Quantumrun

CREDIT DE IMAGINE: Quantumrun

Energia solară și creșterea internetului energetic: viitorul energiei P4

David Tal, editor, futurist
@DavidTalWrites
LinkedIn

Mar, 09 - 15:2020

Am vorbit despre căderea lui energie murdară. Am vorbit despre capăt de ulei. Și tocmai am vorbit despre ascensiunea vehicule electrice. În continuare, vom vorbi despre forța motrice din spatele tuturor acestor tendințe – și va schimba lumea așa cum o cunoaștem în doar două până la trei decenii.

Energie aproape gratuită, nelimitată, curată, regenerabilă.

Este un fel de mare lucru. Și de aceea, restul acestei serii va acoperi acele tendințe și tehnologii care vor face tranziția umanității de la o lume vulnerabilă la energie la o lume bogată în energie, acoperind în același timp efectele pe care le va avea asupra economiei noastre, politicii mondiale și asupra vieții tale de zi cu zi. Acestea sunt lucruri destul de amețitoare, știu, dar nu vă faceți griji, nu voi merge prea repede în timp ce vă ghidez prin ele.

Să începem cu cea mai evidentă formă de energie aproape gratuită, nelimitată, curată și regenerabilă: energia solară.

Solar: de ce se balansează și de ce este inevitabil

Până acum, suntem cu toții familiarizați cu ce înseamnă energia solară: practic luăm panouri mari care absorb energie și le îndreptăm către cel mai mare reactor de fuziune al sistemului nostru solar (soarele), cu scopul de a transforma lumina solară în energie electrică utilizabilă. Energie gratuită, nelimitată și curată. Suna minunat! Deci, de ce nu a decolat solarul cu zeci de ani în urmă, după ce tehnologia a fost inventată?

Ei bine, politică și povestea noastră de dragoste cu petrolul ieftin deoparte, principala piatră de poticnire a fost costul. Odinioară era prostește de scump să generezi cantități mari de electricitate folosind solar, mai ales în comparație cu arderea cărbunelui sau a petrolului. Dar, așa cum se întâmplă întotdeauna, lucrurile se schimbă și, în acest caz, în bine.

Vedeți, diferența cheie dintre sursele de energie solară și pe bază de carbon (cum ar fi cărbunele și petrolul) este că una este o tehnologie, în timp ce cealaltă este un combustibil fosil. O tehnologie se îmbunătățește, devine mai ieftină și oferă o rentabilitate mai mare în timp; în timp ce, în cazul combustibililor fosili, în cele mai multe cazuri, valoarea lor crește, stagnează, devine volatilă și, în cele din urmă, scade în timp.

Această relație s-a manifestat prea clar de la începutul anilor 2000. Tehnologia solară a înregistrat o creștere vertiginoasă a cantității de energie pe care o generează eficient, în timp ce costurile sale s-au prăbușit (75% doar în ultimii cinci ani). Până în 2020, energia solară va deveni competitivă la prețuri cu combustibilii fosili, chiar și fără subvenții. Până în 2030, energia solară va costa o mică parte din ceea ce fac combustibilii fosili și va funcționa mai eficient. Între timp, prețul petrolului a explodat în mare parte din anii 2000, alături de costurile (financiare și de mediu) ale construcției și întreținerii centralelor electrice cu combustibili fosili (cum ar fi cărbunele).

Dacă urmărim tendințele solare, futuristul Ray Kurzweil a prezis că energia solară ar putea satisface 100% din necesarul de energie actual în doar două decenii. Producția de energie solară sa dublat deja la fiecare doi ani în ultimii 30 de ani. La fel, cel Agenția Internațională pentru Energie a prezis că soarele (solarul) va deveni cea mai mare sursă de energie electrică din lume până în 2050, cu mult înaintea tuturor celorlalte forme de combustibili fosili și regenerabili combinați.

Intrăm într-o epocă în care indiferent cât de multă energie din combustibili fosili este disponibilă, energia regenerabilă va fi în continuare mai ieftină. Deci, ce înseamnă asta în lumea reală?

Investiția și adoptarea solară ajungând la punctul de fierbere

Schimbarea va veni încet la început, apoi dintr-o dată, totul va fi diferit.

Când unii oameni se gândesc la generarea de energie solară, se gândesc încă la centralele solare de sine stătătoare în care sute, poate mii de panouri solare acoperă o zonă masivă de deșert într-o zonă îndepărtată a țării. Pentru a fi corecți, astfel de instalații vor juca absolut un rol important în viitorul nostru mix energetic, în special cu tipul de inovații care vor urma.

Două exemple rapide: în următorul deceniu, vom vedea că tehnologia celulelor solare își va crește capacitatea de a converti lumina solară în energie de la 25% la aproape 50%.. Între timp, jucători mai mari precum IBM vor intra pe piață cu colectoare solare care ar putea mări puterea a 2,000 de sori.

Deși aceste inovații sunt promițătoare, ele reprezintă doar o fracțiune din ceea ce va evolua sistemul nostru energetic. Viitorul energiei este despre descentralizare, despre democratizare, este despre puterea oamenilor. (Da, îmi dau seama cât de șchiopăt a sunat. Trată-te cu asta.)

Ceea ce înseamnă aceasta este că, în loc ca generarea de energie electrică să fie centralizată între utilități, va începe să fie generată din ce în ce mai multă energie electrică acolo unde este folosită: acasă. În viitor, energia solară va permite oamenilor să-și genereze propria energie electrică la un cost mai mic decât obținerea acelei energie de la utilitățile locale. De fapt, acest lucru se întâmplă deja.

În Queensland, Australia, prețurile la energie electrică au scăzut la aproape zero în iulie 2014. În mod normal, prețurile variază între 40 USD și 50 USD pe megawat oră, deci ce s-a întâmplat?

Solar s-a întâmplat. Solar pe acoperiș, mai exact. 350,000 de clădiri din Queensland au panouri solare pe acoperiș, generând împreună 1,100 de megawați de electricitate.

Între timp, același lucru se întâmplă în regiuni mari ale Europei (Germania, Spania și Portugalia, în special), unde solarul la scară rezidențială a atins „paritatea rețelei” (cost la fel), cu prețurile medii la electricitatea rezidențială alimentată de utilitățile tradiționale. Franța chiar a legiferat ca toate clădirile noi din zonele comerciale să fie construite cu acoperișuri de plante sau solare. Cine știe, poate o legislație similară va vedea într-o zi ferestrele clădirilor întregi și zgârie-norii înlocuite cu panouri solare transparente — da, ferestre cu panouri solare!

Dar chiar și după toate acestea, energia solară este încă doar o treime din această revoluție.

Baterii, nu mai sunt doar pentru mașina ta de jucărie

Așa cum panourile solare au cunoscut o renaștere în dezvoltare și investiții pe scară largă, la fel au cunoscut și bateriile. O varietate de inovații (ex. unu, Două, trei) vin online pentru a le face mai ieftine, mai mici, mai ecologice și, cel mai important, pentru a le permite să stocheze cantități mari de energie pentru mult mai mult timp. Motivul din spatele acestor investiții în cercetare și dezvoltare este evident: bateriile ajută la stocarea energiei colectate de soare pentru a fi utilizate atunci când soarele nu strălucește.

De fapt, s-ar putea să fi auzit despre Tesla care a făcut o mare explozie recent când a debutat Perete Tesla Power, o baterie de uz casnic accesibilă, care poate stoca până la 10 kilowați-oră de energie. Bateriile ca acestea permit gospodăriilor opțiunea de a ieși complet din rețea (în cazul în care acestea investesc și în solar de pe acoperiș) sau pur și simplu să le ofere energie de rezervă în timpul întreruperii rețelei.

Alte avantaje ale bateriei pentru gospodăria de zi cu zi includ o factură de energie mult mai mică pentru acele gospodării care aleg să rămână conectate la rețeaua electrică locală, în special cele cu prețuri dinamice ale energiei electrice. Acest lucru se datorează faptului că vă puteți ajusta consumul de energie pentru a colecta și stoca energie în timpul zilei, când prețurile la electricitate sunt scăzute, apoi puteți ieși din rețea prin consumarea energiei menajere din baterie noaptea când prețurile la electricitate cresc. Dacă faceți acest lucru, casa dvs. este mult mai ecologică, deoarece reducerea amprentei energetice în timpul nopții înlocuiește energia generată în mod normal de combustibilii murdari, cum ar fi cărbunele.

Dar bateriile nu vor fi doar un schimbător de joc pentru proprietarul obișnuit; întreprinderile mari și utilitățile încep, de asemenea, să instaleze baterii de dimensiuni industriale proprii. De fapt, ele reprezintă 90 la sută din toate instalațiile de baterii. Motivul pentru care folosesc bateriile este în mare parte același cu cel al proprietarului obișnuit: le permite să colecteze energie din surse regenerabile precum solar, eolian și maree, apoi să elibereze acea energie în timpul serii, îmbunătățind fiabilitatea rețelei energetice în acest proces.

Acolo ajungem la a treia parte a revoluției noastre energetice.

Ascensiunea Internetului Energetic

Există acest argument care continuă să fie împins de oponenții energiei regenerabile, care spun că, din moment ce sursele regenerabile (în special solare) nu pot produce energie 24/7, nu se poate avea încredere în investiții la scară largă. De aceea, avem nevoie de surse de energie tradiționale „de bază”, cum ar fi cărbunele, gazul sau nuclearul, pentru când soarele nu strălucește.

Ceea ce aceiași experți și politicieni nu reușesc să menționeze, totuși, este că centralele pe cărbune, gaz sau nucleare se închid tot timpul din cauza pieselor defecte sau a întreținerii planificate. Dar atunci când o fac, nu sting neapărat luminile pentru orașele pe care le deservesc. Avem ceva numit rețea energetică națională. Dacă o fabrică se închide, energia de la o uzină vecină preia instantaneu slăbiciunea, sprijinind nevoile de energie ale orașului.

Cu unele modernizări minore, aceeași rețea este ceea ce vor folosi sursele regenerabile, astfel încât atunci când soarele nu strălucește sau vântul nu bate într-o regiune, pierderea de energie poate fi compensată din alte regiuni în care sursele regenerabile generează electricitate. Și folosind bateriile de dimensiuni industriale menționate mai sus, am putea stoca ieftin cantități mari de energie regenerabilă în timpul zilei pentru eliberare în timpul serii. Aceste două puncte înseamnă că eolianul și solarul pot furniza cantități fiabile de energie la egalitate cu sursele tradiționale de energie de bază.

Această nouă rețea de comerț cu energie regenerabilă la scară internă și industrială va alcătui un viitor „internet energetic” – un sistem dinamic și de autoreglare care (ca și internetul însuși) este imun la majoritatea dezastrelor naturale și atacurilor teroriste, deși nu este controlat. de oricine monopol.

La sfârșitul zilei, energia regenerabilă va avea loc, dar asta nu înseamnă că interesele personale nu vor scădea fără luptă.

Solar mănâncă prânzul utilităților

Destul de amuzant, chiar dacă arderea cărbunelui pentru energie electrică era gratuită (ceea ce este în mare parte cazul în Australia, unul dintre cei mai mari exportatori de cărbune din lume), încă costă bani pentru întreținerea și exploatarea centralei electrice, apoi transportul electricității acesteia pe sute de mile de liniile electrice pentru a ajunge acasă. Toată infrastructura reprezintă o mare parte din factura ta de energie electrică. Și de aceea atât de mulți dintre locuitorii din Queensland despre care ați citit mai sus au optat pentru a evita aceste costuri, generând propria energie electrică acasă—este doar varianta mai ieftina.

Pe măsură ce acest avantaj al costurilor solare se accelerează în zonele suburbane și urbane din întreaga lume, mai mulți oameni vor renunța la rețelele locale de energie, parțial sau total. Aceasta înseamnă că costurile de întreținere a infrastructurii de utilități existente vor fi suportate de tot mai puțini oameni, potențial majorând facturile lunare de energie electrică și creând un stimulent financiar și mai mare pentru „adoptatorii întârziați” de a investi în cele din urmă în energia solară. Aceasta este spirala morții viitoare care ține companiile de utilități trează noaptea.

Privind acest tren de marfă încărcându-și drumul, unele dintre companiile de utilități mai înapoiate au optat să lupte cu această tendință până la capăt. Ei au făcut lobby pentru a schimba sau a pune capăt politicilor de „contorizare netă” care permit proprietarilor de case să vândă excesul de energie solară înapoi în rețea. Alții lucrează pentru a-i determina pe parlamentari aproba suprataxe la instalatiile solare, în timp ce alții lucrează la îngheța sau reduce cerințele de energie regenerabilă și de eficiență au fost legiferați să se întâlnească.

Practic, companiile de utilități încearcă să determine guvernele să-și subvenționeze operațiunile și, în unele cazuri, să-și legifereze monopolurile asupra rețelelor locale de energie. Cu siguranță nu este capitalism. Și guvernele nu ar trebui să fie în afacerea de a proteja industriile de noile tehnologii disruptive și superioare (adică solare și alte surse regenerabile) care au potențialul de a le înlocui (și de a aduce beneficii publicului).

Dar, în timp ce sume uriașe de bani de lobby sunt cheltuite încercând să încetinească avansul energiei solare și a altor surse regenerabile, liniile de tendință pe termen lung sunt fixe: solarul și sursele regenerabile sunt setate să mănânce prânzul utilităților. De aceea, companiile de utilități avansate adoptă o abordare diferită.

Utilitățile lumii vechi ajută la conducerea noii ordini energetice mondiale

Deși este puțin probabil ca cei mai mulți oameni să se deconecteze complet de la rețea — cine știe, ce se întâmplă când viitorul tău fiu îți conduce Tesla în mod beat în bateria casei din garaj — cei mai mulți oameni vor începe să folosească rețelele locale de energie din ce în ce mai puțin cu fiecare deceniu care trece .

Cu scrierea pe perete, câteva utilități au decis să devină lideri în viitoarea rețea de energie regenerabilă și distribuită. De exemplu, o serie de utilități europene investesc o parte din profiturile lor actuale în noi infrastructuri de energie regenerabilă, cum ar fi solar, eolian și maree. Aceste utilitati au beneficiat deja de investitia lor. Energiile regenerabile distribuite au contribuit la reducerea tensiunii asupra rețelelor electrice în zilele toride de vară, când cererea era mare. Energiile regenerabile reduc, de asemenea, nevoia utilităților de a investi în centrale electrice centralizate și linii de transport noi și costisitoare.

Alte companii de utilități caută și mai departe spre trecerea de la a fi furnizori pur de energie la a deveni furnizori de servicii energetice. SolarCity, un startup care proiectează, finanțează și instalează sisteme de energie solară, a început să o facă trecerea la un model bazat pe servicii unde dețin, întrețin și operează bateriile de acasă ale oamenilor.

În acest sistem, clienții plătesc o taxă lunară pentru a avea panouri solare și o baterie de casă instalate în locuința lor – potențial conectate la o rețea energetică comunitară hiper-locală (microrețele) – și apoi ca energia din casă să fie gestionată de utilitate. Clienții ar plăti doar pentru energia pe care o folosesc, iar utilizatorii modesti de energie își vor vedea facturile la energie reduse. Ei pot chiar să obțină profit folosind surplusul de energie pe care îl generează casele lor pentru a-și alimenta vecinii mai înfometați de energie.

Ce înseamnă cu adevărat energie aproape gratuită, nelimitată și curată

Până în 2050, o mare parte din lume va trebui să-și înlocuiască complet rețeaua energetică și centralele electrice vechi. Înlocuirea acestei infrastructuri cu surse regenerabile mai ieftine, mai curate și care maximizează energia are sens financiar. Chiar dacă înlocuirea acestei infrastructuri cu surse regenerabile de energie costă la fel ca și înlocuirea acesteia cu surse de energie tradiționale, sursele regenerabile de energie totuși câștigă. Gândiți-vă la asta: spre deosebire de sursele de energie tradiționale, centralizate, sursele regenerabile distribuite nu au același bagaj negativ precum amenințările la securitate națională din atacurile teroriste, utilizarea combustibililor murdari, costurile financiare ridicate, efectele negative asupra climei și asupra sănătății și vulnerabilitatea la scară largă. pene de curent

Investițiile în eficiență energetică și surse regenerabile pot înțărca lumea industrială de cărbune și petrol, pot economisi guvernele trilioane de dolari, pot crește economia prin noi locuri de muncă în instalarea rețelelor regenerabile și inteligente și pot reduce emisiile noastre de carbon cu aproximativ 80 la sută.

Pe măsură ce ne îndreptăm spre această nouă eră energetică, întrebarea pe care trebuie să o punem este: Cum arată cu adevărat o lume cu energie nelimitată? Cum va afecta economia noastră? Cultura noastra? Modul nostru de viață? Răspunsul este: mai mult decât crezi.

Vom explora cum va arăta această lume nouă la sfârșitul seriei noastre „Viitorul Energiei”, dar mai întâi trebuie să menționăm celelalte forme de energie regenerabilă și neregenerabilă care ne pot alimenta viitorul. Urmatorul: Energiile regenerabile versus toriul și energia de fuziune Wildcards: viitorul energiei P5.