Квантумран

ИЗОБРАЖЕНИЕ КРЕДИТ: Квантумран

Солнечная энергия и рост энергетического интернета: будущее энергетики P4

Дэвид Тал, издатель, футурист
@DavidTalWrites
LinkedIn

Вт, 09 / 15 / 2020 - 10: 00

Мы говорили о падении грязная энергия. Мы говорили о конец нефти. И мы только что говорили о росте электрические транспортные средства. Далее мы поговорим о движущей силе всех этих тенденций, и она должна изменить мир, каким мы его знаем, всего за два-три десятилетия.

Почти бесплатная, безграничная, чистая, возобновляемая энергия.

Это большое дело. И именно поэтому остальная часть этой серии будет посвящена тем тенденциям и технологиям, которые переведут человечество из мира, уязвимого в отношении энергии, в мир с избытком энергии, а также повлияют на нашу экономику, мировую политику и на вашу повседневную жизнь. Я знаю, это довольно головокружительная вещь, но не волнуйтесь, я не буду идти слишком быстро, пока буду вести вас через это.

Начнем с самой очевидной формы почти бесплатной, безграничной, чистой, возобновляемой энергии: солнечной энергии.

Солнечная энергия: почему это круто и почему это неизбежно

К настоящему времени мы все знакомы с тем, что такое солнечная энергия: мы в основном берем большие панели, поглощающие энергию, и направляем их на самый большой термоядерный реактор нашей солнечной системы (солнце) с целью преобразования солнечного света в полезную электроэнергию. Бесплатная, безграничная и чистая энергия. Звучит потрясающе! Так почему же солнечная энергия не стала популярной несколько десятилетий назад после изобретения этой технологии?

Ну, если отбросить политику и нашу любовь к дешевой нефти, главным камнем преткновения стала стоимость. Раньше генерировать большие объемы электроэнергии с помощью солнечной энергии было безумно дорого, особенно по сравнению со сжиганием угля или нефти. Но, как всегда, все меняется, и в данном случае в лучшую сторону.

Видите ли, ключевое различие между солнечными и углеродными источниками энергии (такими как уголь и нефть) заключается в том, что один — это технология, а другой — ископаемое топливо. Технология совершенствуется, становится дешевле и со временем обеспечивает большую отдачу; тогда как в случае с ископаемым топливом в большинстве случаев их стоимость растет, стагнирует, становится неустойчивой и, наконец, со временем снижается.

Эти отношения слишком четко проявились с начала 2000-х годов. Солнечные технологии продемонстрировали стремительный рост количества энергии, которую они эффективно генерируют, в то время как их стоимость рухнула (75 процентов только за последние пять лет). К 2020 году солнечная энергия станет конкурентоспособной по цене с ископаемым топливом даже без субсидий. К 2030 году солнечная энергия будет стоить ничтожную долю стоимости ископаемого топлива и будет работать более эффективно. Между тем, стоимость нефти резко возросла на протяжении большей части 2000-х годов, наряду с затратами (финансовыми и экологическими) на строительство и обслуживание электростанций, работающих на ископаемом топливе (например, на угле).

Если мы будем следовать тенденциям развития солнечной энергетики, футурист Рэй Курцвейл предсказал, что солнечная энергия может удовлетворить 100 процентов сегодняшних потребностей в энергии менее чем за два десятилетия. Производство солнечной энергии уже удваивается каждые два года в течение последних 30 лет. Точно так же Международное энергетическое агентство прогнозирует что к 2050 году солнце (солнечная энергия) станет крупнейшим в мире источником электроэнергии, намного опережая все другие виды ископаемого и возобновляемого топлива вместе взятые.

Мы вступаем в эпоху, когда независимо от того, сколько энергии из ископаемого топлива доступно, возобновляемая энергия все равно будет дешевле. Так что же это означает в реальном мире?

Солнечные инвестиции и внедрение достигают точки кипения

Изменения будут происходить сначала медленно, а потом вдруг все будет по-другому.

Когда некоторые люди думают о производстве солнечной энергии, они по-прежнему думают об автономных солнечных электростанциях, где сотни, а может и тысячи солнечных панелей покрывают огромную полосу пустыни в какой-то отдаленной части страны. Справедливости ради следует отметить, что такие установки будут играть большую роль в нашем будущем энергетическом балансе, особенно с учетом тех инноваций, которые появятся в ближайшем будущем.

Два кратких примера: в течение следующего десятилетия мы увидим, как технология солнечных батарей увеличивает свою способность преобразовывать солнечный свет в энергию с 25 процентов до почти 50 процентов. Между тем, более крупные игроки, такие как IBM, выйдут на рынок с солнечными коллекторами, которые могут увеличить силу 2,000 солнц.

Хотя эти инновации многообещающи, они представляют собой лишь часть того, во что превратится наша энергетическая система. Будущее энергетики — это децентрализация, демократизация, власть для людей. (Да, я понимаю, как глупо это звучало. Смирись с этим.)

Это означает, что вместо того, чтобы централизованно производить электроэнергию среди коммунальных предприятий, все больше и больше электроэнергии будет производиться там, где она используется: дома. В будущем солнечная энергия позволит людям производить собственное электричество с меньшими затратами, чем получать это электричество от местной коммунальной службы. На самом деле это уже происходит.

В Квинсленде, Австралия, цены на электроэнергию упали почти до нуля в июле 2014 года. Обычно цены колеблются в пределах 40-50 долларов за мегаватт-час, так что же произошло?

Солярка случилась. Солнечная батарея на крыше, если быть точным. 350,000 1,100 зданий в Квинсленде оснащены солнечными панелями на крышах, которые вместе производят XNUMX мегаватт электроэнергии.

Между тем, то же самое происходит в больших регионах Европы (особенно в Германии, Испании и Португалии), где солнечная энергетика в жилых домах достигла «сетевого паритета» (стоит одинаковая) со средними ценами на электроэнергию для жилых домов, питаемых от традиционных коммунальных услуг. Франция даже приняла закон чтобы все новые здания в коммерческих зонах были построены с крышами растений или солнечных батарей. Кто знает, может быть, когда-нибудь подобное законодательство заменит окна целых зданий и небоскребов прозрачными солнечными панелями — да, солнечные панели окна!

Но даже после всего этого солнечная энергия составляет лишь треть этой революции.

Аккумуляторы теперь не только для вашей игрушечной машинки

Подобно тому, как солнечные панели пережили ренессанс в развитии и широкомасштабных инвестициях, так же произошло и с батареями. Разнообразие инноваций (напр. one, два, три) появляются в сети, чтобы сделать их дешевле, меньше, более экологичными и, что наиболее важно, позволить им хранить огромное количество энергии гораздо дольше. Причина этих инвестиций в исследования и разработки очевидна: батареи помогают хранить энергию, которую собирает солнечная энергия, для использования, когда солнце не светит.

На самом деле, вы, возможно, слышали о том, что Tesla недавно произвела большой фурор, когда они дебютировали. Тесла Пауэрволл, доступная бытовая батарея, которая может хранить до 10 киловатт-часов энергии. Подобные батареи позволяют домохозяйствам полностью отключиться от сети (если они также инвестируют в солнечную энергию на крыше) или просто обеспечивают их резервным питанием во время отключения сети.

Другие преимущества батареи для повседневного использования включают в себя гораздо более низкие счета за электроэнергию для тех домохозяйств, которые предпочитают оставаться подключенными к местной электросети, особенно для тех, у кого динамичные цены на электроэнергию. Это потому, что вы можете настроить потребление энергии, чтобы собирать и хранить энергию в течение дня, когда цены на электроэнергию низкие, а затем отключаться от сети, получая электроэнергию для дома от аккумулятора ночью, когда цены на электроэнергию растут. Это также делает ваш дом намного более экологичным, потому что сокращение вашего энергетического следа в ночное время вытесняет энергию, обычно вырабатываемую грязным топливом, таким как уголь.

Но батареи не просто изменят правила игры для среднего домовладельца; крупные предприятия и коммунальные службы также начинают устанавливать собственные батареи промышленного размера. Фактически, они составляют 90 процентов всех аккумуляторных установок. Причина их использования батарей во многом такая же, как и у обычного домовладельца: это позволяет им собирать энергию из возобновляемых источников, таких как солнце, ветер и приливы, а затем высвобождать эту энергию в вечернее время, повышая при этом надежность энергосистемы.

Вот где мы подошли к третьей части нашей энергетической революции.

Рост Энергетического Интернета

Это аргумент, который продолжают выдвигать противники возобновляемых источников энергии, утверждающие, что, поскольку возобновляемые источники энергии (особенно солнечные) не могут производить энергию круглосуточно и без выходных, им нельзя доверять крупномасштабные инвестиции. Вот почему нам нужны традиционные «базовые» источники энергии, такие как уголь, газ или ядерная энергия, когда солнце не светит.

Однако те же самые эксперты и политики не упоминают о том, что угольные, газовые или атомные электростанции постоянно останавливаются из-за неисправных деталей или планового обслуживания. Но когда они это делают, они не обязательно выключают свет в городах, которые обслуживают. У нас есть так называемая национальная энергосистема. Если одна станция отключается, энергия с соседней станции мгновенно компенсирует слабину, поддерживая потребности города в электроэнергии.

С некоторыми незначительными модернизациями эта же сеть будет использоваться для возобновляемых источников энергии, так что, когда солнце не светит или ветер не дует в одном регионе, потери энергии можно компенсировать за счет других регионов, где возобновляемые источники энергии производят электроэнергию. А с помощью упомянутых выше батарей промышленного размера мы могли бы дешево накапливать огромное количество возобновляемой энергии в течение дня, чтобы высвобождать ее вечером. Эти два пункта означают, что ветер и солнечная энергия могут обеспечить надежное количество энергии наравне с традиционными источниками энергии базовой нагрузки.

Эта новая сеть торговли возобновляемой энергией в домашних и промышленных масштабах станет будущим «энергетическим интернетом» — динамичной и саморегулирующейся системой, которая (как и сам Интернет) невосприимчива к большинству стихийных бедствий и террористических атак, но при этом не контролируется. чьей-либо монополией.

В конце концов, возобновляемая энергия появится, но это не значит, что корыстные интересы не падут без боя.

Солнечная энергия съела обед коммунальщиков

Забавно, что даже если бы сжигание угля для производства электроэнергии было бесплатным (что в основном имеет место в Австралии, одном из крупнейших в мире экспортеров угля), содержание и эксплуатация электростанции, а затем транспортировка электроэнергии на сотни миль линии электропередач, чтобы добраться до вашего дома. Вся эта инфраструктура составляет большую часть вашего счета за электроэнергию. И именно поэтому так много жителей Квинсленда, о которых вы читали выше, решили избежать этих затрат, вырабатывая собственное электричество дома.это просто более дешевый вариант.

По мере того, как это преимущество в стоимости солнечной энергии распространяется на пригородные и городские районы по всему миру, все больше людей будут частично или полностью отказываться от своих местных энергосистем. Это означает, что расходы на содержание существующей коммунальной инфраструктуры будут нести все меньше и меньше людей, что может привести к увеличению ежемесячных счетов за электроэнергию и созданию еще большего финансового стимула для «поздних последователей солнечной энергетики», чтобы, наконец, инвестировать в солнечную энергию. Это грядущая смертельная спираль, из-за которой коммунальные предприятия не спят по ночам.

Наблюдая, как этот грузовой поезд мчится вперед, некоторые из наиболее отсталых коммунальных компаний решили бороться с этой тенденцией до кровавого конца. Они лоббировали изменение или прекращение политики «чистых измерений», которая позволяет домовладельцам продавать избыточную солнечную энергию обратно в сеть. Другие работают над тем, чтобы заставить законодателей утвердить надбавки на солнечные установки, в то время как другие работают над заморозить или сократить требования к возобновляемой и эффективной энергии им было разрешено встречаться.

По сути, коммунальные компании пытаются добиться от правительства субсидирования их операций, а в некоторых случаях и законодательно закрепить монополию на местные энергетические сети. Это точно не капитализм. И правительства не должны заниматься защитой отраслей от прорывных и превосходных новых технологий (т.е. солнечной и других возобновляемых источников энергии), которые могут заменить их (и, кроме того, принести пользу обществу).

Но в то время как огромные суммы денег на лоббирование тратятся на то, чтобы замедлить продвижение солнечной и других возобновляемых источников энергии, долгосрочные тенденции фиксируются: солнечная энергия и возобновляемые источники энергии должны съесть обед коммунальных предприятий. Вот почему дальновидные коммунальные компании используют другой подход.

Коммунальные предприятия Старого Света помогают возглавить новый мировой энергетический порядок

Хотя маловероятно, что большинство людей полностью отключится от сети — кто знает, что произойдет, когда ваш будущий сын в пьяном виде въедет на вашей Тесле в домашнюю батарею в вашем гараже — большинство людей НАЧНИТ использовать свои локальные энергетические сети все меньше и меньше с каждым десятилетием. .

С записью на стене несколько коммунальных предприятий решили стать лидерами в будущих сетях возобновляемой и распределенной энергии. Например, ряд европейских коммунальных предприятий инвестируют часть своей текущей прибыли в новую инфраструктуру возобновляемых источников энергии, таких как солнечная, ветровая и приливная. Эти коммунальные предприятия уже получили выгоду от своих инвестиций. Распределенные возобновляемые источники энергии помогли снизить нагрузку на электрические сети в жаркие летние дни, когда спрос был высоким. Возобновляемые источники энергии также снижают потребность коммунальных предприятий вкладывать средства в новые и дорогостоящие централизованные электростанции и линии электропередач.

Другие коммунальные компании смотрят еще дальше, чтобы перейти от чисто поставщиков энергии к поставщикам энергетических услуг. SolarCity, стартап, который проектирует, финансирует и устанавливает солнечные энергетические системы, начал переход на сервисную модель где они владеют, обслуживают и эксплуатируют домашние батареи людей.

В этой системе клиенты платят ежемесячную плату за установку солнечных батарей и домашней батареи в своем доме, которые потенциально могут быть подключены к гиперлокальной энергосети сообщества (микросети), а затем управляют их домашней энергией коммунальное предприятие. Потребители будут платить только за ту энергию, которую они используют, а скромные потребители энергии сократят свои счета за электроэнергию. Они могут даже получать прибыль, используя избыточную энергию, вырабатываемую их домами, для питания своих более энергожадных соседей.

Что на самом деле означает почти бесплатная, безграничная, чистая энергия

К 2050 году большая часть мира должна будет полностью заменить свои стареющие энергетические сети и электростанции. Замена этой инфраструктуры более дешевыми, чистыми и максимально энергозатратными возобновляемыми источниками энергии имеет финансовый смысл. Даже если замена этой инфраструктуры возобновляемыми источниками энергии будет стоить столько же, сколько замена ее традиционными источниками энергии, возобновляемые источники энергии все равно выиграют. Подумайте об этом: в отличие от традиционных централизованных источников энергии, распределенные возобновляемые источники энергии не несут такого же негативного багажа, как угрозы национальной безопасности от террористических атак, использование грязного топлива, высокие финансовые затраты, неблагоприятные последствия для климата и здоровья, а также уязвимость к широкомасштабным затемнения

Инвестиции в энергоэффективность и возобновляемые источники энергии могут отучить промышленный мир от угля и нефти, сэкономить правительствам триллионы долларов, обеспечить рост экономики за счет новых рабочих мест в области возобновляемых источников энергии и установки интеллектуальных сетей, а также сократить выбросы углекислого газа примерно на 80 процентов.

Поскольку мы приближаемся к этой новой энергетической эре, мы должны задать вопрос: как на самом деле выглядит мир с неограниченной энергией? Как это повлияет на нашу экономику? Наша культура? Наш образ жизни? Ответ: больше, чем вы думаете.

Мы рассмотрим, как будет выглядеть этот новый мир, в конце нашей серии «Будущее энергии», но сначала нам нужно упомянуть другие формы возобновляемой и невозобновляемой энергии, которые могут питать наше будущее. Следующий: Возобновляемые источники энергии против подстановочных знаков тория и термоядерной энергии: будущее энергетики, часть 5.