Päikeseenergia ja energia-interneti tõus: energia tulevik P4

Oleme rääkinud sügisest räpane energia. Oleme rääkinud sellest õli lõpp. Ja me just rääkisime tõusust elektriautod. Järgmisena räägime kõigi nende suundumuste tõukejõust – ja see muudab maailma sellisel kujul, nagu me seda teame, vaid kahe kuni kolme aastakümne pärast.

Peaaegu tasuta, piiramatu, puhas taastuvenergia.

See on omamoodi suur asi. Ja see on põhjus, miks ülejäänud seeria käsitleb neid suundumusi ja tehnoloogiaid, mis muudavad inimkonna energiatundlikust maailmast energiaküllaseks, kajastades samal ajal mõjusid, mida see avaldab meie majandusele, maailmapoliitikale ja teie igapäevaelule. Ma tean, et see on päris uimane värk, aga ärge muretsege, ma ei kõnni liiga kiiresti, kui ma teid sellest läbi juhatan.

Alustame peaaegu tasuta, piiramatu, puhta taastuvenergia kõige ilmsemast vormist: päikeseenergiast.

Päikeseenergia: miks see kõigub ja miks see on vältimatu

Nüüdseks oleme kõik tuttavad päikeseenergiaga: võtame põhimõtteliselt suured energiat neelavad paneelid ja suuname need meie päikesesüsteemi suurima termotuumasünteesi reaktori (päikese) poole eesmärgiga muuta päikesevalgus kasutatavaks elektrienergiaks. Tasuta, piiramatu ja puhas energia. Kõlab hämmastavalt! Miks ei tõusnud päikeseenergia aastakümneid tagasi pärast tehnoloogia leiutamist õhku?

Noh, kui poliitika ja meie armusuhe odava naftaga kõrvale jätta, siis peamine komistuskivi on olnud kulu. Varem oli päikeseenergia abil suures koguses elektrienergia tootmine rumalalt kallis, eriti võrreldes söe või nafta põletamisega. Kuid nagu alati, asjad muutuvad ja antud juhul paremuse poole.

Näete, peamine erinevus päikese- ja süsinikupõhiste energiaallikate (nagu kivisüsi ja nafta) vahel on see, et üks on tehnoloogia, teine ​​​​on fossiilkütus. Tehnoloogia paraneb, muutub odavamaks ja annab aja jooksul suurema tulu; arvestades, et fossiilkütuste puhul enamikul juhtudel nende väärtus tõuseb, stagneerub, muutub muutlikuks ja lõpuks aja jooksul langeb.

See suhe on alates 2000. aastate algusest liigagi selgelt välja kujunenud. Päikesetehnoloogia on näinud tõhusalt toodetud energia kogust hüppeliselt, samal ajal kui selle kulud on langenud (ainuüksi viimase viie aasta jooksul 75 protsenti). Aastaks 2020 muutub päikeseenergia hinna poolest konkurentsivõimeliseks fossiilkütustega ka ilma toetusteta. Aastaks 2030 maksab päikeseenergia vaid murdosa sellest, mida fossiilkütused teevad ja töötavad tõhusamalt. Samal ajal on nafta hind suure osa 2000. aastatest plahvatuslikult tõusnud koos fossiilkütustel töötavate elektrijaamade (nagu kivisüsi) ehitamise ja ülalpidamise (finants- ja keskkonnakuludega).

Kui järgime päikeseenergia trendijooni, on futurist Ray Kurzweil ennustanud, et päikeseenergia suudab 100 protsenti tänapäevasest energiavajadusest katta veidi vähem kui kahe aastakümne pärast. Juba praegu on päikeseenergia tootmine viimase 30 aasta jooksul kahekordistunud iga kahe aasta järel. Samamoodi, Rahvusvaheline Energiaagentuur ennustas et päikesest (päikeseenergiast) saab 2050. aastaks maailma suurim elektrienergia allikas, mis on kaugel kõigist muudest fossiil- ja taastuvkütustest koos.

Oleme jõudmas ajastusse, kus olenemata sellest, kui palju fossiilkütuste energiat on saadaval, on taastuvenergia ikkagi odavam. Mida see siis reaalses maailmas tähendab?

Päikeseenergia investeerimine ja kasutuselevõtt jõuab keemistemperatuurini

Muutus tuleb alguses aeglaselt, siis äkki on kõik teisiti.

Kui mõned inimesed mõtlevad päikeseenergia tootmisele, mõtlevad nad endiselt eraldiseisvatele päikeseelektrijaamadele, kus riigi mõnes kaugemas osas katavad sajad, võib-olla tuhanded päikesepaneelid tohutu kõrbe. Ausalt öeldes mängivad sellised paigaldised meie tulevases energiajaotuses kindlasti suurt rolli, eriti seoses uuendustega, mis on tulemas.

Kaks kiiret näidet: järgmise kümnendi jooksul näeme, kuidas päikesepatareide tehnoloogia suurendab oma võimet muuta päikesevalgus energiaks 25 protsendilt peaaegu 50 protsendini. Samal ajal sisenevad turule suuremad tegijad, nagu IBM, päikesekollektoritega, mis võiksid seda teha suurendada 2,000 päikese võimsust.

Kuigi need uuendused on paljulubavad, moodustavad need vaid murdosa sellest, milleks meie energiasüsteem areneb. Energeetika tulevik on seotud detsentraliseerimisega, demokratiseerimisega, inimeste võimuga. (Jah, ma saan aru, kui labaselt see kõlas. Tegele sellega.)

See tähendab, et selle asemel, et elektritootmine tsentraliseerida kommunaalteenuste hulka, hakatakse üha rohkem elektrit tootma seal, kus seda kasutatakse: kodus. Tulevikus võimaldab päikeseenergia inimestel oma elektrit toota madalama hinnaga kui elektrienergia hankimine kohalikult kommunaalettevõttelt. Tegelikult see juba toimub.

Austraalias Queenslandis elektrihinnad langesid peaaegu nulli 2014. aasta juulis. Tavaliselt on hinnad vahemikus 40–50 dollarit megavatt-tunni kohta, mis siis juhtus?

Päikeseenergia juhtus. Katusepäikeseenergia, kui täpne olla. Queenslandis on 350,000 1,100 hoone katusel päikesepaneelid, mis toodavad kokku XNUMX megavatti elektrit.

Samal ajal toimub sama Euroopa suurtes piirkondades (eriti Saksamaal, Hispaanias ja Portugalis), kus elamute mastaabis päikeseenergia on saavutanud "võrgupariteedi" (maksab sama palju) traditsiooniliste kommunaalteenuste toiteallika keskmise elektrihinnaga. Prantsusmaa kehtestas isegi seadusi et kõik uued hooned äritsoonides ehitataks taime- või päikesekatustega. Kes teab, võib-olla näevad sarnased seadused ühel päeval tervete hoonete ja pilvelõhkujate aknad asendatud läbipaistvate päikesepaneelidega – jah, päikesepaneelide aknad!

Kuid isegi pärast kõike seda moodustab päikeseenergia ikkagi vaid ühe kolmandiku sellest revolutsioonist.

Akud, mitte ainult teie mänguauto jaoks

Nii nagu päikesepaneelid on kogenud renessansi arengus ja laiaulatuslikes investeeringutes, on ka akud. Erinevad uuendused (nt. üks, kaks, kolm). Nende teadus- ja arendustegevuse investeeringute põhjus on ilmne: akud aitavad salvestada päikeseenergia kogutud energiat, et seda kasutada, kui päike ei paista.

Võib-olla olete kuulnud, et Tesla tegi hiljuti, kui nad debüteerisid Tesla Powerwall, taskukohane majapidamisaku, mis suudab salvestada kuni 10 kilovatt-tundi energiat. Sellised akud võimaldavad majapidamistel täielikult võrgust välja lülitada (kui nad peaksid investeerima ka katuse päikeseenergiasse) või lihtsalt varustada neid võrgu katkestuste ajal varutoitega.

Muud aku eelised igapäevases majapidamises hõlmavad palju väiksemat energiaarvet nende leibkondade jaoks, kes otsustavad jääda ühendatuks kohaliku elektrivõrguga, eriti dünaamilise elektrihinnaga. Selle põhjuseks on asjaolu, et saate reguleerida oma energiakasutust, et koguda ja salvestada energiat päevasel ajal, kui elektrihinnad on madalad, ja seejärel vooluvõrgust välja lülitada, võttes öösel, kui elektrihinnad tõusevad, akust majapidamistoidet. See muudab teie kodu ka palju rohelisemaks, sest öine energiajalajälje vähendamine tõrjub välja energia, mida tavaliselt toodavad määrdunud kütused, nagu kivisüsi.

Kuid akud ei ole ainult keskmise majaomaniku jaoks mängu muutja; ka suured ettevõtted ja kommunaalettevõtted on hakanud paigaldama oma tööstusliku suurusega akusid. Tegelikult moodustavad need 90 protsenti kõigist akude paigaldustest. Nende akude kasutamise põhjus on suures osas sama, mis keskmisel majaomanikul: see võimaldab neil koguda energiat taastuvatest allikatest, nagu päike, tuul ja looded, ning seejärel vabastada see energia õhtul, parandades protsessi käigus energiavõrgu töökindlust.

Sealt jõuamegi meie energiarevolutsiooni kolmanda osani.

Energia Interneti tõus

Seda argumenti suruvad pidevalt peale taastuvenergia vastased, kes väidavad, et kuna taastuvenergia (eriti päikeseenergia) ei suuda ööpäevaringselt energiat toota, ei saa neile usaldada suuremahulisi investeeringuid. Seetõttu vajame selleks ajaks, kui päike ei paista, traditsioonilisi "baaskoormusega" energiaallikaid, nagu kivisüsi, gaas või tuumaenergia.

Need samad eksperdid ja poliitikud jätavad aga mainimata, et söe-, gaasi- või tuumajaamad suletakse pidevalt vigaste osade või planeeritud hoolduse tõttu. Kuid kui nad seda teevad, ei lülita nad tingimata nende linnade tulesid välja, mida nad teenindavad. Meil on midagi, mida nimetatakse riiklikuks energiavõrguks. Kui üks tehas seiskub, kaotab naaberjaamast saadav energia koheselt ja katab linna energiavajaduse.

Mõne väiksema uuendusega kasutavad taastuvad energiaallikad sama võrku, nii et kui ühes piirkonnas päike ei paista või tuul ei puhu, saab võimsuse kaotuse kompenseerida teistes piirkondades, kus taastuvenergia toodab elektrit. Ja kasutades ülalmainitud tööstusliku suurusega patareisid, saaksime päeva jooksul soodsalt salvestada tohutul hulgal taastuvenergiat, et see õhtul välja lasta. Need kaks punkti tähendavad, et tuul ja päike võivad pakkuda usaldusväärset energiakogust, mis on samaväärne traditsiooniliste baaskoormuse energiaallikatega.

See uus taastuvenergia kodumaise ja tööstusliku mastaabiga kauplemise võrgustik moodustab tulevase "energia interneti" – dünaamilise ja isereguleeruva süsteemi, mis (nagu Internet ise) on immuunne enamiku looduskatastroofide ja terrorirünnakute suhtes, kuid samas ka kontrollimata. kellegi monopoli poolt.

Lõppkokkuvõttes hakkab taastuvenergia teoks saama, kuid see ei tähenda, et isiklikud huvid ei kaoks ilma võitluseta.

Solar sööb kommunaalteenuste lõunat

Naljakas, isegi kui kivisöe põletamine elektri saamiseks oli tasuta (mis on suures osas nii Austraalias, mis on üks maailma suurimaid söeeksportijaid), maksab elektrijaama ülalpidamine ja käitamine, seejärel selle elektri transport sadade miilide kaugusele. elektriliine teie koju jõudmiseks. Kogu see infrastruktuur moodustab suure osa teie elektriarvest. Ja sellepärast otsustasid nii paljud Queenslandi elanikud, kelle kohta ülal lugesite, nendest kuludest kõrvale hiilida, tootes ise kodus elektrit –see on lihtsalt odavam variant.

Kuna see päikeseenergia kulueelis kiireneb eeslinnades ja linnapiirkondades üle kogu maailma, loobub rohkem inimesi oma kohalikest energiavõrkudest osaliselt või täielikult. See tähendab, et olemasoleva kommunaalteenuste infrastruktuuri hooldamise kulusid kannab üha vähem inimesi, mis võib tõsta igakuiseid elektriarveid ja luua veelgi suurema rahalise stiimuli päikeseenergia hilisele kasutuselevõtjatele lõpuks päikeseenergiasse investeerida. See on saabuv surmaspiraal, mis hoiab kommunaalettevõtted öösel üleval.

Vaadates seda kaubarongi oma teed, on mõned mahajäänud kommunaalettevõtted otsustanud selle trendi verise lõpuni võidelda. Nad on teinud lobitööd, et muuta või lõpetada "netomõõtmise" poliitika, mis võimaldab majaomanikel üleliigset päikeseenergiat võrku tagasi müüa. Teised töötavad selle nimel, et seadusandjad seda teha kinnitada päikeseenergiaseadmete lisatasud, samas kui teised töötavad selle nimel külmutada või vähendada taastuvenergia ja energiatõhususe nõudeid neil on seadusandlik kohtumine.

Põhimõtteliselt püüavad kommunaalettevõtted panna valitsusi nende tegevust subsideerima ja mõnel juhul seadustama oma monopole kohalike energiavõrkude üle. See pole kindlasti kapitalism. Ja valitsused ei peaks tegelema tööstuste kaitsmisega murranguliste ja paremate uute tehnoloogiate eest (st päikeseenergia ja muud taastuvad energiaallikad), millel on potentsiaali neid asendada (ja avalikkusele kasulik olla).

Kuid kuigi päikeseenergia ja muude taastuvate energiaallikate leviku aeglustamiseks kulutatakse suuri summasid lobitööks, on pikaajalised trendijooned fikseeritud: päikeseenergia ja taastuvad energiaallikad söövad kommunaalteenuste lõunasööki. Seetõttu võtavad ettenägelikud kommunaalettevõtted teistsuguse lähenemisviisi.

Vana maailma kommunaalteenused aitavad juhtida uut maailma energiakorda

Kuigi on ebatõenäoline, et enamik inimesi vooluvõrgust täielikult lahti ühendab – kes teab, mis juhtub, kui teie tulevane poeg joobnult teie Tesla garaažis olevasse maja akusse ajab –, HAKKAB enamik inimesi iga kümnendiga oma kohalikke energiavõrke üha vähem kasutama. .

Seinal oleva kirjaga on mõned kommunaalettevõtted otsustanud tõusta tulevase taastuv- ja hajutatud energiavõrgu liidriks. Näiteks investeerivad mitmed Euroopa kommunaalettevõtted osa oma praegusest kasumist uude taastuvenergia infrastruktuuri, näiteks päikese-, tuule- ja loodete infrastruktuuri. Need kommunaalettevõtted on oma investeeringust juba kasu saanud. Jaotatud taastuvenergia aitas kuumadel suvepäevadel, kui nõudlus oli suur, vähendada elektrivõrkude pinget. Taastuvad energiaallikad vähendavad ka kommunaalettevõtete vajadust investeerida uutesse ja kallitesse tsentraliseeritud elektrijaamadesse ja ülekandeliinidesse.

Teised kommunaalettevõtted vaatavad veelgi kaugemale, et muutuda puhtalt energia pakkujatelt energiateenuste pakkujateks. SolarCity, idufirma, mis projekteerib, rahastab ja paigaldab päikeseenergia süsteeme, on seda alustanud üleminekut teenusepõhisele mudelile kus nad omavad, hooldavad ja käitavad inimeste koduakusid.

Selles süsteemis maksavad kliendid kuutasu päikesepaneelide ja maja aku paigaldamise eest, mis on potentsiaalselt ühendatud kohaliku kogukonna energiavõrguga (mikrovõrgud), ning seejärel saavad kommunaalettevõtted hallata oma kodu energiat. Kliendid maksaksid ainult tarbitud energia eest ja tagasihoidlikud energiakasutajad näevad oma energiaarveid kärbunud. Nad võivad isegi teenida kasumit, kasutades oma kodudes toodetud energia ülejääki oma energianäljasmate naabrite toiteks.

Mida peaaegu tasuta, piiramatu ja puhas energia tegelikult tähendab

Aastaks 2050 peab suur osa maailmast oma vananeva energiavõrgu ja elektrijaamad täielikult välja vahetama. Selle infrastruktuuri asendamine odavama, puhtama ja energiat maksimeeriva taastuvenergiaga on lihtsalt rahaliselt mõttekas. Isegi kui selle infrastruktuuri asendamine taastuvenergiaga maksab sama palju kui traditsiooniliste energiaallikatega asendamine, võidavad taastuvad energiaallikad. Mõelge sellele: erinevalt traditsioonilistest tsentraliseeritud energiaallikatest ei kanna hajutatud taastuvenergia samasugust negatiivset pagasit, nagu terrorirünnakute, räpase kütuse kasutamise, kõrgete finantskulude, ebasoodsate kliima- ja tervisemõjude ning haavatavuse laiaulatuslikele ohtudele. elektrikatkestused

Investeeringud energiatõhususse ja taastuvatesse energiaallikatesse võivad tööstusmaailma võõrutada söest ja naftast, säästa valitsustele triljoneid dollareid, kasvatada majandust uute töökohtade loomise kaudu taastuvenergia ja arukate võrkude paigaldamise vallas ning vähendada meie süsinikdioksiidi heitkoguseid umbes 80 protsenti.

Kui me suundume sellesse uude energiaajastusse, peame esitama küsimuse: milline näeb välja piiramatu energiaga maailm? Kuidas see meie majandust mõjutab? Meie kultuur? Meie eluviis? Vastus on: rohkem, kui arvate.

Uurime, milline see uus maailm välja näeb meie Future of Energy sarja lõpus, kuid kõigepealt peame mainima muid taastuv- ja taastumatu energia vorme, mis võivad meie tulevikku juhtida. Järgmisena: Taastuvenergia vs toorium ja termotuumaenergia metamärgid: energia tulevik P5.

ENERGIASARJADE TULEVIKU LINGID

Süsinikenergia ajastu aeglane surm: Energia tulevik P1

Õli! Taastuvenergia ajastu käivitaja: energia tulevik P2

Elektriauto tõus: energia tulevik P3

Taastuvenergia vs toorium ja termotuumasünteesi energia metamärgid: energia tulevik P5

Meie tulevik energiaküllases maailmas: energia tulevik P6