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태양 에너지와 에너지 인터넷의 부상: 에너지의 미래 P4

David Tal, 발행인, 미래학자
@DavidTalWrites
링크드인

화, 09 / 15 / 2020 - 10 : 00

우리는 가을에 대해 이야기했습니다. 더러운 에너지. 우리는 에 대해 이야기했습니다. 기름의 끝. 그리고 우리는 전기 자동차. 다음으로 우리는 이러한 모든 추세의 원동력에 대해 이야기할 것입니다. 그리고 이는 불과 XNUMX~XNUMX년 안에 우리가 알고 있는 세상을 변화시킬 것입니다.

거의 무료이며 무한하며 깨끗하고 재생 가능한 에너지입니다.

그것은 일종의 큰 문제입니다. 이것이 바로 이 시리즈의 나머지 부분에서 인류를 에너지 취약성에서 에너지가 풍부한 세계로 전환하는 추세와 기술을 다루면서 이것이 우리 경제, 세계 정치 및 일상 생활에 미칠 영향을 다루는 이유입니다. 이것은 꽤 머리가 아픈 일이라는 것을 압니다. 그러나 걱정하지 마십시오. 제가 안내하는 동안 너무 빨리 걷지 않을 것입니다.

거의 무료이고 무한하며 깨끗하고 재생 가능한 에너지의 가장 분명한 형태인 태양열 발전부터 시작하겠습니다.

솔라: 흔들리는 이유와 피할 수 없는 이유

이제 우리는 태양광 발전의 모든 것에 대해 잘 알고 있습니다. 우리는 기본적으로 큰 에너지 흡수 패널을 가져와 태양광을 사용 가능한 전기로 변환하는 것을 목표로 태양계에서 가장 큰 핵융합로(태양) 쪽으로 향하게 합니다. 자유롭고 무한하며 깨끗한 에너지. 놀라운 소리! 그렇다면 기술이 발명된 후 수십 년 전에 태양광이 이륙하지 못한 이유는 무엇입니까?

글쎄요, 정치와 값싼 석유에 대한 우리의 사랑은 차치하고, 주요 걸림돌은 비용이었습니다. 특히 석탄이나 석유를 태우는 것과 비교하여 태양열을 사용하여 많은 양의 전기를 생성하는 것은 어리석게도 비쌌습니다. 그러나 항상 그렇듯이 상황이 바뀌고 이 경우 더 나은 방향으로 바뀝니다.

아시다시피, 태양열 및 탄소 기반 에너지원(석탄 및 석유와 같은)의 주요 차이점은 하나는 기술이고 다른 하나는 화석 연료라는 것입니다. 기술이 향상되면 더 저렴해지고 시간이 지남에 따라 더 큰 수익을 얻을 수 있습니다. 반면 화석 연료의 경우 대부분의 경우 가치가 상승하고 정체되고 변동성이 커지며 시간이 지나면서 결국 하락합니다.

이 관계는 2000년대 초반부터 너무나 분명하게 나타났습니다. 태양광 기술은 비용이 급격히 감소하면서(지난 75년 동안에만 2020%) 효율적으로 생성하는 전력량이 급증했습니다. 2030년까지 태양 에너지는 보조금 없이도 화석 연료와 가격 경쟁력을 갖게 될 것입니다. 2000년까지 태양 에너지 비용은 화석 연료가 수행하는 비용의 극히 일부에 불과하며 더 효율적으로 작동할 것입니다. 한편, 석유는 석탄과 같은 화석 연료 발전소의 건설 및 유지 비용(재정 및 환경)과 함께 XNUMX년대의 대부분을 통해 비용이 폭발적으로 증가했습니다.

미래학자 레이 커즈와일(Ray Kurzweil)은 태양열 추세선을 따르면 태양열이 100년 이내에 오늘날의 에너지 수요를 30% 충족할 수 있다고 예측했습니다. 이미 태양광 발전량은 지난 XNUMX년 동안 XNUMX년마다 두 배로 증가했습니다. 마찬가지로, 국제에너지기구 예측 태양(태양열)이 2050년까지 세계에서 가장 큰 전력원이 될 것이며, 이는 다른 모든 형태의 화석 연료와 재생 가능 연료를 합친 것보다 훨씬 앞선 것입니다.

우리는 화석 연료 에너지를 아무리 많이 사용하더라도 재생 가능 에너지는 여전히 저렴할 수 있는 시대에 들어서고 있습니다. 그렇다면 이것이 현실 세계에서 의미하는 바는 무엇입니까?

끓는점에 도달한 태양광 투자 및 채택

변화는 처음에는 천천히 다가온다가 갑자기 모든 것이 달라질 것입니다.

일부 사람들은 태양광 발전을 생각할 때 여전히 수백, 어쩌면 수천 개의 태양 전지 패널이 국가의 외딴 지역에 있는 거대한 사막을 덮고 있는 독립형 태양광 발전소를 생각합니다. 공정하게 말하면, 그러한 설비는 특히 파이프라인을 따라 오는 종류의 혁신과 함께 우리의 미래 에너지 믹스에서 절대적으로 큰 역할을 할 것입니다.

두 가지 간단한 예: 향후 XNUMX년 동안 우리는 태양 전지 기술이 햇빛을 25%에서 거의 50%로 에너지로 변환. 한편 IBM과 같은 더 큰 업체는 태양열 집열기로 시장에 진입할 것입니다. 2,000개의 태양의 힘을 확대하다.

이러한 혁신은 유망하지만 우리의 에너지 시스템이 발전할 것의 일부에 불과합니다. 에너지의 미래는 분권화, 민주화, 사람들에 대한 권력에 관한 것입니다. (예, 그것이 얼마나 절박하게 들렸는지 이해합니다. 처리하십시오.)

이것이 의미하는 바는 전력 생산이 유틸리티 사이에서 중앙 집중화되는 대신 점점 더 많은 전력이 사용되는 곳, 즉 가정에서 생성되기 시작한다는 것입니다. 미래에 태양열은 사람들이 지역 유틸리티에서 전기를 얻는 것보다 저렴한 비용으로 자신의 전기를 생산할 수 있도록 할 것입니다. 사실 이것은 이미 일어나고 있습니다.

호주 퀸즐랜드에서는 전기 가격이 거의 XNUMX으로 떨어졌습니다. 일반적으로 가격은 메가와트시당 약 $2014-$40입니다. 그렇다면 무슨 일이 일어났습니까?

태양이 일어났다. 정확히는 옥상 태양광. 퀸즐랜드의 350,000개 건물에는 옥상 태양광 패널이 있으며 함께 1,100메가와트의 전기를 생성합니다.

한편 유럽의 넓은 지역(특히 독일, 스페인, 포르투갈)에서도 동일한 현상이 발생하고 있습니다. 이 지역에서는 주거용 규모의 태양광이 전통적인 유틸리티에 의해 구동되는 평균 주거용 전기 가격으로 "그리드 패리티"(비용 동일)에 도달했습니다. 프랑스도 입법화 상업 지역의 모든 새 건물은 식물 또는 태양열 지붕으로 지어집니다. 누가 알겠습니까? 비슷한 법안이 언젠가는 건물 전체와 고층 빌딩의 창문이 투명한 태양 전지판으로 대체되는 것을 보게 될 것입니다. 예, 태양 전지판 창!

그러나 이 모든 후에도 태양광 발전은 여전히 이 혁명의 XNUMX분의 XNUMX에 불과합니다.

배터리, 더 이상 장난감 자동차용이 아닙니다.

태양광 패널이 개발과 대규모 투자의 르네상스를 경험한 것처럼 배터리도 마찬가지입니다. 다양한 혁신(ex. 한, 두, 세)는 더 저렴하고, 더 작고, 더 환경 친화적으로 만들고, 가장 중요한 것은 방대한 양의 전력을 훨씬 더 오래 저장할 수 있도록 하기 위해 온라인에 등장하고 있습니다. 이러한 R&D 투자의 이유는 분명합니다. 배터리는 태양이 빛나지 않을 때 사용하기 위해 태양열이 수집한 에너지를 저장하는 데 도움이 됩니다.

사실 테슬라가 최근에 데뷔했을 때 큰 인기를 얻었다는 이야기를 들어보셨을 것입니다. 테슬라 파워 월, 최대 10킬로와트 시간의 에너지를 저장할 수 있는 저렴한 가정용 배터리. 이와 같은 배터리를 사용하면 가정에서 전력망을 완전히 차단하거나(옥상 태양열에도 투자해야 함) 전력망 중단 시 백업 전력을 제공할 수 있습니다.

일상적인 가정을 위한 다른 배터리 이점으로는 지역 전력망에 계속 연결되어 있는 가정, 특히 동적인 전기 요금이 부과되는 가정을 위한 훨씬 낮은 에너지 비용이 있습니다. 전기 요금이 저렴한 낮에는 에너지 사용량을 조정하여 에너지를 수집 및 저장하고 전기 요금이 상승하는 밤에는 배터리에서 가정용 전력을 끌어와서 그리드를 끌 수 있기 때문입니다. 이렇게 하면 밤에 에너지 발자국을 줄이면 석탄과 같은 더러운 연료에서 일반적으로 생성되는 에너지가 대체되기 때문에 집을 훨씬 더 친환경적으로 만들 수 있습니다.

그러나 배터리는 일반 주택 소유자에게 게임 체인저가 아닙니다. 대기업과 유틸리티도 자체적으로 산업용 크기의 배터리를 설치하기 시작했습니다. 실제로 모든 배터리 설치의 90%를 차지합니다. 배터리를 사용하는 이유는 일반 주택 소유자와 거의 동일합니다. 즉, 태양열, 풍력 및 조력과 같은 재생 가능한 소스에서 에너지를 수집한 다음 저녁에 해당 에너지를 방출하여 그 과정에서 에너지 그리드 신뢰성을 향상시킵니다.

그것이 우리가 에너지 혁명의 세 번째 부분에 도달하는 곳입니다.

에너지 인터넷의 부상

재생에너지(특히 태양광)는 24시간 에너지를 생산할 수 없기 때문에 대규모 투자를 신뢰할 수 없다는 재생에너지 반대론자들이 계속 밀어붙이는 이 주장이 있습니다. 그래서 태양이 빛나지 않을 때 석탄, 가스 또는 원자력과 같은 전통적인 "기저부하" 에너지원이 필요합니다.

그러나 같은 전문가와 정치가들이 언급하지 않는 것은 석탄, 가스 또는 원자력 발전소가 부품 결함이나 계획된 유지 보수로 인해 항상 정지된다는 것입니다. 그러나 그들이 할 때 그들이 봉사하는 도시의 불을 반드시 끄지는 않습니다. 국가 에너지 그리드라는 것이 있습니다. 한 발전소가 중단되면 이웃 발전소의 에너지가 즉시 느슨한 부분을 채워 도시의 전력 수요를 뒷받침합니다.

약간의 업그레이드를 통해 동일한 그리드를 재생 가능 에너지가 사용하므로 한 지역에서 태양이 빛나지 않거나 바람이 불지 않을 때 재생 가능 에너지가 전기를 생성하는 다른 지역에서 전력 손실을 보상할 수 있습니다. 그리고 위에서 언급한 산업용 크기의 배터리를 사용하면 낮에 막대한 양의 재생 가능 에너지를 저렴하게 저장하여 저녁에 방출할 수 있습니다. 이 두 가지 점은 풍력과 태양열이 기존의 기저부하 에너지원과 동등한 안정적인 양의 전력을 제공할 수 있음을 의미합니다.

재생 에너지의 국내 및 산업 규모 거래의 이 새로운 네트워크는 미래의 "에너지 인터넷"을 구성할 것입니다. 이는 인터넷 자체와 마찬가지로 대부분의 자연 재해 및 테러 공격에 면역이면서도 통제되지 않는 역동적이고 자율적인 시스템입니다. 누구에게나 독점으로.

하루가 끝나면 재생 가능한 전력이 발생하지만 이것이 기득권이 싸움 없이 무너지지 않는다는 것을 의미하지는 않습니다.

솔라는 유틸리티의 점심을 먹는다

흥미롭게도 전기를 만들기 위해 석탄을 태우는 것이 무료였더라도(대부분 세계 최대 석탄 수출국 중 하나인 호주의 경우) 발전소를 유지 관리하고 운영한 다음 수백 마일에 걸쳐 전기를 운송하는 데 여전히 비용이 듭니다. 집에 도달하는 전력선. 이 모든 인프라가 전기 요금의 많은 부분을 차지합니다. 이것이 바로 위에서 읽은 퀸즐랜드 주민들 중 많은 사람들이 집에서 자체 전기를 생산하여 이러한 비용을 회피하기로 선택한 이유입니다.그것은 단지 더 저렴한 옵션입니다.

이 태양열 비용 이점이 전 세계 교외 및 도시 지역으로 가속화됨에 따라 더 많은 사람들이 지역 에너지 그리드의 일부 또는 전체를 선택하지 않을 것입니다. 즉, 기존 유틸리티 인프라를 유지 관리하는 비용이 점점 더 적은 사람들이 부담하게 되어 잠재적으로 월별 전기 요금이 인상되고 "늦은 태양광 채택자"가 마침내 태양열에 투자할 수 있는 더 큰 재정적 인센티브를 창출할 수 있습니다. 이것은 유틸리티 회사를 밤에 잠그는 다가오는 죽음의 나선입니다.

이 화물 열차가 자신의 방식대로 요금을 부과하는 것을 지켜보면서, 좀 더 후진적인 유틸리티 회사 중 일부는 이러한 추세와 피비린내 나는 끝까지 싸우기로 선택했습니다. 그들은 주택 소유자가 초과 태양 에너지를 그리드로 다시 판매할 수 있도록 하는 "순 계량" 정책을 변경하거나 종료하기 위해 로비를 했습니다. 다른 사람들은 국회의원들이 태양광 설비에 대한 추가 요금 승인, 아직 다른 사람들이 작업하는 동안 재생 가능 에너지 및 효율성 에너지 요구 사항 동결 또는 감소 그들은 만나도록 입법화되었습니다.

기본적으로 유틸리티 회사는 정부가 운영에 보조금을 지급하도록 하고 경우에 따라 지역 에너지 네트워크에 대한 독점을 입법화하도록 노력하고 있습니다. 그것은 확실히 자본주의가 아닙니다. 그리고 정부는 산업을 대체할 가능성이 있는(그리고 대중에게 이익이 되는) 파괴적이고 우수한 신기술(예: 태양열 및 기타 재생 가능)로부터 산업을 보호하는 사업을 해서는 안 됩니다.

그러나 엄청난 양의 로비 자금이 태양열 및 기타 재생 에너지의 발전을 늦추기 위해 사용되지만 장기적인 추세선은 고정되어 있습니다. 태양열 및 재생 에너지는 유틸리티의 점심을 먹게 되어 있습니다. 이것이 미래 지향적인 유틸리티 회사가 다른 접근 방식을 취하는 이유입니다.

구세계 유틸리티는 새로운 세계 에너지 질서를 이끄는 데 도움이 됩니다.

대부분의 사람들이 전력망에서 완전히 분리될 가능성은 거의 없지만, 미래의 아들이 술에 취해 Tesla를 차고의 가정용 배터리에 넣으면 어떻게 되는지 알 수 있지만, 대부분의 사람들은 시간이 지날수록 지역 에너지 그리드를 점점 더 적게 사용하기 시작할 것입니다. .

벽에 적힌 글과 함께 일부 유틸리티는 미래의 재생 가능 및 분산 에너지 네트워크의 리더가 되기로 결정했습니다. 예를 들어, 많은 유럽 유틸리티는 현재 이익의 일부를 태양열, 풍력 및 조력과 같은 새로운 재생 에너지 기반 시설에 투자하고 있습니다. 이러한 유틸리티는 이미 투자로부터 이익을 얻었습니다. 분산형 재생 에너지는 수요가 많은 더운 여름날 전력망의 부담을 줄이는 데 도움이 되었습니다. 재생 가능 에너지는 또한 유틸리티가 새롭고 값비싼 중앙 집중식 발전소와 송전선에 투자할 필요성을 줄여줍니다.

다른 유틸리티 회사들은 순수한 에너지 공급자에서 에너지 서비스 공급자로의 전환을 위해 훨씬 더 아래를 바라보고 있습니다. 태양 에너지 시스템을 설계, 자금 조달 및 설치하는 스타트업인 SolarCity는 서비스 기반 모델로의 전환 사람들의 가정용 배터리를 소유, 유지 및 작동하는 곳입니다.

이 시스템에서 고객은 월 사용료를 지불하여 집에 태양광 패널과 가정용 배터리를 설치하고 잠재적으로 하이퍼 로컬 커뮤니티 에너지 그리드(마이크로그리드)에 연결한 다음 유틸리티에서 가정 에너지를 관리합니다. 고객은 사용하는 에너지에 대해서만 비용을 지불할 것이고, 보통의 에너지 사용자는 에너지 요금이 절감되는 것을 보게 될 것입니다. 그들은 가정에서 생산하는 잉여 에너지를 사용하여 전력에 굶주린 이웃에게 전력을 공급함으로써 이익을 얻을 수도 있습니다.

거의 무료이고 무한하며 청정 에너지가 실제로 의미하는 것

2050년까지 전 세계의 많은 지역이 노후화된 에너지 그리드와 발전소를 완전히 교체해야 합니다. 이 인프라를 더 저렴하고 깨끗하며 에너지를 극대화하는 재생 에너지로 교체하는 것은 재정적으로 합리적입니다. 이 인프라를 재생 가능 에너지로 교체하는 비용이 기존 전원으로 교체하는 것과 동일하더라도 재생 가능 에너지는 여전히 승리합니다. 생각해 보십시오: 전통적인 중앙 집중식 전원과 달리 분산형 재생 에너지는 테러 공격으로 인한 국가 안보 위협, 더러운 연료 사용, 높은 재정 비용, 불리한 기후 및 건강 영향, 정전

에너지 효율성 및 재생 가능에 대한 투자는 산업계에서 석탄과 석유를 없애고 정부에서 수조 달러를 절약하며 재생 가능 및 스마트 그리드 설치의 새로운 일자리를 통해 경제를 성장시키고 탄소 배출량을 약 80% 줄일 수 있습니다.

이 새로운 에너지 시대로 들어서면서 우리는 다음과 같은 질문을 던져야 합니다. 무한한 에너지가 있는 세상은 실제로 어떤 모습일까요? 우리 경제에 어떤 영향을 미칠까요? 우리 문화? 우리의 삶의 방식? 답은 생각보다 많습니다.

Future of Energy 시리즈의 끝에서 이 새로운 세상이 어떤 모습일지 살펴보겠지만 먼저 우리의 미래에 동력이 될 수 있는 다른 형태의 재생 가능 및 재생 불가능 에너지에 대해 언급해야 합니다. 다음: 재생 가능 에너지 대 토륨 및 핵융합 에너지 와일드카드: 에너지의 미래 P5.