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Solarenergie und der Aufstieg des Energieinternets: Future of Energy P4

David Tal, Verleger, Futurist
@DavidTalWrites
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Di, 09 / 15 / 2020 - 10: 00

Wir haben über den Herbst gesprochen schmutzige Energie. Wir haben darüber gesprochen Ende des Öls. Und wir sprachen gerade über den Aufstieg von Elektrofahrzeuge. Als nächstes werden wir über die treibende Kraft hinter all diesen Trends sprechen – und sie wird die Welt, wie wir sie kennen, in nur zwei bis drei Jahrzehnten verändern.

Nahezu kostenlose, grenzenlose, saubere, erneuerbare Energie.

Es ist eine große Sache. Und deshalb wird der Rest dieser Serie jene Trends und Technologien behandeln, die die Menschheit von einer energiearmen zu einer energiereichen Welt überführen werden, und gleichzeitig die Auswirkungen behandeln, die dies auf unsere Wirtschaft, die Weltpolitik und auf Ihr tägliches Leben haben wird. Das ist ein ziemlich berauschendes Zeug, ich weiß, aber keine Sorge, ich werde nicht zu schnell gehen, während ich Sie durch die Sache führe.

Beginnen wir mit der offensichtlichsten Form nahezu kostenloser, grenzenloser, sauberer, erneuerbarer Energie: Solarenergie.

Solar: warum es rockt und warum es unvermeidlich ist

Inzwischen sind wir alle damit vertraut, worum es bei Solarenergie geht: Wir nehmen im Grunde große energieabsorbierende Paneele und richten sie auf den größten Fusionsreaktor unseres Sonnensystems (die Sonne) mit dem Ziel, Sonnenlicht in nutzbare Elektrizität umzuwandeln. Kostenlose, grenzenlose und saubere Energie. Klingt erstaunlich! Warum also hat sich die Solarenergie nicht vor Jahrzehnten durchgesetzt, nachdem die Technologie erfunden wurde?

Nun, abgesehen von der Politik und unserer Liebesaffäre mit billigem Öl, waren die Kosten der größte Stolperstein. Früher war es unverschämt teuer, große Mengen Strom mit Solarenergie zu erzeugen, insbesondere im Vergleich zur Verbrennung von Kohle oder Öl. Aber wie immer ändern sich die Dinge, und in diesem Fall zum Besseren.

Sie sehen, der Hauptunterschied zwischen solaren und kohlenstoffbasierten Energiequellen (wie Kohle und Öl) besteht darin, dass die eine eine Technologie ist, während die andere ein fossiler Brennstoff ist. Eine Technologie verbessert sich, sie wird billiger und bringt im Laufe der Zeit eine höhere Rendite; wohingegen bei fossilen Brennstoffen ihr Wert in den meisten Fällen steigt, stagniert, volatil wird und schließlich im Laufe der Zeit abnimmt.

Diese Beziehung hat sich seit Anfang der 2000er Jahre allzu deutlich abgespielt. Die Solartechnologie hat die Menge an Energie, die sie effizient erzeugt, in die Höhe geschossen, während ihre Kosten gesunken sind (75 Prozent allein in den letzten fünf Jahren). Bis 2020 wird Solarenergie auch ohne Subventionen preislich konkurrenzfähig mit fossilen Energieträgern sein. Bis 2030 wird Solarenergie einen winzigen Bruchteil dessen kosten, was fossile Brennstoffe tun, und effizienter arbeiten. In der Zwischenzeit sind die Kosten für Öl während eines Großteils der 2000er Jahre explodiert, zusammen mit den (finanziellen und ökologischen) Kosten für den Bau und die Wartung von Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen (wie Kohle).

Wenn wir den solaren Trendlinien folgen, hat der Zukunftsforscher Ray Kurzweil vorausgesagt, dass die Solarenergie in knapp zwei Jahrzehnten 100 Prozent des heutigen Energiebedarfs decken könnte. Schon jetzt hat sich die Solarstromerzeugung in den letzten 30 Jahren alle zwei Jahre verdoppelt. Ebenso die Internationale Energieagentur prognostiziert dass die Sonne (Solar) bis 2050 die weltweit größte Stromquelle sein wird, weit vor allen anderen Formen fossiler und erneuerbarer Brennstoffe zusammen.

Wir treten in ein Zeitalter ein, in dem erneuerbare Energien immer billiger sein werden, egal wie viel fossile Brennstoffe verfügbar sind. Was bedeutet das in der realen Welt?

Solarinvestitionen und -akzeptanz erreichen den Siedepunkt

Die Veränderung wird erst langsam kommen, dann wird plötzlich alles anders sein.

Wenn manche Leute an Solarstromerzeugung denken, denken sie immer noch an eigenständige Solarkraftwerke, in denen Hunderte, vielleicht Tausende von Solarmodulen einen riesigen Wüstenstreifen in einem abgelegenen Teil des Landes auskleiden. Um fair zu sein, solche Installationen werden in unserem zukünftigen Energiemix absolut eine große Rolle spielen, insbesondere mit der Art von Innovationen, die in der Pipeline sind.

Zwei kurze Beispiele: Im Laufe des nächsten Jahrzehnts werden wir sehen, wie die Solarzellentechnologie ihre Fähigkeit dazu erhöht wandeln Sonnenlicht in Energie von 25 Prozent bis fast 50 Prozent um. In der Zwischenzeit werden größere Player wie IBM mit Solarkollektoren auf den Markt kommen, die dies könnten vergrößern die Kraft von 2,000 Sonnen.

Diese Innovationen sind zwar vielversprechend, stellen aber nur einen Bruchteil dessen dar, was sich aus unserem Energiesystem entwickeln wird. Bei der Zukunft der Energie geht es um Dezentralisierung, um Demokratisierung, um Macht für die Menschen. (Ja, mir ist klar, wie lahm das klang. Komm damit klar.)

Das bedeutet: Anstatt die Stromerzeugung bei den Energieversorgern zu zentralisieren, wird immer mehr Strom dort erzeugt, wo er verbraucht wird: zu Hause. In Zukunft wird Solarenergie es den Menschen ermöglichen, ihren eigenen Strom zu geringeren Kosten zu erzeugen, als diesen Strom von ihrem örtlichen Versorger zu beziehen. Tatsächlich geschieht dies bereits.

In Queensland, Australien, Die Strompreise fielen auf nahezu null im Juli 2014. Normalerweise bewegen sich die Preise zwischen 40 und 50 US-Dollar pro Megawattstunde. Was ist also passiert?

Solar passiert. Solaranlage auf dem Dach, um genau zu sein. 350,000 Gebäude in Queensland haben Sonnenkollektoren auf dem Dach, die zusammen 1,100 Megawatt Strom erzeugen.

Das Gleiche passiert inzwischen in großen Regionen Europas (insbesondere Deutschland, Spanien und Portugal), wo Solaranlagen für Privathaushalte „Netzparität“ (zu gleichen Kosten) erreicht haben, wobei die durchschnittlichen Strompreise für Privathaushalte von traditionellen Versorgern gespeist werden. Frankreich hat sogar Gesetze erlassen dass alle Neubauten in Gewerbegebieten mit Pflanzen- oder Solardächern gebaut werden. Wer weiß, vielleicht sehen ähnliche Gesetze eines Tages vor, dass die Fenster ganzer Gebäude und Wolkenkratzer durch transparente Solarmodule ersetzt werden – ja, Fenster mit Sonnenkollektoren!

Aber selbst nach all dem macht die Solarenergie immer noch nur ein Drittel dieser Revolution aus.

Batterien, nicht mehr nur für Ihr Spielzeugauto

So wie Solarmodule eine Renaissance in der Entwicklung und in großem Maßstab erlebt haben, so haben auch Batterien eine Renaissance erlebt. Eine Vielzahl von Innovationen (z. dank One, XNUMX, nach drei) kommen online, um sie billiger, kleiner und umweltfreundlicher zu machen und vor allem, um ihnen zu ermöglichen, große Mengen an Strom viel länger zu speichern. Der Grund für diese F&E-Investitionen liegt auf der Hand: Batterien helfen, die von der Sonne gesammelte Energie zu speichern, um sie dann zu nutzen, wenn die Sonne nicht scheint.

In der Tat haben Sie vielleicht schon davon gehört, dass Tesla vor kurzem für Furore gesorgt hat, als sie das debütierten Tesla Powerwall, eine günstige Haushaltsbatterie, die bis zu 10 Kilowattstunden Energie speichern kann. Batterien wie diese bieten Haushalten die Möglichkeit, ganz vom Netz zu gehen (sollten sie auch in Solaranlagen auf dem Dach investieren) oder sie bei Netzausfällen einfach mit Notstrom versorgen.

Andere Batterievorteile für den Alltagshaushalt umfassen eine viel niedrigere Energierechnung für Haushalte, die sich dafür entscheiden, an das lokale Stromnetz angeschlossen zu bleiben, insbesondere für Haushalte mit dynamischer Strompreisgestaltung. Das liegt daran, dass Sie Ihren Energieverbrauch anpassen können, um tagsüber Energie zu sammeln und zu speichern, wenn die Strompreise niedrig sind, und dann nachts, wenn die Strompreise steigen, vom Netz gehen, indem Sie Haushaltsstrom aus Ihrer Batterie beziehen. Dadurch wird Ihr Zuhause auch viel umweltfreundlicher, da durch die Reduzierung Ihres Energieverbrauchs während der Nacht Energie verdrängt wird, die normalerweise durch schmutzige Brennstoffe wie Kohle erzeugt wird.

Aber Batterien werden nicht nur für den durchschnittlichen Hausbesitzer ein Spielveränderer sein; Große Unternehmen und Versorgungsunternehmen beginnen auch, eigene Batterien in Industriegröße zu installieren. Tatsächlich machen sie 90 Prozent aller Batterieinstallationen aus. Ihr Grund für die Verwendung von Batterien ist weitgehend derselbe wie der durchschnittliche Hausbesitzer: Sie können Energie aus erneuerbaren Quellen wie Sonne, Wind und Gezeiten sammeln und diese Energie dann abends freisetzen, wodurch die Zuverlässigkeit des Energienetzes verbessert wird.

Da kommen wir zum dritten Stück unserer Energiewende.

Der Aufstieg des Energie-Internets

Es gibt dieses Argument, das immer wieder von Gegnern erneuerbarer Energien vorgebracht wird, die sagen, dass erneuerbare Energien (insbesondere Solarenergie) nicht rund um die Uhr Energie produzieren können, man ihnen keine großen Investitionen anvertrauen könne. Deshalb brauchen wir traditionelle „Grundlast“-Energiequellen wie Kohle, Gas oder Atomkraft, wenn die Sonne nicht scheint.

Was dieselben Experten und Politiker jedoch nicht erwähnen, ist, dass Kohle-, Gas- oder Kernkraftwerke ständig wegen defekter Teile oder geplanter Wartung abgeschaltet werden. Aber wenn sie das tun, schalten sie nicht unbedingt die Lichter für die Städte aus, die sie bedienen. Wir haben so etwas wie ein nationales Energienetz. Wenn eine Anlage abgeschaltet wird, wird die Lücke sofort durch Energie aus einer benachbarten Anlage gedeckt und der Strombedarf der Stadt gedeckt.

Mit einigen geringfügigen Verbesserungen wird dasselbe Netz für erneuerbare Energien verwendet, sodass, wenn in einer Region die Sonne nicht scheint oder der Wind nicht weht, der Stromverlust von anderen Regionen, in denen erneuerbare Energien Strom erzeugen, kompensiert werden kann. Und durch die Verwendung der oben erwähnten Batterien in Industriegröße könnten wir tagsüber kostengünstig große Mengen an erneuerbarer Energie speichern, um sie am Abend freizusetzen. Diese beiden Punkte bedeuten, dass Wind und Sonne zuverlässige Energiemengen liefern können, die mit traditionellen Grundlastenergiequellen vergleichbar sind.

Dieses neue Netzwerk für den Handel mit erneuerbarer Energie im häuslichen und industriellen Maßstab wird ein zukünftiges „Energieinternet“ bilden – ein dynamisches und selbstregulierendes System, das (wie das Internet selbst) gegen die meisten Naturkatastrophen und Terroranschläge immun ist, aber auch nicht kontrolliert wird von irgendjemandem Monopol.

Am Ende des Tages wird es erneuerbare Energie geben, aber das bedeutet nicht, dass Interessengruppen nicht kampflos untergehen werden.

Solar frisst das Mittagessen der Energieversorger

Komischerweise, selbst wenn das Verbrennen von Kohle zur Stromerzeugung kostenlos war (was in Australien, einem der größten Kohleexporteure der Welt, größtenteils der Fall ist), kostet es immer noch Geld, das Kraftwerk zu warten und zu betreiben und dann seinen Strom über Hunderte von Kilometern zu transportieren Stromleitungen bis zu Ihnen nach Hause. Diese ganze Infrastruktur macht einen großen Teil Ihrer Stromrechnung aus. Und deshalb haben sich so viele der Queenslander, von denen Sie oben gelesen haben, dafür entschieden, diese Kosten zu umgehen, indem sie zu Hause ihren eigenen Strom erzeugen –es ist einfach die billigere Variante.

Da sich dieser Kostenvorteil für Solarenergie auf vorstädtische und städtische Gebiete auf der ganzen Welt beschleunigt, werden immer mehr Menschen ihre lokalen Energienetze ganz oder teilweise verlassen. Das bedeutet, dass die Kosten für die Aufrechterhaltung der bestehenden Versorgungsinfrastruktur von immer weniger Menschen getragen werden, was möglicherweise die monatlichen Stromrechnungen erhöht und einen noch größeren finanziellen Anreiz für „späte Solaranwender“ schafft, endlich in Solarenergie zu investieren. Das ist die kommende Todesspirale, die die Versorgungsunternehmen nachts wach hält.

Einige der rückständigeren Versorgungsunternehmen, die diesen Güterzug beobachten, haben sich entschieden, diesen Trend bis zum blutigen Ende zu bekämpfen. Sie haben sich dafür eingesetzt, die „Net Metering“-Richtlinien zu ändern oder zu beenden, die es Hausbesitzern ermöglichen, überschüssige Solarenergie zurück in das Netz zu verkaufen. Andere arbeiten daran, den Gesetzgeber dazu zu bringen Zuschläge auf Solaranlagen genehmigen, während noch andere daran arbeiten den Bedarf an erneuerbarer und effizienter Energie einfrieren oder reduzieren Sie sind gesetzlich dazu verpflichtet, sich zu treffen.

Grundsätzlich versuchen die Versorgungsunternehmen, die Regierungen dazu zu bringen, ihre Betriebe zu subventionieren und in einigen Fällen ihre Monopole über lokale Energienetze gesetzlich zu verankern. Das ist definitiv kein Kapitalismus. Und Regierungen sollten nicht darauf bedacht sein, Industrien vor disruptiven und überlegenen neuen Technologien (z. B. Solarenergie und andere erneuerbare Energien) zu schützen, die das Potenzial haben, sie zu ersetzen (und obendrein der Öffentlichkeit zugute kommen).

Aber während riesige Summen an Lobbygeldern ausgegeben werden, um den Vormarsch von Solarenergie und anderen erneuerbaren Energien zu verlangsamen, sind die langfristigen Trendlinien festgelegt: Solarenergie und erneuerbare Energien werden die Versorger zu Mittag essen. Deshalb gehen zukunftsorientierte Versorgungsunternehmen einen anderen Weg.

Die Energieversorger der Alten Welt helfen dabei, die Energieordnung der Neuen Welt anzuführen

Auch wenn es unwahrscheinlich ist, dass die meisten Menschen den Stecker komplett vom Stromnetz nehmen werden – wer weiß, was passiert, wenn Ihr zukünftiger Sohn Ihren Tesla betrunken in die Hausbatterie Ihrer Garage fährt – werden die meisten Menschen mit jedem Jahrzehnt weniger und weniger damit beginnen, ihre lokalen Energienetze zu nutzen .

Mit dem Schriftzug an der Wand haben sich einige Energieversorger entschieden, führend im zukünftigen erneuerbaren und dezentralen Energienetz zu werden. Beispielsweise investieren einige europäische Energieversorger einen Teil ihrer derzeitigen Gewinne in neue Infrastrukturen für erneuerbare Energien wie Sonne, Wind und Gezeiten. Diese Versorgungsunternehmen haben bereits von ihrer Investition profitiert. Dezentrale erneuerbare Energien trugen dazu bei, die Stromnetze an heißen Sommertagen mit hoher Nachfrage zu entlasten. Erneuerbare Energien reduzieren auch den Bedarf der Energieversorger, in neue und teure zentrale Kraftwerke und Übertragungsleitungen zu investieren.

Andere Energieversorger streben den Wandel vom reinen Energieversorger zum Energiedienstleister noch weiter an. SolarCity, ein Start-up, das Solarenergiesysteme entwirft, finanziert und installiert, hat damit begonnen Umstellung auf ein servicebasiertes Modell wo sie die Hausbatterien der Menschen besitzen, warten und betreiben.

Bei diesem System zahlen Kunden eine monatliche Gebühr, um Solarmodule und eine Hausbatterie in ihrem Haus installieren zu lassen – die möglicherweise an ein hyperlokales Gemeinschaftsenergienetz (Microgrids) angeschlossen sind – und dann ihre Hausenergie vom Versorger verwalten zu lassen. Kunden würden nur für die Energie bezahlen, die sie verbrauchen, und bescheidene Energieverbraucher werden ihre Energierechnungen deutlich senken. Sie können sogar einen Gewinn erzielen, indem sie die überschüssige Energie, die ihre Häuser erzeugen, verwenden, um ihre stromhungrigen Nachbarn mit Strom zu versorgen.

Was fast kostenlose, grenzenlose, saubere Energie wirklich bedeutet

Bis 2050 müssen große Teile der Welt ihre alternden Energienetze und Kraftwerke vollständig ersetzen. Der Ersatz dieser Infrastruktur durch billigere, sauberere und energiemaximierende erneuerbare Energien ist einfach finanziell sinnvoll. Selbst wenn der Ersatz dieser Infrastruktur durch erneuerbare Energien genauso viel kostet wie der Ersatz durch traditionelle Energiequellen, gewinnen erneuerbare Energien immer noch. Denken Sie darüber nach: Im Gegensatz zu traditionellen, zentralisierten Energiequellen tragen dezentrale erneuerbare Energien nicht das gleiche negative Gepäck wie nationale Sicherheitsbedrohungen durch Terroranschläge, die Verwendung schmutziger Brennstoffe, hohe finanzielle Kosten, nachteilige Auswirkungen auf das Klima und die Gesundheit sowie die Anfälligkeit für weitreichende Auswirkungen Stromausfälle

Investitionen in Energieeffizienz und erneuerbare Energien können die industrielle Welt von Kohle und Öl entwöhnen, Regierungen Billionen von Dollar einsparen, die Wirtschaft durch neue Arbeitsplätze bei der Installation erneuerbarer und intelligenter Netze wachsen lassen und unsere CO80-Emissionen um rund XNUMX Prozent reduzieren.

Auf dem Weg in dieses neue Energiezeitalter müssen wir uns die Frage stellen: Wie sieht eine Welt mit unbegrenzter Energie wirklich aus? Wie wird es unsere Wirtschaft beeinflussen? Unsere Kultur? Unser Lebensstil? Die Antwort lautet: mehr als Sie denken.

Wie diese neue Welt aussehen wird, werden wir am Ende unserer Serie zur Zukunft der Energie untersuchen, aber zuerst müssen wir die anderen Formen erneuerbarer und nicht erneuerbarer Energie erwähnen, die unsere Zukunft antreiben können. Next Up: Erneuerbare Energien vs. Thorium- und Fusionsenergie-Wildcards: Zukunft der Energie P5.