Quantumrun

BILLEDKREDIT: Quantumrun

Solenergi og fremkomsten af energiinternettet: Future of Energy P4

David Tal, udgiver, fremtidsforsker
@DavidTalWrites
LinkedIn

Tue, 09 / 15 / 2020 - 10: 00

Vi har talt om efteråret beskidt energi. Vi har talt om ende af olie. Og vi har lige talt om opkomsten af elektriske køretøjer. Dernæst vil vi tale om drivkraften bag alle disse tendenser – og det er sat til at ændre verden, som vi kender den, om blot to til tre årtiers tid.

Næsten gratis, ubegrænset, ren, vedvarende energi.

Det er noget af en big deal. Og det er derfor, resten af denne serie vil dække de trends og teknologier, der vil omstille menneskeheden fra en energisårbar til en energirig verden, mens den dækker de virkninger, dette vil have på vores økonomi, verdenspolitik og på din hverdag. Det er nogle ret berusende ting, jeg ved det, men bare rolig, jeg vil ikke gå for hurtigt, mens jeg guider dig igennem det.

Lad os starte med den mest åbenlyse form for næsten gratis, grænseløs, ren, vedvarende energi: solenergi.

Solar: hvorfor det gynger, og hvorfor det er uundgåeligt

Efterhånden er vi alle bekendt med, hvad solenergi handler om: vi tager dybest set store energiabsorberende paneler og peger dem mod vores solsystems største fusionsreaktor (solen) med det formål at omdanne sollys til brugbar elektricitet. Gratis, grænseløs og ren energi. Lyder fantastisk! Så hvorfor tog solenergien ikke fart for årtier siden, efter at teknologien blev opfundet?

Nå, politik og vores kærlighedsaffære med billig olie til side, den største anstødssten har været omkostningerne. Det plejede at være dumt dyrt at generere store mængder elektricitet ved hjælp af solenergi, især sammenlignet med afbrænding af kul eller olie. Men som de altid gør, ændrer tingene sig, og i dette tilfælde til det bedre.

Du kan se, den vigtigste forskel mellem solenergi og kulstofbaserede energikilder (som kul og olie) er, at den ene er en teknologi, mens den anden er et fossilt brændstof. En teknologi forbedres, den bliver billigere og giver et større afkast over tid; hvorimod med fossile brændstoffer i de fleste tilfælde stiger deres værdi, stagnerer, bliver flygtige og til sidst falder over tid.

Dette forhold har spillet alt for tydeligt ud siden starten af 2000'erne. Solteknologien har set mængden af strøm, den effektivt genererer, stige i vejret, alt imens omkostningerne er faldet (75 procent alene inden for de sidste fem år). I 2020 vil solenergi blive priskonkurrencedygtig med fossile brændstoffer, også uden tilskud. I 2030 vil solenergi koste en lille brøkdel af, hvad fossile brændstoffer gør og fungerer mere effektivt. I mellemtiden er olie eksploderet i omkostninger gennem store dele af 2000'erne sammen med omkostningerne (økonomiske og miljømæssige) ved at bygge og vedligeholde fossile brændselskraftværker (som kul).

Hvis vi følger solens trendlinjer, har fremtidsforskeren Ray Kurzweil forudsagt, at solenergi kunne dække 100 procent af nutidens energibehov på knap to årtier. Allerede nu er produktionen af solenergi fordoblet hvert andet år i de sidste 30 år. Ligeledes er International Energy Agency forudsagt at solen (solen) vil blive verdens største kilde til elektricitet i 2050, langt foran alle andre former for fossile og vedvarende brændstoffer tilsammen.

Vi går ind i en tidsalder, hvor uanset hvor meget fossilt brændstof der er til rådighed, vil vedvarende energi stadig være billigere. Så hvad betyder det i den virkelige verden?

Solar investering og adoption når kogepunktet

Forandringen vil først komme langsomt, så pludselig vil alt være anderledes.

Når nogle mennesker tænker på solenergiproduktion, tænker de stadig på selvstændige solenergianlæg, hvor hundreder, måske tusinder, af solpaneler dækker et massivt ørkenområde i en fjerntliggende del af landet. For at være retfærdig vil sådanne installationer absolut spille en stor rolle i vores fremtidige energimix, især med den slags innovationer, der kommer på vej.

To hurtige eksempler: I løbet af det næste årti vil vi se solcelleteknologi øge sin evne til konvertere sollys til energi fra 25 procent til næsten 50 procent. I mellemtiden vil større aktører som IBM komme ind på markedet med solfangere, der kunne forstørre kraften af 2,000 sole.

Selvom disse innovationer er lovende, repræsenterer de kun en brøkdel af, hvad vores energisystem vil udvikle sig til. Fremtiden for energi handler om decentralisering, om demokratisering, det handler om magt til folket. (Ja, jeg er klar over, hvor lamt det lød. Deal with it.)

Det betyder, at i stedet for at elproduktionen centraliseres blandt forsyningsselskaberne, vil mere og mere elektricitet begynde at blive produceret, hvor den bruges: hjemme. I fremtiden vil solenergi give folk mulighed for at producere deres egen elektricitet til en lavere pris end at få den elektricitet fra deres lokale forsyning. Faktisk sker dette allerede.

I Queensland, Australien, elpriserne faldt til næsten nul i juli 2014. Normalt varierer priserne omkring $40-$50 pr. megawatttime, så hvad skete der?

Solenergi skete. Solcelle på taget, for at være helt præcis. 350,000 bygninger i Queensland har solpaneler på taget, der tilsammen genererer 1,100 megawatt elektricitet.

I mellemtiden sker det samme på tværs af store regioner i Europa (især Tyskland, Spanien og Portugal), hvor solenergi i boligskala har nået "netparitet" (koster det samme) med gennemsnitlige boligpriser drevet af traditionelle forsyningsselskaber. Frankrig har endda lovgivet at alle nye bygninger i erhvervszoner opføres med anlæg eller solcelletage. Hvem ved, måske vil lignende lovgivning en dag se vinduerne i hele bygninger og skyskrabere erstattet med gennemsigtige solpaneler – ja, solpanel vinduer!

Men selv efter alt dette er solenergi stadig kun en tredjedel af denne revolution.

Batterier, ikke kun til din legetøjsbil længere

Ligesom solcellepaneler har oplevet en renæssance inden for udvikling og omfattende investeringer, har batterier det også. En række innovationer (f. en, to, tre) kommer online for at gøre dem billigere, mindre, mere miljøvenlige og vigtigst af alt, give dem mulighed for at opbevare enorme mængder strøm i meget længere tid. Årsagen bag disse F&U-investeringer er indlysende: batterier hjælper med at lagre den energi, som solcellerne indsamler til brug, når solen ikke skinner.

Faktisk har du måske hørt om Tesla, der gjorde et stort sprøjt for nylig, da de debuterede Tesla Powerwall, et overkommeligt husholdningsbatteri, der kan lagre op til 10 kilowatttimers energi. Batterier som disse giver husholdninger mulighed for at gå helt ud af nettet (skal de også investere i solenergi på taget) eller blot forsyne dem med reservestrøm under strømafbrydelser.

Andre batterifordele for den daglige husstand inkluderer en meget lavere energiregning for de husstande, der vælger at forblive tilsluttet det lokale elnet, især dem med dynamisk elprissætning. Det skyldes, at du kan justere dit energiforbrug til at indsamle og opbevare energi i løbet af dagen, når elpriserne er lave, og derefter gå ud af nettet ved at trække husholdningsstrøm fra dit batteri om natten, når elpriserne stiger. At gøre dette gør også dit hjem så meget grønnere, fordi at reducere dit energifodaftryk om natten fortrænger energi, der normalt genereres af snavsede brændstoffer, såsom kul.

Men batterier vil ikke kun være en game changer for den gennemsnitlige husejer; store virksomheder og forsyningsselskaber er også begyndt at installere deres egne batterier i industristørrelse. Faktisk repræsenterer de 90 procent af alle batteriinstallationer. Deres grund til at bruge batterier er stort set den samme som den gennemsnitlige husejer: det giver dem mulighed for at indsamle energi fra vedvarende kilder som sol, vind og tidevand og derefter frigive den energi i løbet af aftenen, hvilket forbedrer energinettets pålidelighed i processen.

Det er her, vi kommer til den tredje del af vores energirevolution.

Fremkomsten af energiinternettet

Der er dette argument, der bliver ved med at blive skubbet af modstandere af vedvarende energi, som siger, at da vedvarende energi (især solenergi) ikke kan producere energi 24/7, kan de ikke stole på store investeringer. Det er derfor, vi har brug for traditionelle "baseload" energikilder som kul, gas eller atomkraft, når solen ikke skinner.

Hvad de samme eksperter og politikere imidlertid undlader at nævne, er, at kul-, gas- eller atomkraftværker lukker ned hele tiden på grund af defekte dele eller planlagt vedligeholdelse. Men når de gør det, slukker de ikke nødvendigvis lyset for de byer, de betjener. Vi har noget, der hedder et nationalt energinet. Hvis et anlæg lukker ned, tager energien fra et naboanlæg op med det samme, hvilket understøtter byens strømbehov.

Med nogle mindre opgraderinger er det samme net, hvad vedvarende energi vil bruge, så når solen ikke skinner eller vinden ikke blæser i én region, kan tabet af strøm kompenseres for fra andre regioner, hvor vedvarende energi genererer elektricitet. Og ved at bruge de ovenfor nævnte batterier i industristørrelse, kunne vi billigt opbevare enorme mængder vedvarende energi i løbet af dagen til frigivelse i løbet af aftenen. Disse to punkter betyder, at vind og sol kan levere pålidelige mængder strøm på niveau med traditionelle baseload energikilder.

Dette nye netværk af handel med vedvarende energi i hjemmet og i industriel skala vil udgøre et fremtidigt "energiinternet" - et dynamisk og selvregulerende system, der (ligesom internettet selv) er immunt over for de fleste naturkatastrofer og terrorangreb, men også ikke kontrolleret af ethvert monopol.

I slutningen af dagen vil vedvarende energi ske, men det betyder ikke, at egeninteresser ikke vil gå ned uden kamp.

Solar spiser forsyningsvirksomhedernes frokost

Sjovt nok, selvom afbrænding af kul til elektricitet var gratis (hvilket stort set er tilfældet i Australien, en af verdens største kuleksportører), koster det stadig penge at vedligeholde og drive kraftværket og derefter transportere dets elektricitet over hundreder af miles af elledninger for at nå dit hjem. Al den infrastruktur udgør en stor del af din elregning. Og det er derfor, så mange af de Queensland-boere, du læste om ovenfor, valgte at omgå disse omkostninger ved at generere deres egen elektricitet derhjemme—det er bare den billigere løsning.

Da denne solomkostningsfordel accelererer til forstæder og byområder rundt om i verden, vil flere mennesker helt eller delvist fravælge deres lokale energinet. Det betyder, at omkostningerne ved at vedligeholde den eksisterende forsyningsinfrastruktur vil blive båret af færre og færre mennesker, hvilket potentielt vil hæve de månedlige elregninger og skabe et endnu større økonomisk incitament for "sene solar adopters" til endelig at investere i solenergi. Dette er den kommende dødsspiral, der holder forsyningsselskaberne oppe om natten.

Når man ser dette godstog lade sig veje, har nogle af de mere tilbagestående forsyningsselskaber valgt at bekæmpe denne tendens til den blodige ende. De har lobbyet for at ændre eller afslutte "nettomålingspolitikken", der giver boligejere mulighed for at sælge overskydende solenergi tilbage til nettet. Andre arbejder på at få lovgiverne til godkende tillæg på solcelleanlæg, mens endnu andre arbejder på fryse eller reducere kravene til vedvarende energi og energieffektivitet de er blevet lovgivet til at mødes.

Grundlæggende forsøger forsyningsselskaberne at få regeringer til at subsidiere deres drift og i nogle tilfælde lovgive deres monopoler over lokale energinet. Det er bestemt ikke kapitalisme. Og regeringer bør ikke være i færd med at beskytte industrier mod forstyrrende og overlegne nye teknologier (dvs. solenergi og andre vedvarende energikilder), der har potentialet til at erstatte dem (og gavne offentligheden til at starte).

Men mens enorme summer af lobby-penge bruges på at forsøge at bremse fremgangen for solenergi og andre vedvarende energikilder, er de langsigtede trendlinjer faste: solenergi og vedvarende energi skal spise forsyningsvirksomhedernes frokost. Derfor har fremsynede forsyningsselskaber en anden tilgang.

Gammeldags forsyningsselskaber hjælper med at lede den nye verdensenergiorden

Selvom det er usandsynligt, at de fleste mennesker vil tage stikket helt ud af nettet – hvem ved, hvad sker der, når din fremtidige søn beruset kører din Tesla ind i husets batteri i din garage – VIL de fleste begynde at bruge deres lokale energinet mindre og mindre for hvert årti, der går .

Med skriften på væggen har nogle få forsyningsselskaber besluttet at blive førende i fremtidens vedvarende og distribuerede energinet. For eksempel investerer en række europæiske forsyningsselskaber en del af deres nuværende overskud i ny vedvarende energiinfrastruktur, såsom sol, vind og tidevand. Disse forsyningsselskaber har allerede nydt godt af deres investering. Distribueret vedvarende energi var med til at mindske belastningen af elnettene i varme sommerdage, hvor efterspørgslen var stor. Vedvarende energi reducerer også forsyningsselskabernes behov for at investere i nye og dyre centraliserede kraftværker og transmissionsledninger.

Andre forsyningsselskaber kigger endnu længere ned i overgangen fra at være rene energiudbydere til at blive energitjenesteudbydere. SolarCity, en startup, der designer, finansierer og installerer solenergisystemer, er begyndt at skifte til en servicebaseret model hvor de ejer, vedligeholder og driver folks hjemmebatterier.

I dette system betaler kunderne et månedligt gebyr for at få installeret solpaneler og et husbatteri i deres hjem – potentielt forbundet til et hyperlokalt lokalsamfunds energinet (mikrogrids) – og derefter få deres hjemmeenergi administreret af forsyningen. Kunder ville kun betale for den energi, de bruger, og beskedne energibrugere vil se deres energiregninger blive skåret ned. De kan endda tjene penge ved at bruge den overskudsenergi, deres hjem genererer, til at drive deres mere strømkrævende naboer.

Hvad næsten fri, grænseløs, ren energi egentlig betyder

I 2050 skal en stor del af verden fuldstændigt udskifte sit aldrende energinet og kraftværker. At erstatte denne infrastruktur med billigere, renere og energimaksimerende vedvarende energi giver bare økonomisk mening. Selvom det koster det samme at erstatte denne infrastruktur med vedvarende energi som at erstatte den med traditionelle energikilder, vinder vedvarende energi stadig. Tænk over det: I modsætning til traditionelle, centraliserede strømkilder bærer distribuerede vedvarende energikilder ikke den samme negative bagage som nationale sikkerhedstrusler fra terrorangreb, brug af snavset brændstof, høje økonomiske omkostninger, negative klima- og sundhedseffekter og sårbarhed over for bred skala strømafbrydelser

Investeringer i energieffektivitet og vedvarende energi kan vænne den industrielle verden fra kul og olie, spare regeringer for billioner af dollars, vækste økonomien gennem nye job i vedvarende og intelligente netinstallationer og reducere vores kulstofemissioner med omkring 80 procent.

Når vi går ind i denne nye energiæra, er spørgsmålet, vi skal stille,: Hvordan ser en verden med ubegrænset energi egentlig ud? Hvordan vil det påvirke vores økonomi? Vores kultur? Vores måde at leve på? Svaret er: mere end du tror.

Vi vil undersøge, hvordan denne nye verden vil se ud i slutningen af vores Future of Energy-serie, men først skal vi nævne de andre former for vedvarende og ikke-vedvarende energi, der kan drive vores fremtid. Næste: Renewables vs the Thorium and Fusion Energy Wildcards: Future of Energy P5.