Solarna energija i uspon energetskog interneta: Budućnost energije P4

Razgovarali smo o padu prljava energija. Razgovarali smo o kraj ulja. A upravo smo razgovarali o usponu električna vozila. Zatim ćemo razgovarati o pokretačkoj sili iza svih ovih trendova — a ona će promijeniti svijet kakvog poznajemo za samo dvije do tri decenije.

Gotovo besplatna, neograničena, čista, obnovljiva energija.

To je velika stvar. I zato će ostatak ove serije pokriti one trendove i tehnologije koje će čovječanstvo prebaciti iz energetski osjetljivog svijeta u svijet bogat energijom, dok će pokrivati ​​efekte koje će to imati na našu ekonomiju, svjetsku politiku i na vaš svakodnevni život. Znam da je ovo prilično opojna stvar, ali ne brinite, neću hodati prebrzo dok vas vodim kroz to.

Počnimo s najočiglednijim oblikom gotovo besplatne, neograničene, čiste, obnovljive energije: solarna energija.

Solar: zašto se ljulja i zašto je neizbežan

Do sada smo svi upoznati sa onim što je solarna energija: u osnovi uzimamo velike panele koji apsorbuju energiju i usmjeravamo ih prema najvećem fuzijskom reaktoru našeg solarnog sistema (Suncu) s ciljem pretvaranja sunčeve svjetlosti u upotrebljivu električnu energiju. Besplatna, neograničena i čista energija. Zvuči neverovatno! Pa zašto se solarna energija nije pojavila prije nekoliko decenija nakon što je tehnologija izumljena?

Pa, osim politike i naše ljubavne veze sa jeftinom naftom, glavni kamen spoticanja je cijena. Nekada je bilo glupo skupo proizvoditi velike količine električne energije koristeći solarnu energiju, posebno u poređenju sa sagorijevanjem uglja ili nafte. Ali kao i uvijek, stvari se mijenjaju, iu ovom slučaju, na bolje.

Vidite, ključna razlika između solarnih i izvora energije baziranih na ugljiku (kao što su ugalj i nafta) je u tome što je jedan tehnologija, dok je drugi fosilno gorivo. Tehnologija se poboljšava, postaje jeftinija i pruža veći povrat tokom vremena; dok kod fosilnih goriva, u većini slučajeva, njihova vrijednost raste, stagnira, postaje nestabilna i konačno opada s vremenom.

Ovaj odnos se pokazao vrlo jasno od početka 2000-ih. Solarna tehnologija je pokazala da je količina energije koju efikasno generiše naglo porasla, dok su njeni troškovi pali (75 posto samo u posljednjih pet godina). Do 2020. solarna energija će postati cjenovno konkurentna fosilnim gorivima, čak i bez subvencija. Do 2030. solarna energija će koštati mali dio onoga što fosilna goriva rade i djelovati efikasnije. U međuvremenu, cijena nafte je eksplodirala kroz veći dio 2000-ih, zajedno sa troškovima (finansijskim i ekološkim) izgradnje i održavanja elektrana na fosilna goriva (poput uglja).

Ako pratimo solarne trendove, futurist Ray Kurzweil je predvidio da bi solarna energija mogla zadovoljiti 100 posto današnjih energetskih potreba za nešto manje od dvije decenije. Proizvodnja solarne energije se udvostručila svake dvije godine u posljednjih 30 godina. Isto tako, the predviđa Međunarodna agencija za energetiku da će sunce (solar) postati najveći svjetski izvor električne energije do 2050. godine, daleko ispred svih ostalih oblika fosilnih i obnovljivih goriva zajedno.

Ulazimo u doba u kojem bez obzira koliko energije iz fosilnih goriva ima na raspolaganju, obnovljiva energija će i dalje biti jeftinija. Dakle, šta to znači u stvarnom svijetu?

Solarna investicija i usvajanje dostižu tačku ključanja

Promjena će u početku doći polako, a onda će odjednom sve biti drugačije.

Kada neki ljudi pomisle na proizvodnju solarne energije, i dalje misle na samostalne solarne elektrane u kojima stotine, možda i hiljade solarnih panela prekrivaju ogroman pustinjski dio u nekom udaljenom dijelu zemlje. Da budemo pošteni, takve instalacije će apsolutno igrati veliku ulogu u našem budućem energetskom miksu, posebno sa vrstom inovacija koje će biti u planu.

Dva brza primjera: Tokom sljedeće decenije, vidjet ćemo da tehnologija solarnih ćelija povećava svoju sposobnost pretvaraju sunčevu svjetlost u energiju od 25 posto do skoro 50 posto. U međuvremenu, veći igrači poput IBM-a ući će na tržište sa solarnim kolektorima koji bi to mogli uveličaju snagu 2,000 sunca.

Iako ove inovacije obećavaju, one predstavljaju samo delić onoga u šta će se naš energetski sistem razviti. Budućnost energetike je decentralizacija, demokratizacija, moć za ljude. (Da, shvaćam koliko je to jadno zvučalo. Pomiri se s tim.)

To znači da će se umjesto centraliziranja proizvodnje električne energije među komunalnim preduzećima, sve više i više električne energije početi proizvoditi tamo gdje se koristi: kod kuće. U budućnosti, solarna energija će omogućiti ljudima da proizvedu vlastitu električnu energiju po nižoj cijeni nego da tu električnu energiju dobijaju od lokalnog preduzeća. U stvari, to se već dešava.

U Queenslandu, Australija, cijene struje pale na gotovo nulu u julu 2014. Obično se cijene kreću oko 40-50 dolara po megavat satu, pa šta se dogodilo?

Desilo se solarno. Solarni na krovu, tačnije. 350,000 zgrada u Queenslandu ima krovne solarne panele, koji zajedno proizvode 1,100 megavata električne energije.

U međuvremenu, isto se dešava u velikim regionima Evrope (posebno u Nemačkoj, Španiji i Portugalu), gde je solarna energija u stambenim razmerama dostigla „paritet mreže“ (košta isto) sa prosečnim cenama električne energije u stambenim zgradama koje pokreću tradicionalna komunalna preduzeća. Francuska je čak donela zakone da se sve nove zgrade u poslovnim zonama grade sa postrojenjima ili solarnim krovovima. Ko zna, možda će sličan zakon jednog dana vidjeti da će prozori cijelih zgrada i nebodera zamijenjeni prozirnim solarnim panelima – da, prozori sa solarnim panelima!

Ali čak i nakon svega ovoga, solarna energija je još uvijek samo jedna trećina ove revolucije.

Baterije, više ne samo za vaš auto igračku

Kao što su solarni paneli doživjeli renesansu u razvoju i velikim investicijama, tako su doživjele i baterije. Razne inovacije (npr. jedan, dva, tri) dolaze na internet kako bi bili jeftiniji, manji, ekološki prihvatljiviji i što je najvažnije, omogućili im da pohranjuju ogromne količine energije mnogo duže. Razlog ovih ulaganja u istraživanje i razvoj je očigledan: baterije pomažu u skladištenju solarne energije za upotrebu kada sunce ne sija.

U stvari, možda ste čuli da je Tesla napravio veliki potres nedavno kada su debitovali Teslin zaštitni zid, pristupačna kućanska baterija koja može pohraniti do 10 kilovat sati energije. Baterije poput ovih omogućavaju domaćinstvima mogućnost da se potpuno isključe iz mreže (treba li uložiti iu krovnu solarnu energiju) ili im jednostavno pružiti rezervno napajanje tokom nestanka mreže.

Ostale prednosti baterija za svakodnevno domaćinstvo uključuju mnogo niži račun za energiju za ona domaćinstva koja se odluče da ostanu povezana na lokalnu električnu mrežu, posebno ona sa dinamičkim cijenama električne energije. To je zato što možete prilagoditi svoju potrošnju energije za prikupljanje i skladištenje energije tokom dana kada su cijene struje niske, a zatim se isključiti iz mreže crpeći energiju iz domaćinstva iz baterije noću kada cijene struje porastu. Ovo također čini vaš dom mnogo zelenijim jer smanjenje vašeg energetskog otiska tokom noći zamjenjuje energiju koja se inače proizvodi od prljavih goriva, poput uglja.

Ali baterije neće samo promijeniti igru ​​za prosječnog vlasnika kuće; velika preduzeća i komunalna preduzeća takođe počinju da instaliraju sopstvene baterije industrijske veličine. U stvari, oni predstavljaju 90 posto svih baterija. Njihov razlog za korištenje baterija je uglavnom isti kao i kod prosječnog vlasnika kuće: omogućava im da prikupljaju energiju iz obnovljivih izvora poput sunca, vjetra i plima, a zatim oslobađaju tu energiju tokom večeri, poboljšavajući pouzdanost energetske mreže u tom procesu.

Tu dolazimo do trećeg dijela naše energetske revolucije.

Uspon energetskog interneta

Postoji ovaj argument koji stalno guraju protivnici obnovljive energije koji kažu da budući da obnovljivi izvori (posebno solarni) ne mogu proizvoditi energiju 24 sata dnevno, 7 dana u nedelji, ne mogu im se vjerovati velike investicije. Zato su nam potrebni tradicionalni izvori energije kao što su ugalj, plin ili nuklearna energija kada sunce ne sija.

Ono što ti isti stručnjaci i političari, međutim, ne spominju je da se elektrane na ugalj, plin ili nuklearne elektrane stalno gase zbog neispravnih dijelova ili planiranog održavanja. Ali kada to učine, ne moraju nužno da gase svjetla u gradovima kojima služe. Imamo nešto što se zove nacionalna energetska mreža. Ako se jedna elektrana ugasi, energija iz susjedne elektrane trenutno popravlja zastoj, podržavajući gradske potrebe za električnom energijom.

Uz neke manje nadogradnje, ta ista mreža je ono što će obnovljivi izvori energije koristiti tako da kada sunce ne sija ili vjetar ne duva u jednoj regiji, gubitak energije može biti nadoknađen iz drugih regija u kojima obnovljivi izvori energije proizvode električnu energiju. Koristeći gore navedene baterije industrijske veličine, mogli bismo jeftino skladištiti ogromne količine obnovljive energije tokom dana za oslobađanje tokom večeri. Ove dvije točke znače da vjetar i solarna energija mogu pružiti pouzdane količine energije u usporedbi s tradicionalnim izvorima energije osnovnog opterećenja.

Ova nova mreža domaće i industrijske trgovine obnovljivom energijom će činiti budući „energetski internet“—dinamičan i samoregulirajući sistem koji je (kao i sam internet) imun na većinu prirodnih katastrofa i terorističkih napada, ali nije ni kontroliran. uz bilo koji monopol.

Na kraju dana, obnovljivi izvori energije će se dogoditi, ali to ne znači da interesi neće proći bez borbe.

Solar jede komunalni ručak

Dovoljno smiješno, čak i ako je spaljivanje uglja za struju bilo besplatno (što je uglavnom slučaj u Australiji, jednom od najvećih svjetskih izvoznika uglja), i dalje košta novac za održavanje i rad elektrane, a zatim transport njene struje na stotine milja dalekovode do vašeg doma. Sva ta infrastruktura čini veliki dio vašeg računa za struju. I zato su se mnogi stanovnici Queenslanda o kojima ste čitali iznad odlučili da zaobiđu te troškove tako što će sami proizvoditi električnu energiju kod kuće—to je samo jeftinija opcija.

Kako se ova solarna troškovna prednost ubrzava u prigradskim i urbanim područjima širom svijeta, sve više ljudi će se djelimično ili u potpunosti isključiti iz svojih lokalnih energetskih mreža. To znači da će troškove održavanja postojeće komunalne infrastrukture snositi sve manje ljudi, potencijalno povećavajući mjesečne račune za struju i stvarajući još veći financijski poticaj za "kasne korisnike solarne energije" da konačno investiraju u solarnu energiju. Ovo je nadolazeća spirala smrti koja komunalna preduzeća drži budnima noću.

Gledajući kako se teretni voz puni, neke od zaostalijih komunalnih preduzeća odlučile su se boriti protiv ovog trenda do krvavog kraja. Oni su lobirali za promjenu ili ukidanje politike "neto mjerenja" koja omogućava vlasnicima kuća da prodaju višak solarne energije natrag u mrežu. Drugi rade na tome da dovedu zakonodavce odobravaju doplate za solarne instalacije, dok drugi rade na tome zamrznuti ili smanjiti potrebe za obnovljivom i efikasnom energijom zakonski im je propisano da se sastaju.

U osnovi, komunalna preduzeća pokušavaju natjerati vlade da subvencioniraju svoje poslovanje i, u nekim slučajevima, zakonski uvedu svoje monopole nad lokalnim energetskim mrežama. To definitivno nije kapitalizam. I vlade ne bi trebale da se bave zaštitom industrije od razornih i superiornih novih tehnologija (tj. solarnih i drugih obnovljivih izvora energije) koje imaju potencijal da ih zamene (i od koristi javnosti).

Ali dok se ogromne sume novca za lobiranje troše pokušavajući da uspore napredak solarnih i drugih obnovljivih izvora energije, dugoročni trendovi su fiksni: solarni i obnovljivi izvori će pojesti ručak za komunalije. Zato komunalna preduzeća koja razmišljaju o budućnosti imaju drugačiji pristup.

Komunalne usluge starog svijeta pomažu u vođenju novog svjetskog energetskog poretka

Iako je malo verovatno da će se većina ljudi u potpunosti isključiti iz mreže – ko zna, šta se dešava kada vaš budući sin u pijanom stanju ubaci vašu Teslu u kućnu bateriju u vašoj garaži – većina ljudi ĆE početi da koristi svoje lokalne energetske mreže sve manje i manje sa svakom decenijom koja prolazi .

Sa natpisom na zidu, nekoliko komunalnih preduzeća odlučilo je da postane lider u budućoj obnovljivoj i distribuiranoj energetskoj mreži. Na primjer, jedan broj evropskih komunalnih preduzeća ulaže dio svoje trenutne dobiti u novu infrastrukturu za obnovljivu energiju, kao što su solarna energija, vjetar i plima. Ova komunalna preduzeća su već imala koristi od svog ulaganja. Distribuirani obnovljivi izvori energije pomogli su da se smanji opterećenje na električne mreže tokom vrućih ljetnih dana kada je potražnja bila velika. Obnovljivi izvori energije takođe smanjuju potrebu komunalnih preduzeća da investiraju u nove i skupe centralizovane elektrane i dalekovode.

Ostale komunalne kompanije gledaju još dalje u pravcu tranzicije od čistog dobavljača energije do pružanja energetskih usluga. SolarCity, startup koji dizajnira, finansira i instalira sisteme solarne energije, je počeo da radi prelazak na model zasnovan na uslugama gdje posjeduju, održavaju i rukuju kućnim baterijama ljudi.

U ovom sistemu, kupci plaćaju mjesečnu naknadu za instaliranje solarnih panela i kućne baterije u svom domu – potencijalno povezanim na hiper-lokalnu energetsku mrežu zajednice (mikromreže) – a zatim im kućna energija upravlja komunalna kompanija. Kupci bi plaćali samo energiju koju koriste, a skromni korisnici energije će imati smanjene račune za energiju. Možda čak i ostvare profit korištenjem viška energije koje njihovi domovi generiraju za napajanje svojih susjeda gladnijih energije.

Šta gotovo besplatna, neograničena, čista energija zaista znači

Do 2050. godine veliki dio svijeta će morati u potpunosti zamijeniti zastarjelu energetsku mrežu i elektrane. Zamjena ove infrastrukture jeftinijim, čistijim i obnovljivim izvorima koji maksimiziraju energiju jednostavno ima financijskog smisla. Čak i ako zamjena ove infrastrukture obnovljivim izvorima energije košta isto kao i zamjena tradicionalnim izvorima energije, obnovljivi izvori i dalje pobjeđuju. Razmislite o tome: za razliku od tradicionalnih, centraliziranih izvora energije, distribuirani obnovljivi izvori ne nose isti negativni prtljag kao prijetnje nacionalnoj sigurnosti od terorističkih napada, korištenje prljavih goriva, visoki financijski troškovi, štetni klimatski i zdravstveni efekti i ranjivost na široke razmjere. zamračenja

Ulaganja u energetsku efikasnost i obnovljive izvore energije mogu odvojiti industrijski svijet od uglja i nafte, uštedjeti vladama trilione dolara, razviti ekonomiju kroz nova radna mjesta u obnovljivim i pametnim mrežama i smanjiti naše emisije ugljika za oko 80 posto.

Dok ulazimo u ovu novu energetsku eru, pitanje koje trebamo postaviti je: Kako zaista izgleda svijet s neograničenom energijom? Kako će to uticati na našu ekonomiju? Naša kultura? Naš način života? Odgovor je: više nego što mislite.

Istražit ćemo kako će izgledati ovaj novi svijet na kraju naše serije Future of Energy, ali prvo moramo spomenuti druge oblike obnovljive i neobnovljive energije koji mogu pokretati našu budućnost. Sljedeće: Obnovljivi izvori u odnosu na zamjenske kartice torija i fuzijske energije: Budućnost energije P5.

BUDUĆNOST LINKOVA ENERGETSKIH SERIJA

Spora smrt ere energije ugljenika: Budućnost energije P1

Ulje! Okidač za eru obnovljivih izvora: Budućnost energije P2

Uspon električnog automobila: Budućnost energije P3

Obnovljivi izvori u odnosu na zamjenske znakove energije torija i fuzije: budućnost energije P5

Naša budućnost u svijetu bogatom energijom: Budućnost energije P6