根據(jù)卡內(nèi)基大學的泰勒-魯格和肯-卡爾迪拉在《應用能源進展》上發(fā)表的新工作，設計未來的低碳能源系統(tǒng)，利用超出電網(wǎng)需求的電力來生產(chǎn)氫氣燃料，可以大大降低電力成本。

像太陽和風這樣的可再生能源會因天氣模式而產(chǎn)生自然變化--有些日子是晴朗的，有些日子是陰霾的；有些日子是狂風大作，有些日子是靜止的。這意味著，可再生能源發(fā)電基礎設施的設計需要考慮到這種變化。

為了確保在大自然不配合的時候有足夠的電力來滿足社會的峰值需求，必須建造更多的渦輪機和太陽能電池板，而不是在風和日麗的日子里。但反過來說，當天氣好的時候，沒有辦法使用或儲存風能或太陽能發(fā)電機能夠生產(chǎn)的所有電力。

Caldeira解釋說："那些已經(jīng)對風能和太陽能發(fā)電做出大量承諾的地方，包括加利福尼亞州、德克薩斯州、德國和英國，越來越需要縮減生產(chǎn)，這引起了人們對善用未使用的能力的興趣。"

靈活地將未使用的能源能力轉(zhuǎn)用于制造燃料可以填補恒定能源需求和可變能源資源之間的差距。這方面的一個例子是通過將水分裂成氫氣和氧氣來制造氫氣燃料，這個過程稱為電解。

Ruggles和Caldeira與加州理工學院的同事JacquelineDowling和NathanLewis一起，著手探索在我們的能源系統(tǒng)中增加這種靈活性的可能性。為了準確地表示風能和太陽能變化的機會和限制，他們創(chuàng)建了一個模型，其中包括歷史天氣數(shù)據(jù)。

Ruggles說："我們發(fā)現(xiàn)，在建模的低碳系統(tǒng)中，在將必要的電力送入電網(wǎng)用于其他用途之后，幾乎總是有足夠的多余電力產(chǎn)生來驅(qū)動氫氣電解。"

根據(jù)他們的模型，一個利用過剩電力生產(chǎn)氫燃料的系統(tǒng)可以利用為供應電網(wǎng)而建造的能源基礎設施來實現(xiàn)。他們發(fā)現(xiàn)，在用于驅(qū)動氫燃料電池的電力超過總能源需求的20%左右之前，不需要建造新的容量。然而，在這種安排下，任何最終擴張的價格標簽可以被較低的平均電力成本所抵消。

Caldeira總結(jié)道："建立低碳或無碳電力部門的最大挑戰(zhàn)之一是有效整合風能和太陽能等可變資源，我們的工作表明，生產(chǎn)氫氣等電燃料可以成為更好地利用風能和太陽能資源的一個重要步驟，特別是如果電燃料可以以低資本成本生產(chǎn)的話。”