Napenergia és az energiainternet térnyerése: Future of Energy P4

Az őszről beszéltünk piszkos energia. Beszéltünk a olaj vége. És csak a felemelkedéséről beszéltünk elektromos járművek. Ezután a trendek mögött meghúzódó mozgatórugóról fogunk beszélni – és két-három évtizeden belül meg fogja változtatni az általunk ismert világot.

Szinte ingyenes, korlátlan, tiszta, megújuló energia.

Ez egy nagy dolog. Ez az oka annak, hogy a sorozat többi része azokkal a trendekkel és technológiákkal foglalkozik, amelyek az emberiséget az energiától sérülékeny világból egy energiában bőségessé változtatják, miközben bemutatja, hogy ez milyen hatással lesz a gazdaságunkra, a világpolitikára és az Ön mindennapi életére. Tudom, hogy ez elég mámorító dolog, de ne aggódj, nem fogok túl gyorsan sétálni, miközben végigvezetlek rajta.

Kezdjük a szinte ingyenes, korlátlan, tiszta, megújuló energia legnyilvánvalóbb formájával: a napenergiával.

Napenergia: miért ringat és miért elkerülhetetlen

Mostanra már mindannyian ismerjük a napenergia lényegét: alapvetően nagy energiaelnyelő paneleket veszünk, és napelemrendszerünk legnagyobb fúziós reaktora (a nap) felé irányítjuk őket azzal a céllal, hogy a napfényt felhasználható elektromos árammá alakítsuk. Ingyenes, korlátlan és tiszta energia. Jól hangzik! Miért nem indult el a napelem évtizedekkel ezelőtt a technológia feltalálása után?

Nos, félretéve a politikát és az olcsó olajjal való szerelmünket, a fő buktató a költségek voltak. Régen baromi drága volt napenergiával nagy mennyiségű áramot előállítani, különösen a szén vagy olaj elégetéséhez képest. De mint mindig, a dolgok változnak, és ebben az esetben jobbra.

Látod, a legfontosabb különbség a nap- és a szénalapú energiaforrások (mint például a szén és az olaj) között az, hogy az egyik technológia, míg a másik fosszilis tüzelőanyag. Egy technológia javul, olcsóbb lesz, és idővel nagyobb megtérülést biztosít; mivel a fosszilis tüzelőanyagok esetében a legtöbb esetben értékük emelkedik, stagnál, ingadozóvá válik, és végül idővel csökken.

Ez a kapcsolat a 2000-es évek eleje óta túlságosan is egyértelművé vált. A napelemes technológia során az egekbe szökött a hatékonyan termelt energia mennyisége, miközben a költségei lezuhantak (csak az elmúlt öt évben 75 százalék). 2020-ra a napenergia – támogatások nélkül is – árversenyképessé válik a fosszilis tüzelőanyagokkal szemben. 2030-ra a napenergia csak a töredékébe kerül annak, amit a fosszilis tüzelőanyagok tesznek és hatékonyabban működnek. Eközben a 2000-es évek nagy részében az olaj ára robbanásszerűen megemelkedett, a fosszilis tüzelésű erőművek (például a szén) építésének és fenntartásának (pénzügyi és környezetvédelmi) költségei mellett.

Ha követjük a napenergia trendvonalait, Ray Kurzweil futurista azt jósolta, hogy a napenergiával alig két évtizeden belül a mai energiaszükségletek 100 százalékát fedezhetjük. Már most is a napenergia-termelés kétévente megduplázódott az elmúlt 30 évben. Hasonlóképpen a A Nemzetközi Energiaügynökség előrejelzése szerint hogy a nap (napenergia) 2050-re a világ legnagyobb villamosenergia-forrásává válik, messze megelőzve a fosszilis és megújuló tüzelőanyagok összes többi formáját.

Olyan korba lépünk, amikor bármennyi fosszilis tüzelésű energia áll rendelkezésre, a megújuló energia továbbra is olcsóbb lesz. Szóval mit jelent ez a való világban?

A napelemes beruházás és a forráspont elérése

Eleinte lassan jön a változás, aztán hirtelen minden más lesz.

Amikor egyesek a napenergia-termelésre gondolnak, akkor is az önálló napelemes erőművekre gondolnak, ahol napelemek százai, esetleg ezrei borítják a hatalmas sivatagot az ország távoli részén. Az igazságosság kedvéért az ilyen létesítmények feltétlenül nagy szerepet fognak játszani jövőbeli energiaszerkezetünkben, különösen a készülőben lévő innovációk miatt.

Két gyors példa: A következő évtizedben látni fogjuk, hogy a napelem-technológia növeli a képességét a napfényt energiává alakítja 25 százalékról közel 50 százalékra. Eközben a nagyobb szereplők, mint például az IBM, olyan napkollektorokkal lépnek majd piacra, amelyekre képesek felnagyítja 2,000 nap erejét.

Bár ezek az innovációk ígéretesek, csak töredékét képviselik annak, amivé energiarendszerünk fejlődni fog. Az energia jövője a decentralizációról, a demokratizálásról szól, a hatalomról szól az embereknek. (Igen, tudom, milyen bénán hangzott. Foglalkozz vele.)

Ez azt jelenti, hogy ahelyett, hogy a villamosenergia-termelést a közművek között központosítanák, egyre több áramot kezdenek majd ott termelni, ahol használják: otthon. A jövőben a napenergia lehetővé teszi az emberek számára, hogy alacsonyabb költséggel állítsák elő saját villamos energiájukat, mintha azt a helyi közszolgáltatótól szereznék be. Valójában ez már meg is történik.

Queenslandben, Ausztráliában az áram ára közel nullára csökkent 2014 júliusában. Általában az árak 40-50 dollár körül mozognak megawattóránként, szóval mi történt?

Solar történt. Tetőtéri napelem, egészen pontosan. Queenslandben 350,000 1,100 épület tetején van napelem, amelyek együttesen XNUMX megawatt villamos energiát termelnek.

Eközben ugyanez történik Európa nagy régióiban (főleg Németországban, Spanyolországban és Portugáliában), ahol a lakossági méretű napenergia elérte a „hálózati paritást” (ugyanannyiba kerül) a hagyományos közművek által táplált átlagos lakossági villamosenergia-árakkal. Franciaország még törvényeket is hozott hogy a kereskedelmi övezetekben minden új épület növény- vagy napelemes tetővel épüljön fel. Ki tudja, lehet, hogy a hasonló jogszabályok egy napon egész épületek és felhőkarcolók ablakait átlátszó napelemekre cserélik – igen, napelemes ablakok!

De mindezek után is a napenergia még mindig csak egyharmada ennek a forradalomnak.

Akkumulátorok, már nem csak a játékautókhoz

Ahogy a napelemek is reneszánszukat élték a fejlesztés és a széles körű beruházások terén, úgy az akkumulátorok is. Számos újítás (pl. egy, kettő, három). A K+F beruházások mögött nyilvánvaló az oka: az akkumulátorok segítenek tárolni a napenergia által összegyűjtött energiát, hogy felhasználhassák, amikor nem süt a nap.

Valójában valószínűleg hallottál arról, hogy a Tesla nemrégiben nagy feltűnést keltett, amikor bemutatták a Tesla Power fal, megfizethető háztartási akkumulátor, amely akár 10 kilowattóra energiát is képes tárolni. Az ilyen akkumulátorok lehetővé teszik a háztartások számára, hogy teljesen lekapcsolják a hálózatról (amennyiben a tetőtéri napelemekbe is befektetnek), vagy egyszerűen csak tartalék áramellátást biztosítanak számukra a hálózati kimaradások idején.

A mindennapi háztartás további akkumulátor-előnyei közé tartozik a sokkal alacsonyabb energiaszámla azoknak a háztartásoknak, amelyek továbbra is csatlakoznak a helyi elektromos hálózathoz, különösen a dinamikus villamosenergia-árazású háztartások esetében. Ennek az az oka, hogy beállíthatja energiafelhasználását úgy, hogy az energiát napközben gyűjtse és tárolja, amikor alacsony az áramárak, majd éjszaka, amikor az áramárak emelkednek, kiléphet a hálózatból úgy, hogy háztartási áramot vesz az akkumulátorból. Ezzel az otthonát is sokkal zöldebbé teszi, mivel az éjszakai energialábnyom csökkentése kiszorítja az általában a piszkos tüzelőanyagok, például a szén által termelt energiát.

Ám az akkumulátorok nem csak az átlagos lakástulajdonosok számára jelentenek változást; a nagyvállalatok és közszolgáltatók is elkezdik saját ipari méretű akkumulátorokat telepíteni. Valójában az összes akkumulátortelepítés 90 százalékát teszik ki. Az akkumulátorok használatának oka nagyrészt megegyezik az átlagos háztulajdonosokkal: lehetővé teszi számukra, hogy megújuló forrásokból, például nap-, szél- és árapályból energiát gyűjtsenek, majd az esti órákban ezt az energiát felszabadítsák, javítva ezzel az energiahálózat megbízhatóságát.

Itt jutunk el energiaforradalmunk harmadik darabjához.

Az energiainternet térnyerése

Ez az érv, amit folyamatosan nyomnak a megújuló energia ellenzői, akik azt mondják, hogy mivel a megújulók (főleg a napenergia) nem képesek éjjel-nappal energiát termelni, nem lehet rájuk bízni a nagyszabású beruházásokat. Ezért van szükségünk hagyományos „alapterhelésű” energiaforrásokra, például szénre, gázra vagy atomenergiára, amikor nem süt a nap.

Amit azonban ugyanezek a szakértők és politikusok nem említenek, az az, hogy a szén-, gáz- vagy atomerőművek folyamatosan leállnak hibás alkatrészek vagy tervezett karbantartás miatt. De amikor megteszik, nem feltétlenül kapcsolják le az általuk kiszolgált városok lámpáit. Van valami, amit nemzeti energiahálózatnak hívnak. Ha az egyik erőmű leáll, a szomszédos üzem energiája azonnal felveszi a feszültséget, így fedezi a város energiaszükségletét.

Kisebb korszerűsítésekkel ugyanazt a hálózatot használják majd a megújulók, így amikor nem süt a nap vagy nem fúj a szél egy régióban, akkor az energiaveszteséget kompenzálni lehessen más régiókban, ahol megújuló energiaforrásokból termelnek áramot. A fent említett ipari méretű akkumulátorok használatával pedig olcsón hatalmas mennyiségű megújuló energiát tárolhatnánk napközben, hogy az esti órákban felszabaduljon. Ez a két pont azt jelenti, hogy a szél- és a napenergia a hagyományos alapterhelésű energiaforrásokkal egyenértékű, megbízható mennyiségű energiát biztosít.

A megújuló energia hazai és ipari léptékű kereskedelmének új hálózata alkotja majd a jövő „energiainternetét” – egy dinamikus és önszabályozó rendszert, amely (mint az internet is) immunis a legtöbb természeti katasztrófával és terrortámadással szemben, miközben nem is ellenőrizhető. bárki monopólium által.

A nap végén megtörténik a megújuló energia, de ez nem jelenti azt, hogy a saját érdekek ne mennének harc nélkül.

Solar megeszi a közüzemi ebédet

Elég vicces, még ha a széntüzelés ingyenes is volt (ami nagyrészt így van Ausztráliában, a világ egyik legnagyobb szénexportőrében), akkor is pénzbe kerül az erőmű fenntartása és működtetése, majd az áram szállítása több száz mérföldre. elektromos vezetékeket, hogy elérje otthonát. Mindez az infrastruktúra teszi ki villanyszámlájának nagy részét. És ez az oka annak, hogy a fentebb olvasott queenslandiak közül sokan úgy döntöttek, hogy megkerülik ezeket a költségeket azzal, hogy saját maguk termelik meg otthon az áramot –ez csak az olcsóbb lehetőség.

Mivel ez a napenergia-költségelőny felgyorsul a külvárosi és városi területekre szerte a világon, egyre többen fognak részben vagy egészben lemondani a helyi energiahálózatról. Ez azt jelenti, hogy a meglévő közmű-infrastruktúra fenntartásának költségeit egyre kevesebb ember viseli majd, ami potenciálisan megemelheti a havi villanyszámlát, és még nagyobb pénzügyi ösztönzést jelent a „késői napenergiát alkalmazóknak”, hogy végre befektessenek a napenergiába. Ez az eljövendő halálspirál, amely éjszakánként ébren tartja a közszolgáltatókat.

Némelyik elmaradottabb közüzemi társaság úgy döntött, hogy a véres végéig harcol ez ellen a trend ellen. Lobbiztak a „nettó mérési” politika megváltoztatása vagy megszüntetése érdekében, amely lehetővé teszi a lakástulajdonosok számára, hogy a felesleges napenergiát visszaadják a hálózatba. Mások azon dolgoznak, hogy rávegyék a törvényhozókat jóváhagyja a napelemes berendezések pótdíjait, míg mások azon dolgoznak befagyasztani vagy csökkenteni a megújuló és a hatékony energiaigényt törvény szerint találkozhatnak.

A közüzemi társaságok alapvetően arra próbálják rávenni a kormányokat, hogy támogassák működésüket, és bizonyos esetekben törvényileg szabályozzák monopóliumaikat a helyi energiahálózatok felett. Ez biztosan nem kapitalizmus. A kormányoknak pedig nem szabad azzal foglalkozniuk, hogy megvédjék az iparágakat a bomlasztó és kiváló új technológiáktól (azaz a napenergia és más megújuló energiaforrások), amelyek potenciálisan helyettesíthetik ezeket (és a közvélemény hasznára válik).

Ám miközben óriási lobbipénzeket költenek a napenergia és más megújuló energiaforrások előretörésének lassítására, a hosszú távú trendvonalak rögzülnek: a napenergia és a megújulók a közszolgáltatók ebédjét fogyasztják. Éppen ezért az előrelátó közüzemi társaságok más megközelítést alkalmaznak.

A régi világ közművek segítenek az új világ energiarendjének vezetésében

Bár nem valószínű, hogy a legtöbb ember teljesen kihúzza a hálózatból – ki tudja, mi történik, ha a leendő fia részegen beleüti a Teslát a garázsban lévő ház akkumulátorába –, a legtöbb ember évtizedről évtizedre egyre kevésbé fogja használni a helyi energiahálózatot. .

A falon lévő írással néhány közszolgáltató úgy döntött, hogy vezető szerepet tölt be a jövőbeni megújuló és elosztott energiahálózatban. Számos európai közszolgáltató például jelenlegi nyereségének egy részét új megújuló energia-infrastruktúrákba fekteti be, mint például a napenergia, a szélenergia és az árapály. Ezek a közművek már részesültek befektetésükből. Az elosztott megújulók csökkentették az elektromos hálózatokra nehezedő terhelést a forró nyári napokon, amikor nagy volt a kereslet. A megújuló energiaforrások csökkentik a közművek új és drága központosított erőművekbe és távvezetékekbe való beruházási igényét is.

Más közüzemi társaságok még tovább néznek a vonalon, hogy a tisztán energiaszolgáltatókból energiaszolgáltatókká váljanak. A SolarCity, a napelemes rendszerek tervezésével, finanszírozásával és telepítésével foglalkozó startup megkezdte szolgáltatás alapú modell felé való elmozdulás ahol az emberek otthoni akkumulátorait birtokolják, karbantartják és üzemeltetik.

Ebben a rendszerben az ügyfelek havi díjat fizetnek azért, hogy napelemeket és házakkumulátort helyezzenek el otthonukba – amely potenciálisan egy hiperlokális közösségi energiahálózatra (mikrohálózatra) csatlakozik –, majd otthoni energiájukat a közszolgáltató kezeli. Az ügyfelek csak az általuk felhasznált energiáért fizetnének, és a szerény energiafelhasználók energiaszámlájukat csökkentik. Akár profitot is termelhetnek, ha az otthonaik által termelt többletenergiát energiaéhes szomszédaik ellátására fordítják.

Mit jelent valójában a szinte ingyenes, korlátlan, tiszta energia

2050-re a világ nagy részének teljesen le kell cserélnie elöregedő energiahálózatát és erőműveit. Ennek az infrastruktúrának az olcsóbb, tisztább és energiamaximalizáló megújuló energiaforrásokkal való helyettesítése egyszerűen csak pénzügyileg ésszerű. Még akkor is, ha ennek az infrastruktúrának a megújuló energiaforrásokra való cseréje ugyanannyiba kerül, mint a hagyományos energiaforrásokra való leváltás, a megújulók továbbra is nyernek. Gondoljunk csak bele: a hagyományos, központosított energiaforrásoktól eltérően az elosztott megújulók nem hordozzák ugyanazt a negatív poggyászt, mint például a terrortámadások nemzetbiztonsági fenyegetései, a piszkos üzemanyagok használata, a magas pénzügyi költségek, a kedvezőtlen éghajlati és egészségügyi hatások, valamint a széles körű kiszolgáltatottság. áramszüneteket

Az energiahatékonyságba és a megújuló energiaforrásokba történő befektetések leszoktathatják az ipari világot a szénről és az olajról, dollárbillió dollárt takaríthatnak meg a kormányok számára, növelhetik a gazdaságot a megújuló energiaforrások és az intelligens hálózatok telepítése terén teremtett új munkahelyek révén, és körülbelül 80 százalékkal csökkenthetik szén-dioxid-kibocsátásunkat.

Ahogy belépünk ebbe az új energiakorszakba, fel kell tennünk a kérdést: Hogyan is néz ki valójában egy korlátlan energiájú világ? Milyen hatással lesz a gazdaságunkra? A mi kultúránk? Életmódunk? A válasz: több, mint gondolná.

Megvizsgáljuk, hogyan fog kinézni ez az új világ Future of Energy sorozatunk végén, de először is meg kell említenünk a megújuló és nem megújuló energia egyéb formáit, amelyek jövőnket vezérelhetik. Következö: Megújuló energia kontra tórium és fúziós energia helyettesítő karakterek: Az energia jövője P5.

FUTURE OF ENERGY SOROZAT LINKEK

A szénenergia-korszak lassú halála: Future of Energy P1

Olaj! A megújuló korszak kiváltója: Future of Energy P2

Az elektromos autó felemelkedése: Future of Energy P3

Megújuló energia kontra tórium és fúziós energia helyettesítő karakterek: Future of Energy P5

Jövőnk egy energiában gazdag világban: Az energia jövője P6