Sonenergie en die opkoms van die energie-internet: Future of Energy P4

Ons het gepraat oor die val van vuil energie. Ons het gepraat oor die einde van olie. En ons het net gepraat oor die opkoms van elektriese voertuie. Vervolgens gaan ons praat oor die dryfkrag agter al hierdie neigings—en dit gaan die wêreld soos ons dit ken binne net twee tot drie dekades se tyd verander.

Byna gratis, onbeperkte, skoon, hernubare energie.

Dit is soort van 'n groot ding. En dit is hoekom die res van hierdie reeks daardie tendense en tegnologieë sal dek wat die mensdom sal oorskakel van 'n energie-kwesbare na 'n energie-oorvloedige wêreld, terwyl die uitwerking wat dit op ons ekonomie, wêreldpolitiek en op jou alledaagse lewe sal hê, sal dek. Ek weet dit is 'n paar lekker bedriegende goed, maar moenie bekommerd wees nie, ek sal nie te vinnig loop terwyl ek jou daardeur lei nie.

Kom ons begin met die mees voor die hand liggende vorm van byna gratis, onbeperkte, skoon, hernubare energie: sonkrag.

Sonkrag: waarom dit skud en hoekom dit onvermydelik is

Teen hierdie tyd is ons almal vertroud met waaroor sonkrag gaan: ons neem basies groot energieabsorberende panele en wys hulle na ons sonnestelsel se grootste samesmeltingsreaktor (die son) met die doel om sonlig in bruikbare elektrisiteit om te skakel. Gratis, onbeperkte en skoon energie. Klink ongelooflik! So hoekom het sonkrag nie dekades gelede opgestyg nadat die tegnologie uitgevind is nie?

Wel, politiek en ons liefdesverhouding met goedkoop olie eenkant, die grootste struikelblok was die koste. Dit was vroeër dom duur om groot hoeveelhede elektrisiteit met sonkrag op te wek, veral in vergelyking met die verbranding van steenkool of olie. Maar soos hulle altyd doen, verander dinge, en in hierdie geval ten goede.

Jy sien, die sleutelverskil tussen sonkrag- en koolstofgebaseerde energiebronne (soos steenkool en olie) is dat die een 'n tegnologie is, terwyl die ander 'n fossielbrandstof is. ’n Tegnologie verbeter, dit word goedkoper en bied mettertyd ’n groter opbrengs; terwyl fossielbrandstowwe in die meeste gevalle die waarde daarvan styg, stagneer, wisselvallig word en uiteindelik mettertyd daal.

Hierdie verhouding het al te duidelik afgespeel sedert die begin van die 2000's. Sonkragtegnologie het die hoeveelheid krag wat dit doeltreffend opwek, die hoogte laat inskiet, alles terwyl die koste daarvan ineengestort het (75 persent in die afgelope vyf jaar alleen). Teen 2020 sal sonenergie prysmededingend word met fossielbrandstowwe, selfs sonder subsidies. Teen 2030 sal sonenergie 'n klein fraksie kos van wat fossielbrandstowwe doen en doeltreffender werk. Intussen het olie deur baie van die 2000's in koste ontplof, saam met die koste (finansieel en omgewings) van die bou en instandhouding van fossielbrandstofkragsentrales (soos steenkool).

As ons die sonneigingslyne volg, het die toekomskundige Ray Kurzweil voorspel dat sonkrag binne net minder as twee dekades aan 100 persent van vandag se energiebehoeftes kan voldoen. Reeds sonkragopwekking het die afgelope 30 jaar elke twee jaar verdubbel. Net so is die Internasionale Energie-agentskap voorspel dat die son (sonkrag) teen 2050 die wêreld se grootste bron van elektrisiteit sal word, ver voor alle ander vorme van fossiel en hernubare brandstowwe saam.

Ons betree 'n era waar, ongeag hoeveel fossielbrandstof-energie beskikbaar is, hernubare energie steeds goedkoper sal wees. So, wat beteken dit in die regte wêreld?

Sonkragbelegging en -aanneming bereik die kookpunt

Die verandering sal eers stadig kom, dan skielik sal alles anders wees.

Wanneer sommige mense aan sonkragopwekking dink, dink hulle steeds aan selfstandige sonkragaanlegte waar honderde, miskien duisende, sonpanele 'n massiewe stuk woestyn in 'n afgeleë deel van die land bedek. Om regverdig te wees, sal sulke installasies absoluut 'n groot rol speel in ons toekomstige energiemengsel, veral met die soort innovasies wat in die pyplyn kom.

Twee vinnige voorbeelde: Oor die volgende dekade gaan ons sien hoe sonseltegnologie sy vermoë verhoog om omskep sonlig na energie van 25 persent tot byna 50 persent. Intussen sal groter spelers soos IBM die mark betree met sonkragkollektors wat kan vergroot die krag van 2,000 XNUMX sonne.

Alhoewel hierdie innovasies belowend is, verteenwoordig dit slegs 'n fraksie van wat ons energiestelsel sal ontwikkel. Die toekoms van energie gaan oor desentralisasie, oor demokratisering, dit gaan oor mag aan die mense. (Ja, ek besef hoe lam dit geklink het. Deal with it.)

Wat dit beteken, is dat in plaas daarvan dat elektrisiteitsopwekking tussen die nutsdienste gesentraliseer word, meer en meer elektrisiteit opgewek sal word waar dit gebruik word: by die huis. In die toekoms sal sonkrag mense in staat stel om hul eie elektrisiteit teen 'n laer koste op te wek as om daardie elektrisiteit van hul plaaslike kragbron te kry. Trouens, dit gebeur reeds.

In Queensland, Australië, elektrisiteitspryse het tot byna nul gedaal in Julie 2014. Normaalweg wissel pryse rondom $40-$50 per megawattuur, so wat het gebeur?

Sonkrag het gebeur. Sonkrag op die dak, om presies te wees. 350,000 1,100 geboue in Queensland het sonpanele op die dak, wat saam XNUMX XNUMX Megawatt elektrisiteit opwek.

Intussen gebeur dieselfde oor groot streke van Europa (veral Duitsland, Spanje en Portugal), waar sonkrag op residensiële skaal "netpariteit" bereik het (kos dieselfde) met gemiddelde residensiële elektrisiteitspryse wat deur tradisionele nutsdienste aangedryf word. Frankryk het selfs wetgewing gemaak dat alle nuwe geboue in kommersiële sones gebou word met plant- of sonkragdakke. Wie weet, dalk sal soortgelyke wetgewing eendag die vensters van hele geboue en wolkekrabbers vervang met deursigtige sonpanele—ja, sonpaneel vensters!

Maar selfs na dit alles is sonkrag steeds net een derde van hierdie omwenteling.

Batterye, nie meer net vir jou speelgoedmotor nie

Net soos sonpanele 'n renaissance beleef het in ontwikkeling en grootskaalse belegging, so het batterye ook. 'n Verskeidenheid innovasies (bv. 1, 2, 3) kom aanlyn om hulle goedkoper, kleiner, meer omgewingsvriendelik te maak, en bowenal, laat hulle toe om groot hoeveelhede krag vir baie langer te stoor. Die rede agter hierdie R&D-beleggings is voor die hand liggend: batterye help om die energie wat sonkrag versamel te stoor vir gebruik wanneer die son nie skyn nie.

Trouens, jy het dalk gehoor van Tesla wat onlangs 'n groot opslae gemaak het toe hulle die debuut van die Tesla powerwall, 'n bekostigbare huishoudelike battery wat tot 10 kilowatt-ure se energie kan stoor. Batterye soos hierdie laat huishoudings die opsie toe om heeltemal van die netwerk af te gaan (as hulle ook in sonkrag op die dak belê) of hulle bloot van rugsteunkrag te voorsien tydens netonderbrekings.

Ander batteryvoordele vir die alledaagse huishouding sluit in 'n baie laer energierekening vir daardie huishoudings wat verkies om aan die plaaslike kragnetwerk gekoppel te bly, veral dié met dinamiese elektrisiteitspryse. Dit is omdat jy jou energieverbruik kan aanpas om energie in te samel en te stoor gedurende die dag wanneer elektrisiteitspryse laag is, en dan van die netwerk af gaan deur huishoudelike krag snags uit jou battery te trek wanneer elektrisiteitspryse styg. Deur dit te doen, maak jy jou huis ook soveel groener omdat die vermindering van jou energievoetspoor gedurende die nag energie verplaas wat normaalweg deur vuil brandstof, soos steenkool, opgewek word.

Maar batterye sal nie net 'n spelwisselaar vir die gemiddelde huiseienaar wees nie; groot besighede en nutsdienste begin ook om hul eie industriële batterye te installeer. Trouens, hulle verteenwoordig 90 persent van alle battery-installasies. Hulle rede vir die gebruik van batterye is grootliks dieselfde as die gemiddelde huiseienaar: dit stel hulle in staat om energie van hernubare bronne soos sonkrag, wind en gety te versamel, en dan daardie energie gedurende die aand vry te stel, wat die betroubaarheid van die energienetwerk in die proses verbeter.

Dis waar ons by die derde deel van ons energierevolusie kom.

Die opkoms van die Energie Internet

Daar is hierdie argument wat aanhou gedruk word deur teenstanders van hernubare energie wat sê dat aangesien hernubare energie (veral sonkrag) nie 24/7 energie kan produseer nie, hulle nie met grootskaalse belegging vertrou kan word nie. Dit is hoekom ons tradisionele “basislading”-energiebronne soos steenkool, gas of kernkrag nodig het vir wanneer die son nie skyn nie.

Wat daardie selfde kenners en politici egter versuim om te noem, is dat steenkool-, gas- of kernkragaanlegte heeltyd gesluit is weens foutiewe onderdele of beplande instandhouding. Maar wanneer hulle dit doen, skakel hulle nie noodwendig die ligte af vir die stede wat hulle bedien nie. Ons het iets wat 'n nasionale energienetwerk genoem word. As een aanleg gesluit word, tel energie van 'n naburige aanleg onmiddellik die slap op, wat die stad se kragbehoeftes ondersteun.

Met 'n paar klein opgraderings, is dieselfde netwerk wat hernubare energie sal gebruik sodat wanneer die son nie skyn nie of die wind nie in een streek waai nie, die verlies aan krag vergoed kan word uit ander streke waar hernubare energie elektrisiteit opwek. En deur die industriële grootte batterye wat hierbo genoem is, te gebruik, kan ons groot hoeveelhede hernubare energie gedurende die dag goedkoop berg vir vrystelling gedurende die aand. Hierdie twee punte beteken dat wind en sonkrag betroubare hoeveelhede krag kan verskaf op gelyke voet met tradisionele basislading-energiebronne.

Hierdie nuwe netwerk van handel op huishoudelike en industriële skaal van hernubare energie sal 'n toekomstige "energie-internet" uitmaak - 'n dinamiese en selfregulerende stelsel wat (soos die internet self) immuun is teen die meeste natuurrampe en terreuraanvalle, terwyl dit ook nie beheer word nie. deur enige monopolie.

Aan die einde van die dag gaan hernubare krag plaasvind, maar dit beteken nie dat gevestigde belange nie sonder 'n geveg sal afneem nie.

Solar eet nutsdienste se middagete

Snaaks genoeg, selfs al was die verbranding van steenkool vir elektrisiteit gratis (wat grootliks die geval is in Australië, een van die wêreld se grootste steenkooluitvoerders), kos dit steeds geld om die kragsentrale in stand te hou en te bedryf, en dan sy elektrisiteit oor honderde kilometers te vervoer. kraglyne om jou huis te bereik. Al daardie infrastruktuur maak 'n groot deel van jou elektrisiteitsrekening uit. En dit is hoekom so baie van die Queenslanders waarvan jy hierbo gelees het gekies het om daardie koste te systap deur hul eie elektrisiteit by die huis op te wek—dis net die goedkoper opsie.

Aangesien hierdie sonkragkostevoordeel na voorstedelike en stedelike gebiede regoor die wêreld versnel, sal meer mense gedeeltelik of ten volle van hul plaaslike energienetwerke onttrek. Dit beteken dat die koste van die instandhouding van die bestaande nutsinfrastruktuur deur al hoe minder mense gedra sal word, wat moontlik maandelikse elektrisiteitsrekeninge sal verhoog en 'n selfs groter finansiële aansporing sal skep vir "laat sonkragaannemers" om uiteindelik in sonkrag te belê. Dit is die komende doodspiraal wat die nutsmaatskappye snags wakker hou.

Van die meer agtergeblewe nutsmaatskappye het besluit om hierdie neiging tot die bloedige einde te beveg, terwyl hulle kyk hoe hierdie goederetrein hul pad aanjaag. Hulle het bepleit om die "netto meting"-beleide te verander of te beëindig wat huiseienaars toelaat om oortollige sonenergie terug in die netwerk te verkoop. Ander werk daaraan om wetgewers te kry bybetalings op sonkraginstallasies goed te keur, terwyl nog ander werk aan vries of verminder die hernubare en doeltreffende energievereistes hulle is wettig om te ontmoet.

Basies probeer die nutsmaatskappye regerings kry om hul bedrywighede te subsidieer en, in sommige gevalle, hul monopolieë oor plaaslike energienetwerke te wetgewing. Dit is beslis nie kapitalisme nie. En regerings moet nie besig wees om nywerhede te beskerm teen ontwrigtende en voortreflike nuwe tegnologieë (dws sonkrag en ander hernubare energie) wat die potensiaal het om dit te vervang (en tot voordeel van die publiek te kom nie).

Maar terwyl groot bedrae steunwerwingsgeld bestee word om die vooruitgang van sonkrag en ander hernubare energie te probeer vertraag, is die langtermyn-neigingslyne vas: sonkrag en hernubare energie sal nutsdienste se middagete eet. Dit is hoekom vooruitdenkende nutsmaatskappye 'n ander benadering volg.

Ou wêreld nutsdienste help lei die nuwe wêreld energie orde

Alhoewel dit onwaarskynlik is dat die meeste mense heeltemal van die netwerk sal ontkoppel - wie weet, wat gebeur as jou toekomstige seun jou Tesla dronk in die huisbattery in jou motorhuis inry - SAL die meeste mense hul plaaslike energienetwerke minder en minder begin gebruik met elke verbygaande dekade .

Met die skrif aan die muur het 'n paar nutsdienste besluit om leiers te word in die toekomstige hernubare en verspreide energienetwerk. Byvoorbeeld, 'n aantal Europese nutsdienste belê 'n deel van hul huidige winste in nuwe hernubare energie-infrastruktuur, soos sonkrag, wind en gety. Hierdie nutsdienste het reeds by hul belegging baat gevind. Verspreide hernubare energie het gehelp om die spanning op elektriese roosters te verlaag gedurende warm somersdae wanneer die vraag hoog was. Hernubare energie verminder ook nutsdienste se behoefte om in nuwe en duur gesentraliseerde kragsentrales en transmissielyne te belê.

Ander nutsmaatskappye kyk selfs verder na die oorgang van suiwer energieverskaffers na energiediensverskaffers. SolarCity, 'n beginonderneming wat sonkragstelsels ontwerp, finansier en installeer, het begin om skuif na 'n diensgebaseerde model waar hulle mense se huisbatterye besit, in stand hou en bedryf.

In hierdie stelsel betaal klante 'n maandelikse fooi om sonpanele en 'n huisbattery in hul huis te laat installeer - wat moontlik aan 'n hiper-plaaslike gemeenskapsenergienetwerk (mikroroosters) gekoppel is - en dan word hul huisenergie deur die nutsmaatskappy bestuur. Kliënte sal net betaal vir die energie wat hulle gebruik, en beskeie energiegebruikers sal sien dat hul energierekeninge verminder word. Hulle kan selfs wins maak deur die surplusenergie wat hul huise genereer te gebruik om hul meer kraghonger bure van krag te voorsien.

Wat byna gratis, onbeperkte, skoon energie werklik beteken

Teen 2050 sal 'n groot deel van die wêreld sy verouderde energienetwerk en kragsentrales heeltemal moet vervang. Om hierdie infrastruktuur met goedkoper, skoner en energiemaksimerende hernubare energie te vervang, maak net finansieel sin. Selfs al kos die vervanging van hierdie infrastruktuur met hernubare energie dieselfde as om dit met tradisionele kragbronne te vervang, wen hernubare energie steeds. Dink daaroor: anders as tradisionele, gesentraliseerde kragbronne, dra verspreide hernubare energie nie dieselfde negatiewe bagasie soos nasionale veiligheidsbedreigings van terreuraanvalle, gebruik van vuil brandstof, hoë finansiële koste, ongunstige klimaat- en gesondheidseffekte, en kwesbaarheid vir grootskaalse verduistering

Beleggings in energiedoeltreffendheid en hernubare energie kan die industriële wêreld van steenkool en olie speen, regerings triljoene dollars bespaar, die ekonomie laat groei deur nuwe werksgeleenthede in hernubare en slimnetwerkinstallasie, en ons koolstofvrystellings met ongeveer 80 persent verminder.

Terwyl ons hierdie nuwe energie-era binnegaan, is die vraag wat ons moet vra: Hoe lyk 'n wêreld met onbeperkte energie werklik? Hoe sal dit ons ekonomie beïnvloed? Ons kultuur? Ons manier van lewe? Die antwoord is: meer as wat jy dink.

Ons sal verken hoe hierdie nuwe wêreld sal lyk aan die einde van ons Future of Energy-reeks, maar eers moet ons die ander vorme van hernubare en nie-hernubare energie noem wat ons toekoms kan aandryf. Volgende: Hernubare energie teen die Thorium- en Fusion Energy Wildcards: Future of Energy P5.

FUTURE OF ENERGY REEKS SKAKELS

Die stadige dood van die koolstofenergie-era: Toekoms van Energie P1

Olie! Die sneller vir die hernubare era: Future of Energy P2

Opkoms van die elektriese motor: Future of Energy P3

Hernubare energie vs die Thorium- en Fusion-energie-wildcards: Future of Energy P5

Ons toekoms in 'n energie-oorvloedige wêreld: Toekoms van Energie P6