Energia solar e a ascensão da internet energética: Futuro da Energia P4

Nós falamos sobre a queda de energia suja. Já falamos sobre o fim do óleo. E acabamos de falar sobre a ascensão de veículos elétricos. A seguir, falaremos sobre a força motriz por trás de todas essas tendências – e isso deve mudar o mundo como o conhecemos em apenas duas ou três décadas.

Energia quase gratuita, ilimitada, limpa e renovável.

É um grande negócio. E é por isso que o restante desta série cobrirá as tendências e tecnologias que farão a transição da humanidade de um mundo vulnerável à energia para um mundo abundante em energia, ao mesmo tempo em que aborda os efeitos que isso terá em nossa economia, política mundial e em sua vida cotidiana. Isso é uma coisa bem inebriante, eu sei, mas não se preocupe, não vou andar muito rápido enquanto o guio por isso.

Vamos começar com a forma mais óbvia de energia quase gratuita, ilimitada, limpa e renovável: a energia solar.

Solar: por que balança e por que é inevitável

Até agora, todos nós estamos familiarizados com o que é a energia solar: basicamente pegamos grandes painéis absorventes de energia e os apontamos para o maior reator de fusão do nosso sistema solar (o sol) com o objetivo de converter a luz solar em eletricidade utilizável. Energia gratuita, ilimitada e limpa. Parece incrível! Então, por que a energia solar não decolou décadas atrás, depois que a tecnologia foi inventada?

Bem, política e nosso caso de amor com o petróleo barato à parte, o principal obstáculo tem sido o custo. Costumava ser estupidamente caro gerar grandes quantidades de eletricidade usando energia solar, especialmente em comparação com a queima de carvão ou petróleo. Mas como sempre acontece, as coisas mudam e, neste caso, para melhor.

Veja, a principal diferença entre fontes de energia solar e baseadas em carbono (como carvão e petróleo) é que uma é uma tecnologia, enquanto a outra é um combustível fóssil. Uma tecnologia melhora, fica mais barata e proporciona maior retorno ao longo do tempo; enquanto com os combustíveis fósseis, na maioria dos casos, seu valor aumenta, estagna, torna-se volátil e, finalmente, diminui ao longo do tempo.

Essa relação se desenvolveu com muita clareza desde o início dos anos 2000. A tecnologia solar viu a quantidade de energia que gera de forma eficiente disparar, enquanto seus custos caíram (75% apenas nos últimos cinco anos). Até 2020, a energia solar terá preços competitivos com os combustíveis fósseis, mesmo sem subsídios. Em 2030, a energia solar custará uma pequena fração do que os combustíveis fósseis fazem e funcionará com mais eficiência. Enquanto isso, o preço do petróleo explodiu em grande parte da década de 2000, juntamente com os custos (financeiros e ambientais) de construção e manutenção de usinas de combustível fóssil (como carvão).

Se seguirmos as tendências solares, o futurista Ray Kurzweil previu que a energia solar poderia atender 100% das necessidades atuais de energia em pouco menos de duas décadas. Já a geração de energia solar dobrou a cada dois anos nos últimos 30 anos. Da mesma forma, o Agência Internacional de Energia prevista que o sol (solar) se tornará a maior fonte de eletricidade do mundo até 2050, muito à frente de todas as outras formas de combustíveis fósseis e renováveis ​​combinadas.

Estamos entrando em uma era em que não importa quanta energia de combustível fóssil esteja disponível, a energia renovável ainda será mais barata. Então, o que isso significa no mundo real?

Investimento solar e adoção chegando ao ponto de ebulição

A mudança virá lentamente no início, então, de repente, tudo será diferente.

Quando algumas pessoas pensam em geração de energia solar, elas ainda pensam em usinas de energia solar autônomas onde centenas, talvez milhares, de painéis solares cobrem uma enorme faixa de deserto em alguma parte remota do país. Para ser justo, essas instalações certamente desempenharão um papel importante em nosso mix de energia futuro, especialmente com o tipo de inovações que estão por vir.

Dois exemplos rápidos: na próxima década, veremos a tecnologia de células solares aumentar sua capacidade de converter a luz solar em energia de 25% para quase 50%. Enquanto isso, grandes players como a IBM entrarão no mercado com coletores solares que podem ampliar o poder de 2,000 sóis.

Embora essas inovações sejam promissoras, elas representam apenas uma fração do que nosso sistema de energia evoluirá. O futuro da energia é sobre descentralização, sobre democratização, é sobre poder para o povo. (Sim, eu percebo como isso soou idiota. Lide com isso.)

O que isso significa é que, em vez de a geração de eletricidade ser centralizada entre as concessionárias, cada vez mais eletricidade começará a ser gerada onde é usada: em casa. No futuro, a energia solar permitirá que as pessoas gerem sua própria eletricidade a um custo menor do que obter essa eletricidade de sua concessionária local. Na verdade, isso já está acontecendo.

Em Queensland, Austrália, os preços da eletricidade caíram para quase zero em julho de 2014. Normalmente, os preços variam entre US$ 40 e US$ 50 por megawatt-hora, então o que aconteceu?

Solar aconteceu. Solar do telhado, para ser exato. 350,000 edifícios em Queensland têm painéis solares no telhado, gerando juntos 1,100 Megawatts de eletricidade.

Enquanto isso, o mesmo está acontecendo em grandes regiões da Europa (Alemanha, Espanha e Portugal, especialmente), onde a energia solar em escala residencial atingiu a “paridade de rede” (custos iguais) com preços médios de eletricidade residencial alimentada por serviços tradicionais. A França chegou a legislar que todos os novos edifícios em zonas comerciais sejam construídos com plantas ou telhados solares. Quem sabe, talvez uma legislação semelhante um dia veja as janelas de prédios e arranha-céus inteiros substituídas por painéis solares transparentes – sim, janelas do painel solar!

Mas mesmo depois de tudo isso, a energia solar ainda é apenas um terço dessa revolução.

Baterias, não apenas para o seu carro de brinquedo

Assim como os painéis solares experimentaram um renascimento no desenvolvimento e no investimento em larga escala, as baterias também. Uma variedade de inovações (ex. um, dois, três) estão se tornando on-line para torná-los mais baratos, menores, mais ecológicos e, o mais importante, permitir que armazenem grandes quantidades de energia por muito mais tempo. A razão por trás desses investimentos em P&D é óbvia: as baterias ajudam a armazenar a energia que a energia solar coleta para uso quando o sol não brilha.

Na verdade, você pode ter ouvido falar sobre a Tesla fazendo um grande sucesso recentemente quando eles lançaram o Tesla Powerwall, uma bateria doméstica acessível que pode armazenar até 10 quilowatts-hora de energia. Baterias como essas permitem que as famílias tenham a opção de sair totalmente da rede (se também investir em energia solar no telhado) ou simplesmente fornecer energia de backup durante as interrupções da rede.

Outras vantagens da bateria para as residências comuns incluem uma conta de energia muito mais baixa para as residências que optam por permanecer conectadas à rede elétrica local, principalmente aquelas com preços dinâmicos de eletricidade. Isso porque você pode ajustar seu uso de energia para coletar e armazenar energia durante o dia quando os preços da eletricidade estão baixos e, em seguida, sair da rede extraindo energia doméstica de sua bateria à noite, quando os preços da eletricidade sobem. Isso também torna sua casa muito mais verde, porque reduzir sua pegada de energia durante a noite desloca a energia normalmente gerada por combustíveis sujos, como o carvão.

Mas as baterias não serão apenas um divisor de águas para o proprietário médio; grandes empresas e serviços públicos também estão começando a instalar suas próprias baterias de tamanho industrial. Na verdade, eles representam 90% de todas as instalações de baterias. Sua razão para usar baterias é basicamente a mesma que o proprietário médio: permite que eles coletem energia de fontes renováveis ​​como solar, eólica e das marés e, em seguida, liberem essa energia durante a noite, melhorando a confiabilidade da rede de energia no processo.

É aí que chegamos à terceira parte da nossa revolução energética.

A ascensão da Internet Energética

Há esse argumento que continua sendo pressionado pelos oponentes das energias renováveis ​​que dizem que, como as energias renováveis ​​(especialmente a solar) não podem produzir energia 24 horas por dia, 7 dias por semana, não podem ser confiáveis ​​com investimentos em grande escala. É por isso que precisamos de fontes tradicionais de energia “baseload” como carvão, gás ou nuclear para quando o sol não brilha.

O que esses mesmos especialistas e políticos não mencionam, no entanto, é que usinas de carvão, gás ou nucleares fecham o tempo todo devido a peças defeituosas ou manutenção planejada. Mas quando o fazem, não necessariamente desligam as luzes das cidades que atendem. Temos algo chamado rede nacional de energia. Se uma usina desligar, a energia de uma usina vizinha recupera a folga instantaneamente, suprindo as necessidades de energia da cidade.

Com algumas pequenas atualizações, essa mesma rede é o que as energias renováveis ​​usarão para que, quando o sol não brilha ou o vento não sopra em uma região, a perda de energia pode ser compensada em outras regiões onde as energias renováveis ​​estão gerando eletricidade. E usando as baterias de tamanho industrial mencionadas acima, poderíamos armazenar de forma barata grandes quantidades de energia renovável durante o dia para liberação durante a noite. Esses dois pontos significam que a energia eólica e solar podem fornecer quantidades confiáveis ​​de energia no mesmo nível das fontes tradicionais de energia de carga básica.

Essa nova rede de comércio de energia renovável em escala doméstica e industrial formará uma futura “internet de energia” – um sistema dinâmico e autorregulado que (como a própria Internet) é imune à maioria dos desastres naturais e ataques terroristas, embora também não seja controlado. por qualquer monopólio.

No final das contas, a energia renovável vai acontecer, mas isso não significa que os interesses adquiridos não cairão sem luta.

Solar come o almoço das concessionárias

Engraçado, mesmo que a queima de carvão para eletricidade fosse gratuita (o que ocorre em grande parte na Austrália, um dos maiores exportadores de carvão do mundo), ainda custa dinheiro manter e operar a usina e, em seguida, transportar sua eletricidade por centenas de quilômetros de linhas de energia para chegar a sua casa. Toda essa infraestrutura compõe uma grande parte da sua conta de eletricidade. E é por isso que muitos dos habitantes de Queensland sobre os quais você leu acima optaram por evitar esses custos gerando sua própria eletricidade em casa—é apenas a opção mais barata.

À medida que essa vantagem de custo solar se acelera para áreas suburbanas e urbanas em todo o mundo, mais pessoas optarão por sair de suas redes de energia locais em parte ou totalmente. Isso significa que os custos de manutenção da infraestrutura de serviços públicos existentes serão arcados por cada vez menos pessoas, potencialmente aumentando as contas mensais de eletricidade e criando um incentivo financeiro ainda maior para que os “adotantes tardios da energia solar” finalmente invistam em energia solar. Esta é a próxima espiral da morte que mantém as empresas de serviços públicos acordadas à noite.

Observando esse trem de carga avançar, algumas das empresas de serviços públicos mais atrasadas optaram por combater essa tendência até o fim sangrento. Eles fizeram lobby para mudar ou acabar com as políticas de “medição líquida” que permitem que os proprietários vendam o excesso de energia solar de volta à rede. Outros estão trabalhando para que os legisladores aprovar sobretaxas em instalações solares, enquanto outros estão trabalhando para congelar ou reduzir os requisitos de energia renovável e eficiente eles foram legislados para atender.

Basicamente, as concessionárias estão tentando fazer com que os governos subsidiem suas operações e, em alguns casos, legislem seus monopólios sobre as redes locais de energia. Isso definitivamente não é capitalismo. E os governos não deveriam estar no negócio de proteger as indústrias de novas tecnologias disruptivas e superiores (ou seja, energia solar e outras energias renováveis) que têm o potencial de substituí-las (e beneficiar o público).

Mas enquanto grandes somas de dinheiro de lobby são gastas tentando retardar o avanço da energia solar e de outras energias renováveis, as linhas de tendência de longo prazo são fixas: energia solar e energias renováveis ​​estão prontas para comer o almoço das concessionárias. É por isso que as empresas de serviços públicos com visão de futuro estão adotando uma abordagem diferente.

Utilidades do Velho Mundo ajudam a liderar a nova ordem mundial de energia

Embora seja improvável que a maioria das pessoas se desconecte completamente da rede - quem sabe, o que acontece quando seu futuro filho dirige bêbado seu Tesla na bateria da casa em sua garagem - a maioria das pessoas começará a usar suas redes de energia locais cada vez menos a cada década que passa .

Com a escrita na parede, algumas concessionárias decidiram se tornar líderes na futura rede de energia renovável e distribuída. Por exemplo, várias concessionárias europeias estão investindo parte de seus lucros atuais em novas infraestruturas de energia renovável, como solar, eólica e das marés. Essas concessionárias já se beneficiaram de seu investimento. As energias renováveis ​​distribuídas ajudaram a diminuir a pressão sobre as redes elétricas durante os dias quentes de verão, quando a demanda era alta. As energias renováveis ​​também reduzem a necessidade das concessionárias de investir em novas e caras usinas centralizadas e linhas de transmissão.

Outras empresas de serviços públicos estão olhando ainda mais longe para fazer a transição de puramente fornecedoras de energia para se tornarem fornecedoras de serviços de energia. A SolarCity, uma startup que projeta, financia e instala sistemas de energia solar, começou a mudança para um modelo baseado em serviços onde eles possuem, mantêm e operam as baterias domésticas das pessoas.

Nesse sistema, os clientes pagam uma taxa mensal para ter painéis solares e uma bateria doméstica instalados em sua casa – potencialmente conectados a uma rede de energia comunitária hiperlocal (microrredes) – e, em seguida, ter sua energia doméstica gerenciada pela concessionária. Os clientes pagariam apenas pela energia que usam, e os usuários modestos de energia verão suas contas de energia reduzidas. Eles podem até lucrar usando a energia excedente que suas casas geram para alimentar seus vizinhos mais famintos por energia.

O que a energia limpa, quase gratuita e ilimitada realmente significa

Em 2050, grande parte do mundo terá que substituir inteiramente sua rede de energia e usinas de energia envelhecidas. Substituir essa infraestrutura por fontes renováveis ​​mais baratas, mais limpas e que maximizam a energia faz sentido financeiro. Mesmo que substituir essa infraestrutura por fontes renováveis ​​custe o mesmo que substituí-la por fontes de energia tradicionais, as fontes renováveis ​​ainda ganham. Pense nisso: ao contrário das fontes de energia tradicionais e centralizadas, as energias renováveis ​​distribuídas não carregam a mesma bagagem negativa como ameaças à segurança nacional de ataques terroristas, uso de combustíveis sujos, altos custos financeiros, efeitos adversos no clima e na saúde e vulnerabilidade a grandes apagões

Os investimentos em eficiência energética e energias renováveis ​​podem afastar o mundo industrial do carvão e do petróleo, economizar trilhões de dólares aos governos, aumentar a economia por meio de novos empregos em instalações de redes renováveis ​​e inteligentes e reduzir nossas emissões de carbono em cerca de 80%.

À medida que avançamos para esta nova era energética, a pergunta que precisamos fazer é: como é realmente um mundo com energia ilimitada? Como isso afetará nossa economia? Nossa cultura? Nosso modo de vida? A resposta é: mais do que você pensa.

Exploraremos como será esse novo mundo no final de nossa série O Futuro da Energia, mas primeiro precisamos mencionar as outras formas de energia renovável e não renovável que podem impulsionar nosso futuro. Próximo: Renováveis ​​vs os curingas Thorium e Fusion Energy: Future of Energy P5.

LINKS DA SÉRIE FUTURO DA ENERGIA

A morte lenta da era da energia de carbono: Futuro da Energia P1

Óleo! O gatilho para a era renovável: Futuro da Energia P2

Ascensão do carro elétrico: Futuro da Energia P3

Renováveis ​​vs os curingas de energia Thorium e Fusion: Future of Energy P5

Nosso futuro em um mundo com abundância de energia: Futuro da Energia P6