Күн энергиясы және энергетикалық интернеттің өркендеуі: энергияның болашағы P4

Біз құлау туралы айттық лас энергия. туралы айттық майдың соңы. Ал біз жаңа ғана өсу туралы айттық электр көліктері. Әрі қарай, біз барлық осы тенденциялардың қозғаушы күші туралы сөйлесетін боламыз және ол небәрі екі-үш онжылдықта әлемді өзгертуге дайын.

Дерлік тегін, шексіз, таза, жаңартылатын энергия.

Бұл үлкен мәселе. Сондықтан бұл серияның қалған бөлігі адамзатты энергияға осал әлемнен энергиясы мол әлемге көшіретін тенденциялар мен технологияларды қамтиды, сонымен бірге оның біздің экономикаға, әлемдік саясатқа және сіздің күнделікті өміріңізге тигізетін әсерін қамтиды. Бұл өте ауыр нәрсе, мен білемін, бірақ уайымдамаңыз, мен тым жылдам жүрмеймін, өйткені мен сізге онымен жетелеймін.

Тегін, шексіз, таза, жаңартылатын энергияның ең айқын түрінен бастайық: күн энергиясы.

Күн: неге ол тастайды және неге бұл сөзсіз

Қазіргі уақытта біз бәрімізге күн энергиясының не екенін жақсы білеміз: біз негізінен үлкен энергияны сіңіретін панельдерді алып, күн сәулесін жарамды электр энергиясына түрлендіру мақсатында оларды күн жүйесіндегі ең үлкен синтездік реакторға (күнге) бағыттаймыз. Тегін, шексіз және таза энергия. Керемет естіледі! Неліктен технология ойлап табылғаннан кейін ондаған жылдар бұрын күн ұшпаған?

Саясат пен арзан мұнайға деген сүйіспеншілігімізді былай қойғанда, басты кедергі – шығын болды. Бұрын, әсіресе көмірді немесе мұнайды жағумен салыстырғанда, күн энергиясын пайдаланып, көп мөлшерде электр энергиясын өндіру өте қымбат болды. Бірақ олар әдеттегідей, бәрі өзгереді және бұл жағдайда жақсы жаққа қарай.

Көріп отырсыздар, күн және көміртегі негізіндегі энергия көздерінің (көмір мен мұнай сияқты) негізгі айырмашылығы - бірі технология, ал екіншісі - қазба отын. Технология жетілдіріліп, арзандайды және уақыт өте келе үлкен табыс береді; ал қазбалы отынмен көп жағдайда олардың құны көтеріледі, тоқырауға ұшырайды, құбылмалы болады және уақыт өте келе төмендейді.

Бұл қарым-қатынас 2000-шы жылдардың басынан бері өте айқын болды. Күн технологиясы тиімді өндіретін қуат көлемін аспанға түсірді, бірақ оның шығындары құлдырап кетті (тек соңғы бес жылда 75 пайыз). 2020 жылға қарай күн энергиясы субсидиясыз да қазба отындарымен бәсекеге қабілетті болады. 2030 жылға қарай күн энергиясы қазбалы отындар жасайтын және тиімдірек жұмыс істейтіндердің аз ғана бөлігіне шығындалады. Сонымен қатар, мұнай 2000-шы жылдардың көп бөлігінде қазба отынмен жұмыс істейтін электр станцияларын (көмір сияқты) салуға және ұстауға (қаржылық және экологиялық) шығындармен қатар өз құны бойынша жарылып кетті.

Егер біз күн тенденцияларын ұстанатын болсақ, футуролог Рэй Курцвейл күн энергиясы жиырма жылдан аз уақыт ішінде бүгінгі күннің энергия қажеттілігінің 100 пайызын қанағаттандыра алады деп болжады. Соңғы 30 жылда күн энергиясын өндіру екі жыл сайын екі есе өсті. Сол сияқты, Халықаралық энергетикалық агенттік болжады Күн (күн) 2050 жылға қарай әлемдегі ең үлкен электр энергиясының көзіне айналады, бұл қазба және жаңартылатын отынның барлық басқа түрлерінен әлдеқайда алда.

Біз қазбалы отын энергиясы қаншалықты қол жетімді болса да, жаңартылатын энергия әлі де арзан болатын дәуірге аяқ басып жатырмыз. Сонымен, бұл нақты әлемде нені білдіреді?

Күнді инвестициялау және қабылдау қайнау нүктесіне жетеді

Өзгеріс алдымен баяу болады, содан кейін кенеттен бәрі басқаша болады.

Кейбір адамдар күн энергиясын өндіру туралы ойлаған кезде, олар әлі күнге дейін елдің кейбір шалғай аймағындағы шөл далада жүздеген, мүмкін мыңдаған күн панельдері кілемделген дербес күн электр станциялары туралы ойлайды. Әділдік үшін, мұндай қондырғылар біздің болашақ энергетикалық қоспамызда үлкен рөл атқарады, әсіресе құбырдағы инновациялар түрімен.

Екі жылдам мысал: Келесі онжылдықта біз күн батареясының технологиясы оның қабілетін арттыратынын көреміз күн сәулесін 25 пайыздан 50 пайызға дейін энергияға айналдырады. Сонымен қатар, IBM сияқты ірі ойыншылар нарыққа күн коллекторларымен шығады 2,000 күннің қуатын ұлғайту.

Бұл инновациялар перспективалы болғанымен, олар біздің энергетикалық жүйеміздің дамитынының бір бөлігін ғана білдіреді. Энергетиканың болашағы орталықсыздандыру, демократияландыру, халыққа билік ету. (Иә, мен мұның қаншалықты ақсап тұрғанын түсіндім. Онымен күресіңіз.)

Бұл дегеніміз, электр энергиясын өндіруді коммуналдық қызметтер арасында орталықтандырудың орнына, электр энергиясы пайдаланылатын жерде: үйде көбірек өндіріле бастайды. Болашақта күн энергиясы адамдарға электр қуатын жергілікті коммуналдық қызметтен алғанға қарағанда арзанырақ бағамен өндіруге мүмкіндік береді. Шын мәнінде, бұл қазірдің өзінде болып жатыр.

Австралияның Квинсленд штатында, электр энергиясының бағасы нөлге жуық төмендеді 2014 жылдың шілдесінде. Әдетте баға бір мегаватт сағатына 40-50 доллар шамасында ауытқиды, сонда не болды?

Күн болды. Төбедегі күн, дәлірек айтсақ. Квинсленд штатындағы 350,000 1,100 ғимараттың төбесінде күн батареялары бар, олар бірге XNUMX мегаватт электр энергиясын өндіреді.

Сонымен қатар, дәл осындай жағдай Еуропаның үлкен аймақтарында (Германия, Испания және Португалия, әсіресе) орын алуда, мұнда күн сәулесі дәстүрлі коммуналдық қызметтермен жұмыс істейтін тұрғын үй электр қуатының орташа бағасымен «торлық паритетке» (бірдей бағамен) жетті. Франция тіпті заң шығарды коммерциялық аймақтардағы барлық жаңа ғимараттардың төбесі зауыттық немесе күн сәулесінен алынатын шатырлармен салынуы керек. Кім біледі, бәлкім, осындай заң бір күні тұтас ғимараттар мен зәулім ғимараттардың терезелерін мөлдір күн панельдерімен алмастыратынын көреді - иә, күн панелінің терезелері!

Бірақ осының бәрінен кейін де күн энергиясы осы революцияның үштен бірі ғана.

Батареялар, енді сіздің ойыншық көлігіңіз үшін ғана емес

Күн панельдері дамуда жаңғыруды және кең ауқымды инвестицияны бастан кешіргені сияқты, батареялар да солай. Әртүрлі инновациялар (мысалы. бір, екі, үш) оларды арзанырақ, кішірейтетін, қоршаған ортаға зиянсыз және ең бастысы, үлкен көлемдегі қуатты ұзақ уақыт сақтауға мүмкіндік беру үшін желіге қосылып отыр. Бұл ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық инвестициялардың себебі анық: батареялар күн сәулесі түспеген кезде пайдалану үшін күн жинайтын энергияны сақтауға көмектеседі.

Шындығында, сіз Тесланың жақында дебют жасаған кезде үлкен шашырау жасағаны туралы естіген шығарсыз Tesla қуат көзі, 10 киловатт сағатқа дейін энергияны сақтай алатын қолжетімді тұрмыстық батарея. Мұндай аккумуляторлар үй шаруашылығына толығымен желіден шығу мүмкіндігін береді (олар сонымен қатар шатырдағы күн энергиясына инвестициялау керек болса) немесе желі үзілістері кезінде оларды резервтік қуатпен қамтамасыз етеді.

Күнделікті үй шаруашылығына арналған батареяның басқа артықшылықтары жергілікті электр желісіне қосылуды таңдайтын, әсіресе электр қуатының динамикалық бағасы бар үй шаруашылықтары үшін әлдеқайда төмен қуат төлемін қамтиды. Себебі күндізгі уақытта электр энергиясының бағасы төмен болған кезде энергияны жинау және сақтау үшін энергияны пайдалануды реттей аласыз, содан кейін түнде электр энергиясы қымбаттаған кезде батареядан тұрмыстық қуат алу арқылы желіден шыға аласыз. Мұны істеу сонымен қатар үйіңізді әлдеқайда жасыл етеді, өйткені түнде энергия ізін азайту әдетте көмір сияқты лас отыннан пайда болатын энергияны ығыстырады.

Бірақ аккумуляторлар қарапайым үй иесі үшін ойынды өзгертіп қана қоймайды; ірі кәсіпорындар мен коммуналдық кәсіпорындар да өздерінің өнеркәсіптік аккумуляторларын орнатуды бастады. Іс жүзінде олар барлық батарея қондырғыларының 90 пайызын құрайды. Олардың аккумуляторларды пайдалану себебі негізінен қарапайым үй иесімен бірдей: бұл оларға күн, жел және су толқыны сияқты жаңартылатын көздерден энергия жинауға мүмкіндік береді, содан кейін бұл энергияны кешке босатып, процесте энергия желісінің сенімділігін арттырады.

Міне, біз энергетикалық революциямыздың үшінші бөлігіне келдік.

Энергетикалық Интернеттің өсуі

Жаңартылатын энергия көздері (әсіресе күн) энергияны тәулік бойы өндіре алмайтындықтан, оларға ауқымды инвестицияға сенуге болмайды деп айтатын жаңартылатын энергияның қарсыластары үнемі итермелейтін дәлел бар. Сондықтан күн сәулесі түспеген кезде бізге көмір, газ немесе ядро ​​сияқты дәстүрлі «негізгі жүктеме» қуат көздері қажет.

Дәл сол сарапшылар мен саясаткерлер көмір, газ немесе атом станцияларының ақаулы бөлшектерге немесе жоспарлы жөндеуге байланысты үнемі тоқтап тұратынын айта алмайды. Бірақ олар істегенде, олар қызмет көрсететін қалалардың шамдарын міндетті түрде өшірмейді. Бізде ұлттық энергетикалық желі деген нәрсе бар. Бір зауыт тоқтап қалса, көрші зауыттың энергиясы қаланың электр энергиясына деген қажеттілігін лезде толтырады.

Кейбір кішігірім жаңартулармен сол желі жаңартылатын көздер пайдаланатын болады, осылайша бір аймақта күн сәулесі шықпаса немесе жел соқпаса, энергияның жоғалуы жаңартылатын көздер электр энергиясын өндіретін басқа аймақтардан өтелуі мүмкін. Жоғарыда аталған өнеркәсіптік өлшемді батареяларды пайдалану арқылы біз кешке шығару үшін күндізгі жаңартылатын энергияның үлкен көлемін арзанға сақтай аламыз. Бұл екі нүкте жел мен күн дәстүрлі базалық қуат көздерімен тең дәрежеде сенімді қуат көлемін қамтамасыз ете алатынын білдіреді.

Жаңартылатын энергия көздерінің отандық және өнеркәсіптік ауқымдағы саудасының бұл жаңа желісі болашақ «энергетикалық интернетті» құрайды - динамикалық және өзін-өзі реттейтін жүйе (интернеттің өзі сияқты) көптеген табиғи апаттар мен лаңкестік шабуылдарға қарсы иммунитеті бар, сонымен бірге басқарылмайды. кез келген монополия арқылы.

Күннің соңында жаңартылатын қуат пайда болады, бірақ бұл жеке мүдделер күрессіз төмендемейді дегенді білдірмейді.

Күн коммуналдық қызметшілердің түскі асын жейді

Бір қызығы, электр қуаты үшін көмір жағу тегін болса да (бұл негізінен әлемдегі ең ірі көмір экспорттаушылардың бірі Австралияда) электр станциясын ұстау және пайдалану, содан кейін оның электр энергиясын жүздеген мильге тасымалдау үшін әлі де ақша талап етеді. үйіңізге жету үшін электр желілері. Барлық осы инфрақұрылым сіздің электр энергияңыздың үлкен бөлігін құрайды. Міне, сондықтан сіз жоғарыда оқыған Квинсленд тұрғындарының көпшілігі үйде электр энергиясын өндіру арқылы бұл шығындардан бас тартуды таңдады -бұл тек арзан нұсқа.

Бұл күн құнының артықшылығы бүкіл әлем бойынша қала маңындағы және қала аймақтарында жылдамдайтындықтан, көбірек адамдар жергілікті энергия желілерінен ішінара немесе толық бас тартады. Бұл қолданыстағы коммуналдық инфрақұрылымды ұстау шығындарын аз және аз адамдар көтеретінін білдіреді, бұл ай сайынғы электр энергиясы төлемдерін көтеруі мүмкін және «күн энергиясын кеш қолданушыларға» күн энергиясына инвестициялау үшін одан да үлкен қаржылық ынталандыру жасайды. Бұл коммуналдық компанияларды түнде тоқтатпайтын келе жатқан өлім спиралы.

Осы жүк пойызының зарядталғанын көріп, кейбір артта қалған коммуналдық компаниялар бұл үрдіспен қанды аяғына дейін күресуді жөн көрді. Олар үй иелеріне артық күн энергиясын қайтадан желіге сатуға мүмкіндік беретін «таза есептеу» саясатын өзгертуге немесе тоқтатуға лобби жасады. Басқалары заң шығарушыларды тарту үшін жұмыс істеп жатыр күн қондырғыларына қосымша ақыларды бекіту, ал басқалары жұмыс істеп жатыр жаңартылатын және тиімді энергия талаптарын тоқтатыңыз немесе азайтыңыз олардың кездесуі заңдастырылды.

Негізінен, коммуналдық компаниялар үкіметтерді өз жұмыстарын субсидиялауға және кейбір жағдайларда жергілікті энергетикалық желілердегі монополияларын заңдастыруға тырысады. Бұл әрине капитализм емес. Сондай-ақ үкіметтер өндірістерді олардың орнын басатын әлеуеті бар (және жұртшылықтың іске қосылуына пайдасын тигізетін) бұзылатын және жоғары жаңа технологиялардан (яғни күн және басқа да жаңартылатын қуат көздерінен) қорғау бизнесімен айналыспауы керек.

Күн және басқа жаңартылатын қуат көздерінің дамуын бәсеңдету үшін қомақты қаражат лоббиге жұмсалғанымен, ұзақ мерзімді тенденциялар бекітілген: күн және жаңартылатын қуаттар коммуналдық қызметтердің түскі асын жеуге арналған. Сондықтан болашақты ойлайтын коммуналдық кәсіпорындар басқаша әрекет етуде.

Ескі дүниенің коммуналдық қызметтері жаңа әлемдік энергетикалық тәртіпті басқаруға көмектеседі

Көптеген адамдар электр желісінен толығымен ажыратылуы екіталай болса да, кім біледі, сіздің болашақ ұлыңыз мас күйінде сіздің Tesla көлігіңізді гаражыңыздағы үй батареясына айдаған кезде не болатынын кім біледі - көптеген адамдар жергілікті энергия желілерін әр онжылдықта азырақ пайдалана бастайды. .

Қабырғадағы жазумен бірнеше коммуналдық кәсіпорындар болашақта жаңартылатын және таратылатын энергия желісінде көшбасшы болуға шешім қабылдады. Мысалы, бірқатар еуропалық коммуналдық қызметтер ағымдағы пайдасының бір бөлігін күн, жел және су толқыны сияқты жаңартылатын энергия көздерінің жаңа инфрақұрылымына инвестициялауда. Бұл коммуналдық қызметтер қазірдің өзінде инвестициядан пайда көрді. Таратылған жаңартылатын қуат көздері сұраныс жоғары болған жаздың ыстық күндерінде электр желілеріндегі жүктемені төмендетуге көмектесті. Жаңартылатын көздер сонымен қатар коммуналдық кәсіпорындардың жаңа және қымбат орталықтандырылған электр станциялары мен электр беру желілеріне инвестициялау қажеттілігін азайтады.

Басқа коммуналдық компаниялар таза энергия жеткізушілерінен энергия қызметтерін жеткізушілерге айналу жолын одан әрі іздейді. Күн энергиясы жүйелерін жобалайтын, қаржыландыратын және орнататын SolarCity стартапы өз жұмысын бастады. қызмет көрсету үлгісіне көшу олар адамдардың үй батареяларына иелік ететін, оларға қызмет көрсететін және басқаратын жерде.

Бұл жүйеде тұтынушылар үйінде күн панельдері мен үй аккумуляторын орнату үшін ай сайын төлем төлейді (әлеуетті түрде гипер-жергілікті қауымдастық энергетикалық желісіне (микрогридтер) қосылуы мүмкін), содан кейін үйдегі энергияны қызметтік мекеме басқарады. Тұтынушылар тек пайдаланатын энергиясы үшін ғана төлейтін болады, ал қарапайым энергия тұтынушылары олардың энергия төлемдері қысқартылғанын көреді. Олар тіпті үйлері өндіретін артық энергияны электр қуатын көбірек қажет ететін көршілерін қуаттандыру үшін пайдалану арқылы пайда табуы мүмкін.

Тегін, шексіз, таза энергия шын мәнінде нені білдіреді

2050 жылға қарай әлемнің көп бөлігі ескірген энергетикалық желілер мен электр станцияларын толығымен ауыстыруы керек. Бұл инфрақұрылымды арзанырақ, таза және энергияны барынша арттыратын жаңартылатын қуат көздерімен ауыстырудың қаржылық мағынасы бар. Бұл инфрақұрылымды жаңартылатын көздермен ауыстыру оны дәстүрлі қуат көздерімен алмастырумен бірдей болса да, жаңартылатын көздер бәрібір ұтады. Бұл туралы ойланыңыз: дәстүрлі, орталықтандырылған қуат көздерінен айырмашылығы, таратылған жаңартылатын қуаттар лаңкестік шабуылдардан туындайтын ұлттық қауіпсіздік қатерлері, лас отынды пайдалану, жоғары қаржылық шығындар, климат пен денсаулыққа қолайсыз әсерлер және кең ауқымды әсерлердің осалдығы сияқты бірдей теріс жүкті көтермейді. өшірулер

Энергия тиімділігі мен жаңартылатын көздерге салынған инвестициялар өнеркәсіптік әлемді көмір мен мұнайдан айыруға, үкіметтерге триллиондаған доллар үнемдеуге, жаңартылатын және смарт желілерді орнатудағы жаңа жұмыс орындары арқылы экономиканы дамытуға және көміртегі шығарындыларын шамамен 80 пайызға азайтуға мүмкіндік береді.

Осы жаңа энергетикалық дәуірге қадам басқан кезде, біз мына сұрақты қоюымыз керек: шексіз энергиясы бар әлем шынымен қалай көрінеді? Бұл біздің экономикамызға қалай әсер етеді? Біздің мәдениет? Біздің өмір салтымыз? Жауап: сіз ойлағаннан да көп.

Біз бұл жаңа дүниенің қандай болатынын «Энергия болашағы» сериясының соңында зерттейміз, бірақ алдымен болашағымызды қуаттайтын жаңартылатын және қалпына келмейтін энергияның басқа түрлерін атап өтуіміз керек. Келесі: Торий мен Фьюжн энергиясына қарсы жаңартылатын қуат көздері: энергияның болашағы P5.

ЭНЕРГИЯ СЕРИЯЛАРЫ СІЛТЕМЕЛЕРІНІҢ БОЛАШАҒЫ

Көміртегі энергиясы дәуірінің баяу өлімі: P1 энергиясының болашағы

Май! Жаңартылатын дәуірдің триггері: P2 энергиясының болашағы

Электромобильдің өрлеуі: P3 энергиясының болашағы

Торий мен Фьюжн энергиясының қойылмалы таңбаларына қарсы жаңартылатын қуат көздері: энергияның болашағы P5

Энергияға бай әлемдегі біздің болашағымыз: Энергия болашағы P6