Saulės energija ir energetinio interneto augimas: energetikos ateitis P4

Mes kalbėjome apie rudenį nešvari energija. Mes kalbėjome apie aliejaus pabaiga. Ir mes ką tik kalbėjome apie kilimą elektra varomos transporto priemonės. Toliau kalbėsime apie visų šių tendencijų varomąją jėgą – ir ji pakeis pasaulį tokį, kokį mes jį žinome, vos per du ar tris dešimtmečius.

Beveik nemokama, neribota, švari, atsinaujinanti energija.

Tai savotiškai didelis reikalas. Štai kodėl likusi šios serijos dalis apims tas tendencijas ir technologijas, kurios pavers žmoniją iš pažeidžiamo energijos į pasaulį, kuriame gausu energijos, kartu apžvelgdamos poveikį, kurį tai turės mūsų ekonomikai, pasaulio politikai ir jūsų kasdieniam gyvenimui. Žinau, tai yra gana svaiginantis dalykas, bet nesijaudinkite, aš nevaikščiosiu per greitai, vesdamas jus per tai.

Pradėkime nuo akivaizdžiausios beveik nemokamos, neribotos, švarios atsinaujinančios energijos formos: saulės energijos.

Saulė: kodėl ji svyruoja ir kodėl tai neišvengiama

Iki šiol visi žinome, kas yra saulės energija: iš esmės paimame dideles energiją sugeriančias plokštes ir nukreipiame jas į didžiausią mūsų saulės sistemos branduolių sintezės reaktorių (saulę), siekdami saulės šviesą paversti tinkama elektros energija. Nemokama, neribota ir švari energija. Skamba nuostabiai! Taigi kodėl saulės energija nepakilo prieš dešimtmečius po to, kai buvo išrasta technologija?

Na, o politika ir mūsų meilės romanas su pigia nafta, pagrindinis kliūtis buvo kaina. Anksčiau buvo kvailai brangu gaminti didelius elektros energijos kiekius naudojant saulės energiją, ypač palyginti su anglies ar naftos deginimu. Tačiau, kaip visada, viskas keičiasi, o šiuo atveju – į gerąją pusę.

Matote, pagrindinis skirtumas tarp saulės ir anglies energijos šaltinių (pvz., anglies ir naftos) yra tas, kad vienas yra technologija, o kitas yra iškastinis kuras. Technologija tobulėja, ji tampa pigesnė ir laikui bėgant suteikia didesnę grąžą; kadangi naudojant iškastinį kurą, daugeliu atvejų jo vertė kyla, sustingsta, tampa nepastovi ir ilgainiui mažėja.

Šie santykiai pernelyg aiškiai susiformavo nuo 2000-ųjų pradžios. Saulės technologijos efektyviai generuojamos energijos kiekis smarkiai išaugo, o jos sąnaudos sumažėjo (vien per pastaruosius penkerius metus 75 proc.). Iki 2020 m. saulės energija taps konkurencinga kainomis su iškastiniu kuru, net ir be subsidijų. Iki 2030 m. saulės energija kainuos nedidelę dalį to, ką daro iškastinis kuras ir veikia efektyviau. Tuo tarpu didžiąją 2000-ųjų dalį naftos kaina smarkiai išaugo, taip pat išlaidos (finansinės ir aplinkosaugos) statant ir prižiūrint iškastinio kuro jėgaines (pvz., anglis).

Jei vadovausimės saulės energijos tendencijomis, futuristas Ray'us Kurzweilas numatė, kad saulės energija 100 procentų šiandienos energijos poreikių patenkins vos per du dešimtmečius. Jau dabar saulės energijos gamyba kas dvejus metus padvigubėjo per pastaruosius 30 metų. Taip pat, Tarptautinė energetikos agentūra prognozavo kad saulė (saulė) taps didžiausiu pasaulyje elektros energijos šaltiniu iki 2050 m., gerokai lenkiančiu visas kitas iškastinio ir atsinaujinančio kuro formas kartu.

Mes įžengiame į amžių, kai nesvarbu, kiek yra iškastinio kuro energijos, atsinaujinanti energija vis tiek bus pigesnė. Taigi, ką tai reiškia realiame pasaulyje?

Saulės investicijos ir pritaikymas pasiekia virimo tašką

Pokyčiai iš pradžių ateis lėtai, paskui staiga viskas bus kitaip.

Kai kurie žmonės galvoja apie saulės energijos gamybą, jie vis dar galvoja apie atskiras saulės elektrines, kuriose šimtai, o gal tūkstančiai saulės baterijų nukloja didžiulę dykumos plotą tam tikroje atokioje šalies dalyje. Tiesą sakant, tokie įrenginiai neabejotinai vaidins svarbų vaidmenį mūsų ateities energijos derinyje, ypač atsižvelgiant į tokias naujoves.

Du trumpi pavyzdžiai: per ateinantį dešimtmetį pamatysime, kaip saulės elementų technologija padidins savo galimybes saulės šviesą paverčia energija nuo 25 procentų iki beveik 50 procentų. Tuo tarpu didesni žaidėjai, tokie kaip IBM, pateks į rinką su saulės kolektoriais, kurie galėtų padidinti 2,000 saulės galią.

Nors šios naujovės yra daug žadančios, jos sudaro tik dalį to, į ką išsivystys mūsų energetikos sistema. Energetikos ateitis yra susijusi su decentralizavimu, demokratizavimu, galia žmonėms. (Taip, aš suprantu, kaip tai skambėjo šlykščiai. Susitvarkyk.)

Tai reiškia, kad užuot centralizuota elektros gamyba tarp komunalinių paslaugų, vis daugiau elektros energijos bus pradėta gaminti ten, kur ji naudojama: namuose. Ateityje saulės energija leis žmonėms gaminti savo elektrą pigiau nei gauti tą elektros energiją iš vietinių komunalinių paslaugų. Tiesą sakant, tai jau vyksta.

Kvinslande, Australijoje, elektros kainos nukrito beveik iki nulio 2014 m. liepos mėn. Paprastai kainos svyruoja apie 40–50 USD už megavatvalandę, taigi, kas atsitiko?

Saulė įvyko. Tiksliau sakant, saulės energija ant stogo. 350,000 1,100 pastatų Kvinslande ant stogų turi saulės baterijas, kurios kartu sukuria XNUMX XNUMX megavatų elektros energijos.

Tuo tarpu tas pats vyksta dideliuose Europos regionuose (ypač Vokietijoje, Ispanijoje ir Portugalijoje), kur gyvenamojo masto saulės energija pasiekė „tinklo paritetą“ (kainuoja tiek pat), o vidutinės gyvenamosios elektros kainos, kurias maitina tradicinės komunalinės paslaugos. Prancūzija netgi priėmė įstatymus kad visi nauji pastatai komercinėse zonose būtų statomi su augalų arba saulės energijos stogais. Kas žino, galbūt pagal įstatymą vieną dieną ištisų pastatų ir dangoraižių langai bus pakeisti skaidriomis saulės baterijomis – taip, saulės kolektorių langai!

Tačiau net ir po viso to saulės energija vis dar sudaro tik trečdalį šios revoliucijos.

Baterijos, nebe tik jūsų žaisliniam automobiliui

Lygiai taip pat kaip saulės baterijų plėtros ir plataus masto investicijų atgimimas, taip ir baterijos. Įvairių naujovių (pvz. vienas, du, trys). Šių investicijų į mokslinius tyrimus ir plėtrą priežastis yra akivaizdi: baterijos padeda kaupti saulės energiją, kurią surenka naudoti, kai saulė nešviečia.

Tiesą sakant, jūs tikriausiai girdėjote apie tai, kad „Tesla“ neseniai debiutavo „Tesla Powerwall“, įperkama buitinė baterija, galinti sukaupti iki 10 kilovatvalandžių energijos. Tokios baterijos suteikia namų ūkiams galimybę visiškai atsijungti nuo tinklo (jei jie taip pat turėtų investuoti į saulės energiją ant stogo) arba tiesiog aprūpinti juos atsargine energija, kai dingsta tinklas.

Kiti baterijų pranašumai, skirti kasdieniam namų ūkiui, yra daug mažesnė sąskaita už energiją tų namų ūkių, kurie pasirenka likti prisijungę prie vietinio elektros tinklo, ypač tiems, kuriems taikoma dinamiška elektros energijos kaina. Taip yra todėl, kad galite reguliuoti energijos suvartojimą, kad rinktumėte ir kauptumėte energiją dienos metu, kai elektros kainos žemos, o naktį, kai elektros kainos pakyla, išjungti elektros tinklą iš akumuliatoriaus. Tai taip pat padarys jūsų namus daug ekologiškesniu, nes sumažinus energijos pėdsaką naktį, išstumiama energija, kurią paprastai generuoja nešvarus kuras, pvz., anglis.

Tačiau baterijos bus ne tik žaidimo keitiklis paprastam namų savininkui; didelės įmonės ir komunalinės įmonės taip pat pradeda montuoti savo pramoninio dydžio baterijas. Tiesą sakant, jie sudaro 90 procentų visų akumuliatorių įrenginių. Priežastis, kodėl jie naudoja baterijas, iš esmės yra tokia pati, kaip ir paprastų namų savininkų: tai leidžia rinkti energiją iš atsinaujinančių šaltinių, pvz., saulės, vėjo ir potvynių, o vakare tą energiją išleisti, o tai pagerina energijos tinklo patikimumą.

Štai čia mes priėjome prie trečiosios mūsų energijos revoliucijos dalies.

Energetinio interneto atsiradimas

Šį argumentą nuolat stumia atsinaujinančios energijos oponentai, teigiantys, kad kadangi atsinaujinantys šaltiniai (ypač saulės) negali gaminti energijos 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę, jiems negalima patikėti didelių investicijų. Štai kodėl mums reikia tradicinių „bazinės apkrovos“ energijos šaltinių, tokių kaip anglis, dujos ar branduolinė energija, kai saulė nešviečia.

Tačiau tie patys ekspertai ir politikai nepaminėjo, kad anglies, dujų ar atominės elektrinės nuolat išjungiamos dėl sugedusių dalių ar planuojamos priežiūros. Tačiau kai jie tai daro, jie nebūtinai išjungia apšvietimą miestuose, kuriuose aptarnauja. Mes turime tai, kas vadinama nacionaliniu energijos tinklu. Jei viena elektrinė išsijungia, energija iš kaimyninės elektrinės akimirksniu nutrūksta, o tai užtikrina miesto energijos poreikį.

Atlikus kai kuriuos nedidelius atnaujinimus, tą patį tinklą naudos atsinaujinantys energijos šaltiniai, kad kai viename regione nešviečia saulė arba nepučia vėjas, energijos praradimą būtų galima kompensuoti kituose regionuose, kuriuose elektra gaminama iš atsinaujinančių šaltinių. O naudojant aukščiau paminėtas pramoninio dydžio baterijas, galėtume pigiai sukaupti didžiulius kiekius atsinaujinančios energijos per dieną, kad ją būtų galima išleisti vakare. Šie du taškai reiškia, kad vėjo ir saulės energija gali užtikrinti patikimą energijos kiekį, lygų su tradiciniais bazinės apkrovos energijos šaltiniais.

Šis naujas vidaus ir pramoninio masto prekybos atsinaujinančia energija tinklas sudarys ateities „energijos internetą“ – dinamišką ir savireguliuojančią sistemą, kuri (kaip ir pats internetas) yra atspari daugumai stichinių nelaimių ir teroristinių išpuolių, tačiau taip pat nėra kontroliuojama. bet kurio monopolio.

Galų gale, atsinaujinanti energija atsiras, tačiau tai nereiškia, kad interesai nesugrius be kovos.

Saulė valgo komunalinių paslaugų pietus

Juokinga, kad net jei anglies deginimas elektros energijai gauti buvo nemokamas (tai dažniausiai daroma Australijoje, vienoje didžiausių pasaulyje anglies eksportuotojų), jėgainės priežiūra ir eksploatavimas vis tiek kainuoja, o paskui elektrą transportuoti šimtus mylių. elektros linijų, kad pasiektų jūsų namus. Visa ši infrastruktūra sudaro didelę jūsų sąskaitos už elektrą dalį. Štai kodėl tiek daug Queenslander gyventojų, apie kuriuos skaitėte aukščiau, nusprendė išvengti šių išlaidų ir patys gamins elektrą namuose –tai tik pigiausias variantas.

Kadangi šis saulės energijos sąnaudų pranašumas didėja visame pasaulyje priemiesčiuose ir miestuose, daugiau žmonių iš dalies arba visiškai atsisakys vietinių energijos tinklų. Tai reiškia, kad esamos komunalinių paslaugų infrastruktūros priežiūros išlaidas padengs vis mažiau žmonių, todėl gali padidėti mėnesio sąskaitos už elektrą ir sukurti dar didesnę finansinę paskatą „vėlyviesiems saulės energijos naudotojams“ pagaliau investuoti į saulės energiją. Tai ateinanti mirties spiralė, dėl kurios komunalinių paslaugų įmonės nemiega naktimis.

Kai kurios labiau atsilikusios komunalinių paslaugų įmonės, stebėdamos, kaip šis krovininis traukinys skraido, nusprendė kovoti su šia tendencija iki kruvinos pabaigos. Jie užsiima lobizmu, kad pakeistų arba nutrauktų „grynojo matavimo“ politiką, leidžiančią namų savininkams parduoti saulės energijos perteklių atgal į tinklą. Kiti stengiasi pritraukti įstatymų leidėjus patvirtinti priemokas už saulės energijos įrenginius, o kiti dirba įšaldyti arba sumažinti atsinaujinančios energijos ir efektyvaus energijos poreikį Jie buvo įstatymiškai priimti susitikti.

Iš esmės komunalinių paslaugų įmonės bando priversti vyriausybes subsidijuoti jų veiklą ir kai kuriais atvejais įteisinti savo monopolijas vietiniuose energijos tinkluose. Tai tikrai ne kapitalizmas. Ir vyriausybės neturėtų siekti apsaugoti pramonės šakų nuo žlugdančių ir geresnių naujų technologijų (ty saulės energijos ir kitų atsinaujinančių energijos šaltinių), kurios gali jas pakeisti (ir būti naudingos visuomenei).

Tačiau nors didžiulės lobizmo pinigų sumos išleidžiamos bandant sulėtinti saulės ir kitų atsinaujinančių energijos šaltinių pažangą, ilgalaikės tendencijos yra fiksuotos: saulės energija ir atsinaujinantys energijos šaltiniai bus skirti komunalinių paslaugų pietums. Štai kodėl į ateitį žiūrinčios komunalinių paslaugų įmonės laikosi kitokio požiūrio.

Senojo pasaulio komunalinės paslaugos padeda vadovauti naujajai pasaulio energetikos tvarkai

Nors mažai tikėtina, kad dauguma žmonių visiškai atsijungs nuo elektros tinklo – kas žino, kas atsitiks, kai tavo būsimas sūnus girtas įvarys jūsų Teslą į namo akumuliatorių jūsų garaže – dauguma žmonių su kiekvienu dešimtmečiu vis rečiau naudos savo vietinius energijos tinklus. .

Su užrašu ant sienos kelios komunalinės įmonės nusprendė tapti ateities atsinaujinančios ir paskirstytos energijos tinklo lyderiais. Pavyzdžiui, daugelis Europos komunalinių paslaugų investuoja dalį savo dabartinio pelno į naują atsinaujinančios energijos infrastruktūrą, pvz., saulės, vėjo ir potvynių energiją. Šios komunalinės įmonės jau gavo naudos iš savo investicijų. Paskirstytos atsinaujinančios energijos šaltiniai padėjo sumažinti elektros tinklų apkrovą karštomis vasaros dienomis, kai buvo didelė paklausa. Atsinaujinantys energijos šaltiniai taip pat mažina komunalinių paslaugų poreikį investuoti į naujas ir brangias centralizuotas elektrines ir perdavimo linijas.

Kitos komunalinių paslaugų įmonės ieško dar toliau, siekdamos pereiti iš vien energijos tiekėjų į energijos paslaugų teikėjus. „SolarCity“ – startuolis, kuris projektuoja, finansuoja ir diegia saulės energijos sistemas pereiti prie paslaugomis pagrįsto modelio kur jie valdo, prižiūri ir eksploatuoja žmonių namų baterijas.

Šioje sistemoje klientai moka mėnesinį mokestį už tai, kad jų namuose būtų įrengtos saulės baterijos ir namo baterija – potencialiai prijungtos prie vietinės bendruomenės energijos tinklo (mikrotinklų), o tada jų namų energiją valdys komunalinė įmonė. Klientai mokėtų tik už sunaudotą energiją, o kukliems energijos vartotojams bus sumažintos sąskaitos už energiją. Jie netgi gali užsidirbti naudos iš savo namų pagaminamos energijos pertekliaus energijos ištroškusiems kaimynams.

Ką iš tikrųjų reiškia beveik nemokama, neribota, švari energija

Iki 2050 m. didžioji pasaulio dalis turės visiškai pakeisti senstantį energijos tinklą ir elektrines. Šios infrastruktūros pakeitimas pigesniu, švaresniu ir kuo daugiau energijos naudojančiu atsinaujinančiu šaltiniu yra finansiškai prasmingas. Net jei šios infrastruktūros pakeitimas atsinaujinančiais energijos šaltiniais kainuoja tiek pat, kiek pakeisti tradiciniais energijos šaltiniais, atsinaujinantys energijos šaltiniai vis tiek laimi. Pagalvokite apie tai: skirtingai nei tradiciniai centralizuoti energijos šaltiniai, paskirstyti atsinaujinantys energijos šaltiniai nekelia tokio paties neigiamo bagažo, kaip nacionalinio saugumo grėsmės dėl teroristinių išpuolių, nešvaraus kuro naudojimo, didelių finansinių išlaidų, neigiamo poveikio klimatui ir sveikatai bei pažeidžiamumo plataus masto. užtemimai

Investicijos į energijos vartojimo efektyvumą ir atsinaujinančius energijos šaltinius gali atpratinti pramonės pasaulį nuo anglies ir naftos, vyriausybėms sutaupyti trilijonus dolerių, išauginti ekonomiką sukuriant naujas darbo vietas atsinaujinančių energijos šaltinių ir išmaniųjų tinklų įrengimo srityse ir sumažinti anglies dvideginio išmetimą maždaug 80 procentų.

Kai žengiame į šią naują energijos erą, turime užduoti klausimą: kaip iš tikrųjų atrodo pasaulis su neribota energija? Kaip tai paveiks mūsų ekonomiką? Mūsų kultūra? Mūsų gyvenimo būdas? Atsakymas yra: daugiau nei manote.

Ištirsime, kaip šis naujas pasaulis atrodys mūsų „Future of Energy“ serijos pabaigoje, bet pirmiausia turime paminėti kitas atsinaujinančios ir neatsinaujinančios energijos formas, kurios gali turėti įtakos mūsų ateičiai. Kitas: Atsinaujinantys energijos šaltiniai vs torio ir sintezės energijos pakaitos simboliai: energijos ateitis P5.

FUTURE OF ENERGY SERIJOS NUORODOS

Lėta anglies energijos eros mirtis: Energijos ateitis P1

Alyva! Atsinaujinančių išteklių eros paleidiklis: Energijos ateitis P2

Elektromobilio kilimas: energetikos ateitis P3

Atsinaujinantys energijos šaltiniai vs torio ir sintezės energijos pakaitos simboliai: energijos ateitis P5

Mūsų ateitis energijos gausančiame pasaulyje: energijos ateitis P6