Quantumrun

КРЕДИТ ЗА ИЗОБРАЖЕНИЕ: Quantumrun

Слънчевата енергия и възходът на енергийния интернет: бъдещето на енергията P4

Дейвид Тал, издател, футурист
@DavidTalПише
LinkedIn

вт., 09 г. - 15:2020 ч

Говорихме за падането на мръсна енергия. Говорили сме за край на маслото. И току-що говорихме за възхода на електрически превозни средства. След това ще говорим за движещата сила зад всички тези тенденции – и тя ще промени света, какъвто го познаваме, само след две до три десетилетия.

Почти безплатна, неограничена, чиста, възобновяема енергия.

Донякъде е голяма работа. И затова останалата част от тази поредица ще покрие онези тенденции и технологии, които ще превърнат човечеството от енергийно уязвим към енергийно изобилен свят, като същевременно ще обхване ефектите, които това ще има върху нашата икономика, световната политика и върху ежедневието ви. Това са доста опияняващи неща, знам, но не се притеснявайте, няма да вървя твърде бързо, докато ви водя през тях.

Нека започнем с най-очевидната форма на почти безплатна, неограничена, чиста, възобновяема енергия: слънчевата енергия.

Слънчева енергия: защо е разтърсваща и защо е неизбежна

Досега всички сме запознати с това какво представлява слънчевата енергия: ние основно вземаме големи панели, поглъщащи енергия, и ги насочваме към най-големия термоядреен реактор на нашата слънчева система (слънцето) с цел преобразуване на слънчевата светлина в използваемо електричество. Безплатна, неограничена и чиста енергия. Звучи невероятно! Така че защо слънчевата енергия не излетя преди десетилетия, след като технологията беше изобретена?

Е, политиката и нашата любовна афера с евтиния петрол настрана, основният препъникамък беше цената. Преди беше глупаво скъпо да се генерират големи количества електричество чрез слънчева енергия, особено в сравнение с изгарянето на въглища или нефт. Но както винаги, нещата се променят и в този случай към по-добро.

Виждате ли, основната разлика между слънчевите и базираните на въглерод енергийни източници (като въглища и петрол) е, че единият е технология, докато другият е изкопаемо гориво. Технологията се подобрява, става по-евтина и осигурява по-голяма възвръщаемост във времето; докато при изкопаемите горива в повечето случаи тяхната стойност се покачва, стагнира, става нестабилна и накрая намалява с течение на времето.

Тази връзка се проявява твърде ясно от началото на 2000-те. Слънчевата технология доведе до рязък скок на количеството електроенергия, която ефективно генерира, докато разходите й се сринаха (75 процента само през последните пет години). До 2020 г. слънчевата енергия ще стане ценово конкурентна на изкопаемите горива, дори и без субсидии. До 2030 г. слънчевата енергия ще струва малка част от това, което правят изкопаемите горива и ще работи по-ефективно. Междувременно цената на петрола се е увеличила през по-голямата част от 2000-те години, заедно с разходите (финансови и екологични) за изграждане и поддръжка на електроцентрали с изкопаеми горива (като въглища).

Ако следваме слънчевите тенденции, футуристът Рей Курцвейл прогнозира, че слънчевата енергия може да задоволи 100 процента от днешните енергийни нужди след малко под две десетилетия. Производството на слънчева енергия вече се удвоява на всеки две години през последните 30 години. По същия начин, прогнозира Международната агенция по енергетика че слънцето (слънчевата) ще стане най-големият източник на електроенергия в света до 2050 г., далеч пред всички други форми на изкопаеми и възобновяеми горива, взети заедно.

Навлизаме в епоха, в която независимо колко енергия от изкопаеми горива има на разположение, възобновяемата енергия ще бъде по-евтина. И така, какво означава това в реалния свят?

Инвестициите и внедряването на слънчева енергия достигат точката на кипене

Промяната ще настъпи бавно в началото, после изведнъж всичко ще бъде различно.

Когато някои хора мислят за производство на слънчева енергия, те все още мислят за самостоятелни слънчеви електроцентрали, където стотици, може би хиляди слънчеви панели покриват огромна част от пустинята в някоя отдалечена част на страната. За да бъдем честни, такива инсталации ще играят абсолютно голяма роля в бъдещия ни енергиен микс, особено с вида на иновациите, които идват по тръбопровода.

Два бързи примера: През следващото десетилетие ще видим как технологията на соларните клетки увеличава способността си да превръщат слънчевата светлина в енергия от 25 процента до почти 50 процента. Междувременно по-големи играчи като IBM ще навлязат на пазара със слънчеви колектори, които биха могли увеличете силата на 2,000 слънца.

Въпреки че тези иновации са обещаващи, те представляват само малка част от това, в което нашата енергийна система ще се развие. Бъдещето на енергетиката е свързано с децентрализацията, с демократизацията, с властта на хората. (Да, осъзнавам колко кучко звучи това. Справете се с това.)

Това означава, че вместо производството на електроенергия да бъде централизирано между комуналните услуги, все повече и повече електроенергия ще започне да се генерира там, където се използва: у дома. В бъдеще слънчевата енергия ще позволи на хората да генерират собствено електричество на по-ниска цена, отколкото да получават това електричество от местната комунална компания. Всъщност това вече се случва.

В Куинсланд, Австралия, цените на електроенергията паднаха почти до нула през юли 2014 г. Обикновено цените варират около $40-$50 за мегаватчас, така че какво се случи?

Солар се случи. Слънчева енергия на покрива, за да бъдем точни. 350,000 1,100 сгради в Куинсланд имат покривни слънчеви панели, които заедно генерират XNUMX мегавата електричество.

Междувременно същото се случва в големи региони на Европа (Германия, Испания и Португалия, особено), където слънчевата енергия в жилищни мащаби е достигнала „мрежов паритет“ (разходите са същите) със средни цени на електроенергията за жилища, захранвани от традиционни комунални услуги. Франция дори законодателства всички нови сгради в търговските зони да бъдат построени с инсталации или слънчеви покриви. Кой знае, може би подобно законодателство един ден ще види прозорците на цели сгради и небостъргачи заменени с прозрачни слънчеви панели - да, прозорци със слънчеви панели!

Но дори и след всичко това, слънчевата енергия все още е само една трета от тази революция.

Батерии, вече не само за вашата кола играчка

Точно както слънчевите панели преживяха ренесанс в развитието и широкомащабните инвестиции, така и батериите. Разнообразие от иновации (напр. един, две, три) идват онлайн, за да ги направят по-евтини, по-малки, по-екологични и най-важното, да им позволят да съхраняват огромни количества енергия за много по-дълго време. Причината зад тези инвестиции в научноизследователска и развойна дейност е очевидна: батериите спомагат за съхраняването на енергията, събрана от слънчевата енергия, за използване, когато слънцето не грее.

Всъщност може би сте чували, че Tesla направи голям фурор наскоро, когато дебютира Tesla Powerwall, достъпна домакинска батерия, която може да съхранява до 10 киловатчаса енергия. Батерии като тези позволяват на домакинствата опцията да излязат изцяло от мрежата (ако инвестират и в слънчева енергия на покрива) или просто да им осигурят резервно захранване по време на прекъсвания на мрежата.

Други предимства на батерията за всекидневното домакинство включват много по-ниска сметка за енергия за онези домакинства, които изберат да останат свързани с местната електрическа мрежа, особено тези с динамично ценообразуване на електроенергията. Това е така, защото можете да регулирате потреблението на енергия, за да събирате и съхранявате енергия през деня, когато цените на електричеството са ниски, след което да излезете от мрежата, като черпите енергия за домакинството от батерията си през нощта, когато цените на електричеството се покачат. Това също прави дома ви много по-екологичен, защото намаляването на вашия енергиен отпечатък през нощта измества енергията, обикновено генерирана от мръсни горива, като въглища.

Но батериите няма да променят играта само за обикновения собственик на жилище; Големите фирми и комунални услуги също започват да инсталират собствени батерии с индустриален размер. Всъщност те представляват 90 процента от всички акумулаторни инсталации. Техните причини да използват батерии са до голяма степен същите като средния собственик на жилище: това им позволява да събират енергия от възобновяеми източници като слънчева, вятърна и приливна енергия, след което освобождават тази енергия през нощта, подобрявайки надеждността на енергийната мрежа в процеса.

Това е мястото, където стигаме до третата част от нашата енергийна революция.

Възходът на енергийния интернет

Има този аргумент, който продължава да се налага от противниците на възобновяемата енергия, които казват, че тъй като възобновяемите енергийни източници (особено слънчевата) не могат да произвеждат енергия 24 часа в денонощието, 7 дни в седмицата, не могат да им се вярват мащабни инвестиции. Ето защо се нуждаем от традиционни енергийни източници за „базов товар“ като въглища, газ или ядрена енергия, когато слънцето не грее.

Това, което същите тези експерти и политици пропускат да споменат обаче, е, че въглищните, газовите или ядрените централи се затварят през цялото време поради дефектни части или планирана поддръжка. Но когато го правят, те не изключват непременно светлините за градовете, които обслужват. Имаме нещо, наречено национална енергийна мрежа. Ако една централа спре, енергията от съседна централа незабавно поема застой, поддържайки енергийните нужди на града.

С някои незначителни надстройки, същата мрежа е това, което възобновяемите енергийни източници ще използват, така че когато слънцето не грее или вятърът не духа в един регион, загубата на енергия може да бъде компенсирана от други региони, където възобновяемите енергийни източници генерират електричество. И чрез използването на батериите с промишлен размер, споменати по-горе, можем евтино да съхраняваме огромни количества възобновяема енергия през деня за освобождаване през вечерта. Тези две точки означават, че вятърът и слънчевата енергия могат да осигурят надеждни количества енергия наравно с традиционните източници на енергия за базово натоварване.

Тази нова мрежа за битова и промишлена търговия с възобновяема енергия ще съставлява бъдещ „енергиен интернет“ – динамична и саморегулираща се система, която (както самият Интернет) е имунизирана срещу повечето природни бедствия и терористични атаки, като същевременно не се контролира от всеки монопол.

В крайна сметка възобновяемата енергия ще се случи, но това не означава, че личните интереси няма да паднат без битка.

Солар изяжда обяда на комуналните услуги

Колкото и да е смешно, дори изгарянето на въглища за електричество да беше безплатно (какъвто до голяма степен е случаят в Австралия, един от най-големите износители на въглища в света), поддържането и експлоатацията на електроцентралата, след което транспортирането на електричеството й на стотици мили електропроводи, за да стигнете до вашия дом. Цялата тази инфраструктура съставлява голяма част от сметката ви за електричество. Ето защо толкова много от жителите на Куинсланд, за които прочетохте по-горе, избраха да заобиколят тези разходи, като генерират собствено електричество у дома—това е просто по-евтиният вариант.

Тъй като това предимство на слънчевите разходи се ускорява до крайградските и градските райони по света, повече хора ще се откажат частично или изцяло от своите местни енергийни мрежи. Това означава, че разходите за поддържане на съществуващата комунална инфраструктура ще се поемат от все по-малко и по-малко хора, което потенциално ще повиши месечните сметки за електричество и ще създаде още по-голям финансов стимул за „закъснелите слънчеви системи“ най-накрая да инвестират в слънчева енергия. Това е предстоящата спирала на смъртта, която държи комуналните компании будни през нощта.

Гледайки как този товарен влак си проправя път, някои от по-изостаналите комунални компании са избрали да се борят с тази тенденция до кървавия край. Те лобираха за промяна или прекратяване на политиките за „нетно измерване“, които позволяват на собствениците на жилища да продават излишната слънчева енергия обратно в мрежата. Други работят, за да накарат законодателите одобрява допълнителни такси за соларни инсталации, докато други работят за замразяване или намаляване на изискванията за възобновяема и ефективна енергия те са били узаконени да се срещат.

По принцип компаниите за комунални услуги се опитват да накарат правителствата да субсидират дейността им и в някои случаи да законодателстват своите монополи върху местните енергийни мрежи. Това определено не е капитализъм. И правителствата не трябва да се занимават със защита на индустриите от разрушителни и превъзходни нови технологии (т.е. слънчеви и други възобновяеми енергийни източници), които имат потенциала да ги заменят (и да бъдат от полза за обществото).

Но докато огромни суми пари за лобиране се изразходват в опити да се забави напредъкът на слънчевата и другите възобновяеми енергийни източници, дългосрочните тенденции са фиксирани: слънчевата енергия и възобновяемите енергийни източници ще изядат обяда на комуналните услуги. Ето защо далновидните комунални компании възприемат различен подход.

Предприятията за комунални услуги от стария свят помагат да се ръководи новият световен енергиен ред

Въпреки че е малко вероятно повечето хора напълно да се изключат от мрежата – кой знае какво ще се случи, когато бъдещият ви син пиян закара вашата Tesla в домашната батерия в гаража ви – повечето хора ЩЕ започнат да използват своите местни енергийни мрежи все по-малко и по-малко с всяко изминало десетилетие .

С надписа на стената няколко комунални услуги решиха да станат лидери в бъдещата възобновяема и разпределена енергийна мрежа. Например, редица европейски компании за комунални услуги инвестират част от текущите си печалби в нова инфраструктура за възобновяема енергия, като слънчева, вятърна и приливна енергия. Тези комунални услуги вече са се възползвали от своите инвестиции. Разпределените възобновяеми енергийни източници помогнаха да се намали напрежението върху електрическите мрежи през горещите летни дни, когато търсенето беше високо. Възобновяемите енергийни източници също намаляват нуждата на комуналните услуги да инвестират в нови и скъпи централизирани електроцентрали и преносни линии.

Други компании за комунални услуги гледат още по-надолу към преминаването от чисто енергийни доставчици към доставчици на енергийни услуги. SolarCity, стартираща компания, която проектира, финансира и инсталира системи за слънчева енергия, започна преминаване към модел, базиран на услуги където те притежават, поддържат и експлоатират домашните батерии на хората.

В тази система клиентите плащат месечна такса, за да имат инсталирани слънчеви панели и домашна батерия в дома си - потенциално свързани към енергийна мрежа на хипер-местна общност (микромрежи) - и след това енергията на дома им да се управлява от комуналното дружество. Клиентите ще плащат само за енергията, която използват, а скромните потребители на енергия ще видят сметките си за енергия намалени. Те дори могат да спечелят, като използват излишната енергия, генерирана от домовете им, за захранване на своите по-жадни за енергия съседи.

Какво всъщност означава почти безплатна, неограничена, чиста енергия

До 2050 г. голяма част от света ще трябва изцяло да замени остарялата си енергийна мрежа и електроцентрали. Замяната на тази инфраструктура с по-евтини, по-чисти и максимизиращи енергия възобновяеми източници просто има финансов смисъл. Дори ако замяната на тази инфраструктура с възобновяеми енергийни източници струва същата като замяната й с традиционни източници на енергия, възобновяемите енергийни източници все още печелят. Помислете за това: за разлика от традиционните, централизирани енергийни източници, разпределените възобновяеми източници на енергия не носят същия отрицателен багаж като заплахи за националната сигурност от терористични атаки, използване на мръсни горива, високи финансови разходи, неблагоприятни климатични и здравни ефекти и уязвимост към широкомащабни затъмнения

Инвестициите в енергийна ефективност и възобновяеми енергийни източници могат да откажат индустриалния свят от въглищата и петрола, да спестят на правителствата трилиони долари, да разраснат икономиката чрез нови работни места във възобновяеми и интелигентни мрежи и да намалят нашите въглеродни емисии с около 80 процента.

Докато се насочваме към тази нова енергийна ера, въпросът, който трябва да си зададем е: Как наистина изглежда свят с неограничена енергия? Как ще се отрази на нашата икономика? Нашата култура? Нашият начин на живот? Отговорът е: повече, отколкото предполагате.

Ще проучим как ще изглежда този нов свят в края на нашата поредица „Бъдещето на енергията“, но първо трябва да споменем другите форми на възобновяема и невъзобновяема енергия, които могат да захранват нашето бъдеще. Следва: Възобновяеми източници срещу торий и заместващи символи за енергия от синтез: Бъдещето на енергията P5.