.

Båe desse nedgåande kurvene er gode, og for å vere tydeleg, ville USA sin framleis vere nedgåande sjølv om ein rekna med mindre metanutslepp. Dersom ein går ut frå at dei omtrent er nøyaktige, var Kinas nettutslepp [grid emissions] per kWh i 2022 lågare enn USA sitt nettutslepp av karbon frå 2011. Det er ikkje eit karbonutslepp som nokon i USA eller truleg i den utvikla verda ventar, gjeve forteljinga ein har fortalt dei siste åra. Eg er sikker på at det vil kome kommentarar på forskjellige stader om at Kinas data er korrupte eller feil. Merk deg mangelen på metanutslepp i USA sine data før du prøver deg på noko slikt.

Kina elektrifiserer ogso økonomien sin mykje raskare enn USA gjer. Kina har 44 000 km elektrifisert høghastigheitspassasjer- og godstog, medan USA har omtrent 140 km høghastigheitspassasjertog og ingen elektrifisert tungtog. Kina har massive elektrifiserte kollektivtransportsystem i alle byane sine, inkludert rundt 700 000 elektriske bussar, medan dei fleste amerikanske byar har mykje svakare kollektivtransportsystem og få ikkje-dieselbussar. Kina har over 500 000 elektriske lastebilar på vegane sine, medan USA berre so vidt har byrja. Kina er sjølvsagt det største marknaden i verda for elektriske køyretøy i alle storleikar, frå personlege mobilitetsdingsar som rullebrett og sparkesyklar til elsyklar og bilar. Kina har to 700-einings containerskip som køyrer 1000 km-ruter på Yangtze-elva, drivne av batteri som ein kan skifte ut.

Gjeve den mykje større effektiviteten til fornybare energibaner for elektrisitet, er Kina på veg mot eit vippepunkt der karbonutsleppa for økonomien deira vil gå raskt nedover. Bussar og bilar som køyrer på Kinas noverande elektrisitet, har mykje lågare karbonutslepp enn bensin- og dieselkøyretøy, og vert betre for kvart fall i elektrisiteten sitt karbonutslepp.

Med 2023 som toppåret for bensin i Kina og 2024 som toppåret for etterspurnad etter petroleum ifylgje Sinopec, 2024 som toppåret for etterspurnad etter kol ifylgje Latham Group, låg penetrasjon av naturgass i det kinesiske marknaden og fleire andre overlappande faktorar, er Kinas utslepp på veg mot ein stupbratt nedgang. USA sine utslepp, på si side, er på veg mot ein slak nedgåande kurve.