根據(jù)卡內(nèi)基大學(xué)的泰勒-魯格和肯-卡爾迪拉在《應(yīng)用能源進(jìn)展》上發(fā)表的新工作，設(shè)計(jì)未來(lái)的低碳能源系統(tǒng)，利用超出電網(wǎng)需求的電力來(lái)生產(chǎn)氫氣燃料，可以大大降低電力成本。

像太陽(yáng)和風(fēng)這樣的可再生能源會(huì)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(fēng)大作，有些日子是靜止的。這意味著，可再生能源發(fā)電基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)需要考慮到這種變化。

為了確保在大自然不配合的時(shí)候有足夠的電力來(lái)滿足社會(huì)的峰值需求，必須建造更多的渦輪機(jī)和太陽(yáng)能電池板，而不是在風(fēng)和日麗的日子里。但反過(guò)來(lái)說(shuō)，當(dāng)天氣好的時(shí)候，沒(méi)有辦法使用或儲(chǔ)存風(fēng)能或太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)能夠生產(chǎn)的所有電力。

Caldeira解釋說(shuō)："那些已經(jīng)對(duì)風(fēng)能和太陽(yáng)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(guó)和英國(guó)，越來(lái)越需要縮減生產(chǎn)，這引起了人們對(duì)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(bǔ)恒定能源需求和可變能源資源之間的差距。這方面的一個(gè)例子是通過(guò)將水分裂成氫氣和氧氣來(lái)制造氫氣燃料，這個(gè)過(guò)程稱為電解。

Ruggles和Caldeira與加州理工學(xué)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(zhǔn)確地表示風(fēng)能和太陽(yáng)能變化的機(jī)會(huì)和限制，他們創(chuàng)建了一個(gè)模型，其中包括歷史天氣數(shù)據(jù)。

Ruggles說(shuō)："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(lái)驅(qū)動(dòng)氫氣電解。"

根據(jù)他們的模型，一個(gè)利用過(guò)剩電力生產(chǎn)氫燃料的系統(tǒng)可以利用為供應(yīng)電網(wǎng)而建造的能源基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)。他們發(fā)現(xiàn)，在用于驅(qū)動(dòng)氫燃料電池的電力超過(guò)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(kuò)張的價(jià)格標(biāo)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(wú)碳電力部門的最大挑戰(zhàn)之一是有效整合風(fēng)能和太陽(yáng)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(fēng)能和太陽(yáng)能資源的一個(gè)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。”