Aurinkoenergia ja energia-internetin nousu: Energian tulevaisuus P4

Olemme puhuneet syksystä likaista energiaa. Olemme puhuneet aiheesta öljyn loppu. Ja puhuimme juuri noususta sähköautoja. Seuraavaksi aiomme puhua kaikkien näiden trendien taustalla olevasta voimasta – ja sen on määrä muuttaa maailmaa sellaisena kuin sen tunnemme vain kahdessa tai kolmessa vuosikymmenessä.

Lähes ilmaista, rajatonta, puhdasta, uusiutuvaa energiaa.

Se on iso juttu. Ja siksi tämän sarjan loppuosa käsittelee niitä trendejä ja teknologioita, jotka muuttavat ihmiskunnan energiahaavoittuvasta maailmasta energiaa runsaaseen maailmaan ja kattavat sen vaikutukset talouteen, maailmanpolitiikkaan ja jokapäiväiseen elämääsi. Tiedän, että tämä on melko huumaavaa asiaa, mutta älä huoli, en kävele liian nopeasti ohjataessani sinua sen läpi.

Aloitetaan lähes ilmaisen, rajattoman, puhtaan, uusiutuvan energian ilmeisimmästä muodosta: aurinkovoimasta.

Aurinkoenergia: miksi se keinuu ja miksi se on väistämätöntä

Tähän mennessä me kaikki tiedämme, mistä aurinkovoimassa on kyse: periaatteessa otamme suuret energiaa absorboivat paneelit ja suuntaamme ne aurinkokuntamme suurinta fuusioreaktoria (aurinkoa) kohti tavoitteena muuttaa auringonvalo käyttökelpoiseksi sähköksi. Ilmaista, rajatonta ja puhdasta energiaa. Kuulostaa hämmästyttävältä! Joten miksi aurinko ei noussut vuosikymmeniä sitten tekniikan keksimisen jälkeen?

No, politiikka ja rakkaussuhde halvan öljyn kanssa sivuun, suurin kompastuskivi on ollut hinta. Ennen oli typerän kallista tuottaa suuria määriä sähköä aurinkoenergialla, varsinkin verrattuna hiilen tai öljyn polttamiseen. Mutta kuten aina, asiat muuttuvat, ja tässä tapauksessa parempaan suuntaan.

Näet, tärkein ero aurinko- ja hiilipohjaisten energialähteiden (kuten hiili ja öljy) välillä on, että toinen on tekniikka, kun taas toinen on fossiilinen polttoaine. Tekniikka paranee, se tulee halvemmaksi ja tarjoaa suuremman tuoton ajan myötä; ottaa huomioon, että fossiilisten polttoaineiden kanssa useimmissa tapauksissa niiden arvo nousee, pysähtyy, muuttuu epävakaaksi ja lopulta laskee ajan myötä.

Tämä suhde on toiminut aivan liian selvästi 2000-luvun alusta lähtien. Aurinkoteknologia on nähnyt tehokkaasti tuottaman tehon määrän noussut pilviin, vaikka sen kustannukset ovat laskeneet (pelkästään viimeisen viiden vuoden aikana 75 prosenttia). Vuoteen 2020 mennessä aurinkoenergiasta tulee hintakilpailukykyinen fossiilisten polttoaineiden kanssa, jopa ilman tukia. Vuoteen 2030 mennessä aurinkoenergia maksaa murto-osan siitä, mitä fossiiliset polttoaineet tekevät ja toimivat tehokkaammin. Samaan aikaan öljyn hinta on noussut räjähdysmäisesti suuren osan 2000-luvulta, samoin kuin fossiilisia polttoaineita käyttävien voimalaitosten (kuten hiilen) rakentamisesta ja ylläpidosta aiheutuneet kustannukset (rahoitus- ja ympäristökustannukset).

Jos seuraamme auringon trendilinjoja, futuristi Ray Kurzweil on ennustanut, että aurinko voisi kattaa 100 prosenttia tämän päivän energiantarpeesta vajaassa kahdessa vuosikymmenessä. Jo aurinkoenergian tuotanto on kaksinkertaistunut joka toinen vuosi viimeisen 30 vuoden aikana. Samoin, Kansainvälinen energiajärjestö ennustaa että auringosta (auringosta) tulee maailman suurin sähkönlähde vuoteen 2050 mennessä, paljon edellä kaikkia muita fossiilisten ja uusiutuvien polttoaineiden muotoja yhteensä.

Olemme siirtymässä aikakauteen, jossa fossiilisten polttoaineiden energiamäärästä riippumatta uusiutuva energia on silti halvempaa. Mitä tämä sitten tarkoittaa todellisessa maailmassa?

Aurinkoenergiainvestoinnit ja käyttöönotto saavuttavat kiehumispisteen

Muutos tulee aluksi hitaasti, sitten yhtäkkiä kaikki on toisin.

Kun jotkut ihmiset ajattelevat aurinkosähkön tuotantoa, he ajattelevat edelleen itsenäisiä aurinkovoimaloita, joissa sadat, ehkä tuhannet aurinkopaneelit peittävät valtavan aavikon jossain syrjäisessä osassa maata. Ollakseni rehellinen, tällaisilla asennuksilla on ehdottomasti suuri osa tulevaisuuden energiavalikoimaamme, varsinkin kun valmisteilla on sellaisia ​​innovaatioita.

Kaksi nopeaa esimerkkiä: Seuraavan vuosikymmenen aikana näemme aurinkokennoteknologian lisäävän kykyään muuntaa auringonvaloa energiaksi 25 prosentista lähes 50 prosenttiin. Samaan aikaan suuret toimijat, kuten IBM, tulevat markkinoille aurinkokeräimillä, jotka voisivat suurentaa 2,000 auringon voimaa.

Vaikka nämä innovaatiot ovat lupaavia, ne edustavat vain murto-osaa siitä, mihin energiajärjestelmämme kehittyy. Energian tulevaisuus on hajauttamisesta, demokratisoitumisesta, ihmisten vallasta. (Kyllä, ymmärrän kuinka tylsältä se kuulosti. Käsittele se.)

Tämä tarkoittaa sitä, että sen sijaan, että sähköntuotanto keskitettäisiin laitosten keskuuteen, sähköä aletaan tuottaa yhä enemmän siellä, missä sitä käytetään: kotona. Tulevaisuudessa aurinkoenergian avulla ihmiset voivat tuottaa itse sähköä halvemmalla kuin hankkimalla sähkön paikalliselta voimalaitokselta. Itse asiassa tämä on jo tapahtumassa.

Queenslandissa, Australiassa, sähkön hinta putosi lähes nollaan heinäkuussa 2014. Normaalisti hinnat vaihtelevat noin 40–50 dollaria megawattitunnilta, joten mitä tapahtui?

Solar tapahtui. Katon aurinkoenergia, tarkalleen. Queenslandissa 350,000 1,100 rakennuksen katolla on aurinkopaneelit, jotka yhdessä tuottavat XNUMX XNUMX megawattia sähköä.

Samaan aikaan sama tapahtuu suurilla alueilla Euroopassa (erityisesti Saksassa, Espanjassa ja Portugalissa), joissa asuintason aurinkoenergia on saavuttanut "verkkopariteetin" (maksaa samat) perinteisten sähkölaitosten sähkön keskimääräisillä kotitalouksilla. Ranska jopa sääti lainsäädäntöä että kaikki kaupallisten vyöhykkeiden uudet rakennukset rakennetaan kasvi- tai aurinkokatoilla. Kuka tietää, ehkä samanlaisessa lainsäädännössä jonain päivänä kokonaisten rakennusten ja pilvenpiirtäjien ikkunat korvataan läpinäkyvillä aurinkopaneeleilla – kyllä, aurinkopaneeli ikkunat!

Mutta kaiken tämän jälkeen aurinkovoima on edelleen vain kolmasosa tästä vallankumouksesta.

Akut, ei enää vain leluautollesi

Aivan kuten aurinkopaneelit ovat kokeneet renessanssin kehityksessä ja laajamittaisissa investoinneissa, niin ovat myös akut. Erilaisia ​​innovaatioita (esim. yksi, kaksi, kolmella) tulevat verkkoon tehdäkseen niistä halvempia, pienempiä, ympäristöystävällisempiä ja mikä tärkeintä, jotta ne voivat varastoida suuria määriä virtaa paljon pidempään. Syy näiden tutkimus- ja kehitysinvestointien takana on ilmeinen: akut auttavat varastoimaan aurinkoenergian keräämää energiaa käytettäväksi, kun aurinko ei paista.

Itse asiassa olet ehkä kuullut Teslasta äskettäin suuren suosion, kun he debytoivat Teslan powerwall, edullinen kotitalousakku, joka voi varastoida jopa 10 kilowattituntia energiaa. Tällaiset akut antavat kotitalouksille mahdollisuuden irrottaa verkosta kokonaan (jos heidän pitäisi myös investoida katolla sijaitsevaan aurinkoenergiaan) tai tarjota niille yksinkertaisesti varavirtaa verkkokatkosten aikana.

Muita jokapäiväisen kotitalouden akkuetuja ovat paljon pienempi energialasku niille kotitalouksille, jotka haluavat pysyä yhteydessä paikalliseen sähköverkkoon, erityisesti dynaamisen sähkön hinnoittelussa. Tämä johtuu siitä, että voit säätää energiankäyttöäsi keräämään ja varastoimaan energiaa päiväsaikaan, kun sähkön hinta on alhainen, ja sitten irrottaa verkosta ottamalla kotitalouksien sähköä akusta yöllä, kun sähkön hinta nousee. Tämä tekee kodistasi myös paljon vihreämpää, koska energiajalanjäljen vähentäminen yön aikana syrjäyttää energian, jota tavallisesti tuottaa likaiset polttoaineet, kuten kivihiili.

Mutta akut eivät ole vain pelin vaihtaja keskimääräiselle asunnonomistajalle; suuret yritykset ja voimalaitokset ovat myös alkaneet asentaa omia teollisuuskokoisia akkuja. Itse asiassa ne edustavat 90 prosenttia kaikista akkuasennuksista. Heidän syynsä käyttää paristoja ovat suurelta osin samat kuin tavallisella asunnonomistajalla: sen avulla he voivat kerätä energiaa uusiutuvista lähteistä, kuten auringosta, tuulesta ja vuorovedestä, ja vapauttaa sen sitten illan aikana, mikä parantaa energiaverkon luotettavuutta prosessissa.

Tästä pääsemme energiavallankumouksemme kolmanteen osaan.

Energia-Internetin nousu

Tämä väite, jota uusiutuvan energian vastustajat painostavat jatkuvasti, sanoen, että koska uusiutuvat energialähteet (etenkin aurinko) eivät pysty tuottamaan energiaa 24/7, niihin ei voi luottaa suuriin investointeihin. Siksi tarvitsemme perinteisiä "perusenergian" lähteitä, kuten hiiltä, ​​kaasua tai ydinvoimaa, kun aurinko ei paista.

Samat asiantuntijat ja poliitikot eivät kuitenkaan mainitse, että hiili-, kaasu- tai ydinvoimalat sammuvat jatkuvasti viallisten osien tai suunnitellun huollon vuoksi. Mutta kun he tekevät, he eivät välttämättä sammuta palvelemiensa kaupunkien valoja. Meillä on niin sanottu kansallinen energiaverkko. Jos yksi laitos sammuu, viereisen laitoksen energia tyhjenee välittömästi, mikä takaa kaupungin sähköntarpeen.

Pienillä parannuksilla uusiutuvat energialähteet käyttävät samaa verkkoa, jotta kun aurinko ei paista tai tuuli ei puhaltaa yhdellä alueella, sähkön menetys voidaan kompensoida muilta uusiutuvista energialähteistä sähköä tuottavilta alueilta. Ja käyttämällä edellä mainittuja teollisuuskokoisia akkuja, voisimme edullisesti varastoida suuria määriä uusiutuvaa energiaa päiväsaikaan illalla vapautettavaksi. Nämä kaksi pistettä tarkoittavat, että tuuli ja aurinko voivat tarjota luotettavaa energiaa perinteisten perusvoimanlähteiden kanssa.

Tämä uusiutuvan energian kotimaisen ja teollisen mittakaavan kaupan uusi verkko muodostaa tulevaisuuden "energia-internetin" – dynaamisen ja itsesäätelevän järjestelmän, joka (kuten Internet itse) on immuuni useimmille luonnonkatastrofeille ja terrori-iskuille, vaikka sitä ei myöskään valvota. kenen tahansa monopolin toimesta.

Loppujen lopuksi uusiutuvaa sähköä tulee tapahtumaan, mutta se ei tarkoita, etteivätkö omat edut katoaisi ilman taistelua.

Solar syö laitosten lounaan

Hassua, vaikka hiilen polttaminen sähköä varten olisi ilmaista (mikä on suurelta osin tilanne Australiassa, joka on yksi maailman suurimmista hiilen viejistä), voimalaitoksen ylläpito ja käyttö maksaa silti rahaa ja sen sähkön kuljettaminen satojen kilometrien yli. sähkölinjoja kotiisi. Kaikki tämä infrastruktuuri muodostaa suuren osan sähkölaskustasi. Ja siksi niin monet queenslandalaisista, joista luit yllä, päättivät kiertää nämä kustannukset tuottamalla omaa sähköä kotona -se on vain halvempi vaihtoehto.

Kun tämä aurinkoenergian kustannusetu kiihtyy esikaupunki- ja kaupunkialueille ympäri maailmaa, yhä useammat ihmiset jättäytyvät pois paikallisista energiaverkoistaan ​​osittain tai kokonaan. Tämä tarkoittaa, että nykyisen sähkönjakeluinfrastruktuurin ylläpitokustannukset joutuvat yhä harvemmille ihmisille, mikä saattaa nostaa kuukausittaisia ​​sähkölaskuja ja luoda entistä suuremman taloudellisen kannustimen "myöhäisille aurinkoenergian käyttäjille" investoida vihdoin aurinkoenergiaan. Tämä on tuleva kuolemankierre, joka pitää sähköyhtiöt hereillä öisin.

Jotkut takapajuisemmat sähköyhtiöt ovat päättäneet taistella tätä suuntausta veriseen loppuun asti katsellessaan tätä tavarajunaa. He ovat lobanneet muuttaakseen tai lopettaakseen "nettomittaus"-käytäntöjä, joiden avulla asunnonomistajat voivat myydä ylimääräistä aurinkoenergiaa takaisin verkkoon. Toiset työskentelevät saadakseen lainsäätäjät siihen hyväksyä lisämaksut aurinkosähköasennuksista, kun taas toiset työskentelevät sen eteen jäädyttää tai vähentää uusiutuvan ja tehokkaan energian vaatimuksia heidän tapaamiseensa on säädetty laki.

Pohjimmiltaan sähköyhtiöt yrittävät saada hallitukset tukemaan toimintaansa ja joissakin tapauksissa säätämään monopoleistaan ​​paikallisten energiaverkkojen suhteen. Se ei todellakaan ole kapitalismia. Hallitusten ei pitäisi pyrkiä suojelemaan teollisuudenaloja häiritseviltä ja ylivoimaisilta uusilta teknologioilta (eli aurinkoenergialta ja muilta uusiutuvilta energialähteiltä), jotka voivat korvata ne (ja hyödyttää yleisöä).

Mutta vaikka valtavia summia lobbausrahoja käytetään hidastamaan aurinkoenergian ja muiden uusiutuvien energialähteiden etenemistä, pitkän aikavälin trendilinjat ovat kiinteät: aurinko ja uusiutuvat energialähteet syövät laitosten lounaan. Tästä syystä eteenpäin katsovat sähköyhtiöt omaksuvat toisenlaisen lähestymistavan.

Vanhan maailman laitokset auttavat johtamaan uutta maailman energiajärjestystä

Vaikka on epätodennäköistä, että useimmat ihmiset irrottavat sähköverkon kokonaan – kuka tietää, mitä tapahtuu, kun tuleva poikasi ajaa Teslasi humalassa autotallissasi olevaan talon akkuun – useimmat ihmiset alkavat käyttää paikallisia energiaverkkojaan yhä vähemmän vuosikymmenen aikana. .

Seinällä kirjoitetun tekstin myötä muutama energiayhtiö on päättänyt nousta tulevaisuuden uusiutuvan ja hajautetun energian verkon johtajiksi. Esimerkiksi monet eurooppalaiset sähköyhtiöt investoivat osan nykyisistä voitoistaan ​​uuteen uusiutuvan energian infrastruktuuriin, kuten aurinko-, tuuli- ja vuorovesienergiaan. Nämä laitokset ovat jo hyötyneet investoinneistaan. Hajautetut uusiutuvat energialähteet auttoivat vähentämään sähköverkkojen rasitusta kuumina kesäpäivinä, jolloin kysyntä oli korkea. Uusiutuvat energialähteet vähentävät myös laitosten tarvetta investoida uusiin ja kalliisiin keskitettyihin voimalaitoksiin ja voimajohtoihin.

Muut sähköyhtiöt etsivät vielä pidemmälle siirtyäkseen puhtaasti energiantarjoajista energiapalvelujen tarjoajiksi. SolarCity, startup, joka suunnittelee, rahoittaa ja asentaa aurinkoenergiajärjestelmiä, on alkanut siirtyä palvelupohjaiseen malliin missä he omistavat, ylläpitävät ja käyttävät ihmisten kodin akkuja.

Tässä järjestelmässä asiakkaat maksavat kuukausimaksun aurinkopaneelien ja talon akun asentamisesta kotiinsa – mahdollisesti liitettynä hyperpaikalliseen yhteisön energiaverkkoon (mikroverkkoihin) – ja sitten sähkölaitoksen hallinnoima kotinsa energia. Asiakkaat maksaisivat vain käyttämästään energiasta, ja vaatimattomat energiankäyttäjät näkevät energialaskunsa pienentyvän. He voivat jopa tehdä voittoa käyttämällä kotinsa tuottamaa ylijäämäenergiaa voimannälkäisempien naapureidensa tehostamiseen.

Mitä lähes ilmainen, rajaton, puhdas energia todella tarkoittaa

Vuoteen 2050 mennessä suuren osan maailmasta on vaihdettava kokonaan ikääntyvä energiaverkko ja voimalaitokset. Tämän infrastruktuurin korvaaminen halvemmalla, puhtaammalla ja energiaa maksimoivalla uusiutuvalla energialla on vain taloudellisesti järkevää. Vaikka tämän infrastruktuurin korvaaminen uusiutuvilla energialähteillä maksaa saman verran kuin sen korvaaminen perinteisillä energialähteillä, uusiutuvat energialähteet ovat silti voittajia. Ajattele sitä: toisin kuin perinteiset, keskitetyt energialähteet, hajautetuilla uusiutuvilla energialähteillä ei ole samaa negatiivista matkatavaraa, kuten terrori-iskujen kansallisen turvallisuuden uhkia, likaisten polttoaineiden käyttöä, korkeita taloudellisia kustannuksia, haitallisia ilmasto- ja terveysvaikutuksia ja haavoittuvuutta laajamittaisille sähkökatkoksia

Investoinnit energiatehokkuuteen ja uusiutuviin energialähteisiin voivat vieroittaa teollisuusmaailman pois hiilestä ja öljystä, säästää hallituksilta biljoonia dollareita, kasvattaa taloutta uusien työpaikkojen avulla uusiutuvan energian ja älykkäiden verkkojen asentamisessa ja vähentää hiilidioksidipäästöjämme noin 80 prosenttia.

Kun suuntaamme tähän uuteen energia-aikakauteen, meidän on esitettävä kysymys: Miltä maailma, jossa on rajoittamaton energia, todella näyttää? Miten se vaikuttaa talouteemme? Meidän kulttuurimme? Meidän elämäntapamme? Vastaus on: enemmän kuin luulet.

Tutkimme, miltä tämä uusi maailma näyttää Future of Energy -sarjamme lopussa, mutta ensin meidän on mainittava muut uusiutuvan ja uusiutumattoman energian muodot, jotka voivat vaikuttaa tulevaisuutemme. Seuraava: Uusiutuvat vs. torium ja fuusioenergian jokerimerkit: Energian tulevaisuus P5.

FUTURE OF ENERGY -SARJAN LINKIT

Hiilienergian aikakauden hidas kuolema: Energian tulevaisuus P1

Öljy! Uusiutuvan energian aikakauden laukaisin: Energian tulevaisuus P2

Sähköauton nousu: Energian tulevaisuus P3

Uusiutuvat vs. torium- ja fuusioenergian yleismerkit: Energian tulevaisuus P5

Tulevaisuutemme energiarikkaassa maailmassa: Energian tulevaisuus P6