Quantumrun

KREDIT GAMBAR: Quantumrun

Tenaga suria dan kebangkitan internet tenaga: Masa Depan Tenaga P4

David Tal, Penerbit, Futurist
@Davidtalwrites
LinkedIn

Sel, 09/15/2020 - 10:00

Kami telah bercakap tentang kejatuhan tenaga kotor. Kami telah bercakap tentang hujung minyak. Dan kami baru sahaja bercakap tentang kebangkitan kenderaan elektrik. Seterusnya, kita akan bercakap tentang daya penggerak di sebalik semua aliran ini—dan ia bersedia untuk mengubah dunia seperti yang kita ketahui dalam masa dua hingga tiga dekad sahaja.

Tenaga yang hampir percuma, tanpa had, bersih, boleh diperbaharui.

Ia agak masalah besar. Dan itulah sebabnya selebihnya siri ini akan merangkumi aliran dan teknologi yang akan mengalihkan manusia daripada dunia yang terdedah kepada tenaga kepada dunia yang banyak tenaga sambil merangkumi kesan yang akan ada pada ekonomi, politik dunia dan kehidupan seharian anda. Ini adalah beberapa perkara yang agak memabukkan, saya tahu, tetapi jangan risau, saya tidak akan berjalan terlalu laju semasa saya membimbing anda melaluinya.

Mari kita mulakan dengan bentuk tenaga boleh diperbaharui yang hampir percuma, tanpa had, bersih dan boleh diperbaharui: kuasa solar.

Solar: mengapa ia bergegar dan mengapa ia tidak dapat dielakkan

Pada masa ini, kita semua sudah biasa dengan kuasa suria: pada asasnya kita mengambil panel penyerap tenaga yang besar dan menghalakannya ke arah reaktor gabungan terbesar sistem suria kita (matahari) dengan matlamat menukar cahaya matahari kepada elektrik yang boleh digunakan. Tenaga percuma, tanpa had dan bersih. Kedengaran menakjubkan! Jadi mengapa solar tidak berlepas beberapa dekad yang lalu selepas teknologi itu dicipta?

Nah, politik dan hubungan cinta kita dengan minyak murah diketepikan, batu penghalang utama ialah kos. Dulu memang bodoh mahal untuk menjana sejumlah besar tenaga elektrik menggunakan solar, terutamanya berbanding dengan arang batu atau minyak yang terbakar. Tetapi seperti yang selalu mereka lakukan, keadaan berubah, dan dalam kes ini, menjadi lebih baik.

Anda lihat, perbezaan utama antara sumber tenaga solar dan berasaskan karbon (seperti arang batu dan minyak) ialah satu adalah teknologi, manakala satu lagi adalah bahan api fosil. Sesuatu teknologi bertambah baik, ia menjadi lebih murah dan memberikan pulangan yang lebih besar dari semasa ke semasa; manakala dengan bahan api fosil, dalam kebanyakan kes, nilainya meningkat, bertakung, menjadi tidak menentu, dan akhirnya merosot dari semasa ke semasa.

Hubungan ini telah bermain dengan sangat jelas sejak permulaan tahun 2000-an. Teknologi suria telah menyaksikan jumlah kuasa yang dijana dengan cekap meroket, sementara kosnya telah menurun (75 peratus dalam tempoh lima tahun yang lalu sahaja). Menjelang 2020, tenaga suria akan menjadi kompetitif harga dengan bahan api fosil, walaupun tanpa subsidi. Menjelang 2030, tenaga suria akan menelan kos sebahagian kecil daripada apa yang dilakukan oleh bahan api fosil dan berfungsi dengan lebih cekap. Sementara itu, kos minyak telah meletup sepanjang tahun 2000-an, di samping kos (kewangan dan alam sekitar) untuk membina dan menyelenggara loji kuasa bahan api fosil (seperti arang batu).

Jika kita mengikuti garis arah aliran suria, futuris Ray Kurzweil telah meramalkan bahawa solar boleh memenuhi 100 peratus keperluan tenaga hari ini dalam masa kurang dari dua dekad. Penjanaan tenaga solar telah meningkat dua kali ganda setiap dua tahun sejak 30 tahun yang lalu. Begitu juga, Agensi Tenaga Antarabangsa meramalkan bahawa matahari (solar) akan menjadi sumber elektrik terbesar dunia menjelang 2050, jauh mendahului semua bentuk fosil dan bahan api boleh diperbaharui yang digabungkan.

Kita sedang memasuki zaman di mana tidak kira berapa banyak tenaga bahan api fosil tersedia, tenaga boleh diperbaharui masih akan lebih murah. Jadi apakah maksud ini di dunia nyata?

Pelaburan dan penggunaan solar mencapai takat didih

Perubahan akan datang perlahan pada mulanya, kemudian tiba-tiba, semuanya akan berbeza.

Apabila sesetengah orang berfikir tentang penjanaan tenaga suria, mereka masih memikirkan loji tenaga suria yang berdiri sendiri di mana ratusan, mungkin beribu-ribu, panel solar menghiasi padang pasir yang luas di beberapa bahagian terpencil di negara ini. Untuk bersikap adil, pemasangan sedemikian akan memainkan peranan yang besar dalam campuran tenaga masa depan kami, terutamanya dengan jenis inovasi yang akan datang.

Dua contoh pantas: Sepanjang dekad yang akan datang, kita akan melihat teknologi sel suria meningkatkan keupayaannya menukar cahaya matahari kepada tenaga daripada 25 peratus kepada hampir 50 peratus. Sementara itu, pemain yang lebih besar seperti IBM akan memasuki pasaran dengan pengumpul solar yang boleh membesarkan kuasa 2,000 matahari.

Walaupun inovasi ini menjanjikan, ia hanya mewakili sebahagian kecil daripada apa yang sistem tenaga kita akan berkembang. Masa depan tenaga adalah mengenai desentralisasi, tentang pendemokrasian, ia mengenai kuasa kepada rakyat. (Ya, saya sedar betapa pincangnya bunyi itu. Hadapinya.)

Ini bermakna bahawa bukannya penjanaan elektrik dipusatkan di kalangan utiliti, semakin banyak tenaga elektrik akan mula dijana di mana ia digunakan: di rumah. Pada masa hadapan, solar akan membolehkan orang ramai menjana elektrik mereka sendiri pada kos yang lebih rendah daripada mendapatkan elektrik itu daripada utiliti tempatan mereka. Malah, ini sudah berlaku.

Di Queensland, Australia, harga elektrik jatuh kepada hampir sifar pada Julai 2014. Biasanya, harga berkisar antara $40-$50 sejam megawatt, jadi apa yang berlaku?

Solar berlaku. Solar atas bumbung, tepatnya. 350,000 bangunan di Queensland mempunyai panel solar atas bumbung, bersama-sama menjana 1,100 Megawatt elektrik.

Sementara itu, perkara yang sama berlaku di seluruh wilayah besar Eropah (Jerman, Sepanyol dan Portugal, terutamanya), di mana solar skala kediaman telah mencapai "pariti grid" (kos yang sama) dengan purata harga elektrik kediaman yang dikuasakan oleh utiliti tradisional. Perancis malah membuat undang-undang bahawa semua bangunan baru di zon komersial dibina dengan bumbung loji atau solar. Siapa tahu, mungkin undang-undang yang sama suatu hari nanti akan melihat tingkap keseluruhan bangunan dan bangunan pencakar langit digantikan dengan panel solar lutsinar—ya, tingkap panel solar!

Tetapi walaupun selepas semua ini, kuasa solar masih hanya satu pertiga daripada revolusi ini.

Bateri, bukan sahaja untuk kereta mainan anda lagi

Sama seperti panel solar telah mengalami kebangkitan dalam pembangunan dan pelaburan berskala luas, begitu juga dengan bateri. Pelbagai inovasi (cth. 1, 2, 3) akan datang dalam talian untuk menjadikannya lebih murah, lebih kecil, lebih mesra alam dan yang paling penting, membolehkan mereka menyimpan sejumlah besar kuasa untuk lebih lama. Sebab di sebalik pelaburan R&D ini adalah jelas: bateri membantu menyimpan tenaga yang dikumpulkan suria untuk digunakan apabila matahari tidak bersinar.

Malah, anda mungkin pernah mendengar tentang Tesla membuat percikan besar baru-baru ini apabila mereka memulakan debutnya Tesla Powerwall, bateri isi rumah mampu milik yang boleh menyimpan sehingga 10 kilowatt jam tenaga. Bateri seperti ini membolehkan isi rumah pilihan untuk keluar sepenuhnya dari grid (sekiranya mereka juga melabur dalam solar atas bumbung) atau hanya menyediakan mereka dengan kuasa sandaran semasa gangguan grid.

Kelebihan bateri yang lain untuk isi rumah harian termasuk bil tenaga yang jauh lebih rendah untuk isi rumah yang memilih untuk terus berhubung dengan grid kuasa tempatan, terutamanya mereka yang mempunyai harga elektrik dinamik. Ini kerana anda boleh melaraskan penggunaan tenaga anda untuk mengumpul dan menyimpan tenaga pada siang hari apabila harga elektrik rendah, kemudian keluar dari grid dengan menarik kuasa isi rumah daripada bateri anda pada waktu malam apabila harga elektrik meningkat. Melakukan perkara ini juga menjadikan rumah anda lebih hijau kerana mengurangkan jejak tenaga anda pada waktu malam menggantikan tenaga yang biasanya dihasilkan oleh bahan api kotor, seperti arang batu.

Tetapi bateri bukan sahaja menjadi pengubah permainan untuk pemilik rumah biasa; perniagaan besar dan utiliti juga mula memasang bateri bersaiz industri mereka sendiri. Malah, ia mewakili 90 peratus daripada semua pemasangan bateri. Alasan mereka untuk menggunakan bateri sebahagian besarnya sama dengan pemilik rumah biasa: ia membolehkan mereka mengumpul tenaga daripada sumber boleh diperbaharui seperti suria, angin dan pasang surut, kemudian melepaskan tenaga itu pada waktu petang, meningkatkan kebolehpercayaan grid tenaga dalam proses.

Di situlah kita sampai kepada bahagian ketiga revolusi tenaga kita.

Kebangkitan Internet Tenaga

Terdapat hujah ini yang terus didesak oleh penentang tenaga boleh diperbaharui yang mengatakan bahawa memandangkan tenaga boleh diperbaharui (terutamanya solar) tidak dapat menghasilkan tenaga 24/7, mereka tidak boleh dipercayai dengan pelaburan berskala besar. Itulah sebabnya kita memerlukan sumber tenaga tradisional "beban asas" seperti arang batu, gas atau nuklear apabila matahari tidak bersinar.

Walau bagaimanapun, apa yang gagal disebut oleh pakar dan ahli politik yang sama ialah loji arang batu, gas atau nuklear ditutup sepanjang masa disebabkan oleh bahagian yang rosak atau penyelenggaraan yang dirancang. Tetapi apabila mereka melakukannya, mereka tidak semestinya menutup lampu untuk bandar yang mereka layani. Kami mempunyai sesuatu yang dipanggil grid tenaga negara. Jika satu loji ditutup, tenaga daripada loji jiran mengambil kelonggaran serta-merta, menyokong keperluan kuasa bandar.

Dengan beberapa peningkatan kecil, grid yang sama itulah yang akan digunakan oleh tenaga boleh diperbaharui supaya apabila matahari tidak bersinar atau angin tidak bertiup di satu rantau, kehilangan kuasa boleh dikompensasikan dari wilayah lain yang boleh diperbaharui menjana elektrik. Dan dengan menggunakan bateri bersaiz industri yang dinyatakan di atas, kami boleh menyimpan sejumlah besar tenaga boleh diperbaharui pada waktu siang untuk dilepaskan pada waktu petang. Kedua-dua titik ini bermakna angin dan suria boleh memberikan jumlah kuasa yang boleh dipercayai setanding dengan sumber tenaga beban asas tradisional.

Rangkaian baharu perdagangan tenaga boleh diperbaharui skala domestik dan perindustrian ini akan membentuk "internet tenaga" masa hadapan—sistem dinamik dan kawal selia sendiri yang (seperti Internet itu sendiri) kebal terhadap kebanyakan bencana alam dan serangan pengganas, sementara juga tidak dikawal oleh sesiapa sahaja yang dimonopoli.

Pada penghujung hari, kuasa boleh diperbaharui akan berlaku, tetapi itu tidak bermakna kepentingan peribadi tidak akan turun tanpa perlawanan.

Solar makan tengah hari utiliti

Cukup lucu, walaupun jika membakar arang batu untuk tenaga elektrik adalah percuma (yang kebanyakannya berlaku di Australia, salah satu pengeksport arang batu terbesar di dunia), ia masih memerlukan wang untuk menyelenggara dan mengendalikan loji janakuasa, kemudian mengangkut elektriknya sejauh ratusan batu. talian elektrik untuk sampai ke rumah anda. Semua infrastruktur itu membentuk sebahagian besar bil elektrik anda. Dan itulah sebabnya ramai daripada penduduk Queensland yang anda baca di atas memilih untuk mengelakkan kos tersebut dengan menjana elektrik mereka sendiri di rumah—ia hanya pilihan yang lebih murah.

Memandangkan kelebihan kos suria ini semakin pantas ke kawasan pinggir bandar dan bandar di seluruh dunia, lebih ramai orang akan memilih keluar daripada grid tenaga tempatan mereka sebahagian atau sepenuhnya. Ini bermakna kos penyelenggaraan infrastruktur utiliti sedia ada akan ditanggung oleh semakin sedikit orang, yang berpotensi meningkatkan bil elektrik bulanan dan mewujudkan insentif kewangan yang lebih besar untuk "pengguna solar lewat" untuk akhirnya melabur dalam solar. Ini adalah lingkaran kematian yang akan datang yang membuat syarikat utiliti terjaga pada waktu malam.

Menonton kereta api barang ini mengecas perjalanan mereka, beberapa syarikat utiliti yang lebih mundur telah memilih untuk melawan aliran ini ke penghujung yang berdarah. Mereka telah melobi untuk menukar atau menamatkan dasar "pemeteran bersih" yang membenarkan pemilik rumah menjual tenaga suria yang berlebihan kembali ke dalam grid. Yang lain sedang berusaha untuk mendapatkan penggubal undang-undang meluluskan surcaj ke atas pemasangan solar, sementara yang lain sedang berusaha untuk membekukan atau mengurangkan keperluan tenaga boleh diperbaharui dan kecekapan mereka telah digubal untuk bertemu.

Pada asasnya, syarikat utiliti berusaha untuk mendapatkan kerajaan untuk mensubsidi operasi mereka dan, dalam beberapa kes, menggubal monopoli mereka ke atas rangkaian tenaga tempatan. Itu pastinya bukan kapitalisme. Dan kerajaan tidak seharusnya berada dalam perniagaan melindungi industri daripada teknologi baharu yang mengganggu dan unggul (iaitu solar dan tenaga boleh diperbaharui lain) yang berpotensi menggantikannya (dan memberi manfaat kepada orang ramai untuk boot).

Tetapi sementara sejumlah besar wang melobi dibelanjakan untuk memperlahankan kemajuan solar dan tenaga boleh diperbaharui lain, garis arah aliran jangka panjang tetap: solar dan tenaga boleh diperbaharui ditetapkan untuk makan tengah hari utiliti. Itulah sebabnya syarikat utiliti yang berfikiran ke hadapan mengambil pendekatan yang berbeza.

Utiliti dunia lama membantu menerajui susunan tenaga dunia baharu

Walaupun tidak mungkin kebanyakan orang akan mencabut plag sepenuhnya dari grid—siapa tahu, apa yang berlaku apabila anak lelaki masa depan anda mabuk memandu Tesla anda ke dalam bateri rumah di garaj anda—kebanyakan orang AKAN mula menggunakan grid tenaga tempatan mereka semakin berkurangan dengan setiap dekad yang berlalu. .

Dengan tulisan di dinding, beberapa utiliti telah memutuskan untuk menjadi peneraju dalam rangkaian tenaga boleh diperbaharui dan diedarkan pada masa hadapan. Sebagai contoh, beberapa utiliti Eropah melaburkan sebahagian daripada keuntungan semasa mereka ke dalam infrastruktur tenaga boleh diperbaharui baharu, seperti solar, angin dan pasang surut. Utiliti ini telah pun mendapat manfaat daripada pelaburan mereka. Bahan terbaharu yang diedarkan membantu mengurangkan beban pada grid elektrik semasa musim panas apabila permintaan tinggi. Tenaga boleh diperbaharui juga mengurangkan keperluan utiliti untuk melabur dalam loji janakuasa berpusat dan talian penghantaran yang baharu dan mahal.

Syarikat utiliti lain sedang mencari lebih jauh ke bawah untuk beralih daripada menjadi pembekal tenaga semata-mata kepada menjadi penyedia perkhidmatan tenaga. SolarCity, sebuah syarikat permulaan yang mereka bentuk, membiayai dan memasang sistem tenaga solar, telah mula melakukannya beralih ke arah model berasaskan perkhidmatan tempat mereka memiliki, menyelenggara dan mengendalikan bateri rumah orang ramai.

Dalam sistem ini, pelanggan membayar yuran bulanan untuk memasang panel solar dan bateri rumah di rumah mereka—berpotensi disambungkan kepada grid tenaga komuniti setempat (mikrogrid)—dan kemudian tenaga rumah mereka diuruskan oleh utiliti. Pelanggan hanya akan membayar untuk tenaga yang mereka gunakan, dan pengguna tenaga sederhana akan melihat bil tenaga mereka dikurangkan. Mereka juga mungkin membuat keuntungan dengan menggunakan lebihan tenaga yang dijana oleh rumah mereka untuk memberi kuasa kepada jiran mereka yang lebih haus kuasa.

Maksudnya hampir percuma, tanpa had, tenaga bersih

Menjelang 2050, sebahagian besar dunia perlu menggantikan sepenuhnya grid tenaga dan loji janakuasanya yang semakin tua. Menggantikan infrastruktur ini dengan yang lebih murah, bersih dan memaksimumkan tenaga boleh diperbaharui hanya masuk akal kewangan. Walaupun menggantikan infrastruktur ini dengan yang boleh diperbaharui kos yang sama seperti menggantikannya dengan sumber kuasa tradisional, yang boleh diperbaharui masih menang. Fikirkanlah: tidak seperti sumber kuasa tradisional yang berpusat, tenaga boleh diperbaharui yang diedarkan tidak membawa bagasi negatif yang sama seperti ancaman keselamatan negara daripada serangan pengganas, penggunaan bahan api kotor, kos kewangan yang tinggi, iklim dan kesan kesihatan yang buruk serta terdedah kepada skala luas. pemadaman

Pelaburan dalam kecekapan tenaga dan tenaga boleh diperbaharui boleh menghilangkan arang batu dan minyak dunia perindustrian, menjimatkan trilion dolar kerajaan, mengembangkan ekonomi melalui pekerjaan baharu dalam pemasangan grid boleh diperbaharui dan pintar, dan mengurangkan pelepasan karbon kita sebanyak kira-kira 80 peratus.

Semasa kita menuju ke era tenaga baharu ini, persoalan yang perlu kita tanyakan ialah: Apakah rupa dunia dengan tenaga tanpa had? Bagaimanakah ia akan memberi kesan kepada ekonomi kita? budaya kita? Cara hidup kita? Jawapannya ialah: lebih daripada yang anda fikirkan.

Kami akan meneroka rupa dunia baharu ini pada penghujung siri Masa Depan Tenaga kami, tetapi pertama sekali, kami perlu menyebut bentuk lain tenaga boleh diperbaharui dan tidak boleh diperbaharui yang mungkin menjana masa depan kita. Seterusnya: Kad Liar Tenaga Boleh Diperbaharui lwn Thorium dan Fusion: Masa Depan Tenaga P5.