Solárna energia a vzostup energetického internetu: Budúcnosť energie P4

Hovorili sme o páde špinavá energia. Hovorili sme o koniec oleja. A práve sme hovorili o vzostupe elektromobily. Ďalej budeme hovoriť o hnacej sile všetkých týchto trendov – a tá má zmeniť svet, ako ho poznáme, už za dve až tri desaťročia.

Takmer bezplatná, neobmedzená, čistá, obnoviteľná energia.

Je to niečo veľké. A to je dôvod, prečo sa zvyšok tejto série bude zaoberať trendmi a technológiami, ktoré prevedú ľudstvo z energeticky zraniteľného sveta do sveta bohatého na energiu, pričom sa budú zaoberať účinkami, ktoré to bude mať na našu ekonomiku, svetovú politiku a na váš každodenný život. Viem, že sú to dosť opojné veci, ale nebojte sa, nebudem chodiť príliš rýchlo, keď vás nimi prevediem.

Začnime najzrejmejšou formou takmer bezplatnej, neobmedzenej, čistej, obnoviteľnej energie: solárnou energiou.

Slnečné žiarenie: prečo sa to kolíše a prečo je to nevyhnutné

Teraz už všetci vieme, o čom je solárna energia: v podstate vezmeme veľké panely pohlcujúce energiu a nasmerujeme ich smerom k najväčšiemu fúznemu reaktoru našej slnečnej sústavy (Slnku) s cieľom premeniť slnečné svetlo na využiteľnú elektrinu. Bezplatná, neobmedzená a čistá energia. Znie to úžasne! Prečo teda solárna energia nevzlietla pred desiatkami rokov po vynájdení technológie?

Ak odhliadneme od politiky a našej milostnej aféry s lacnou ropou, hlavným kameňom úrazu boli náklady. Kedysi bolo hlúpo drahé vyrábať veľké množstvo elektriny pomocou solárnej energie, najmä v porovnaní so spaľovaním uhlia alebo ropy. Ale ako vždy, veci sa menia a v tomto prípade k lepšiemu.

Vidíte, kľúčový rozdiel medzi solárnymi a uhlíkovými zdrojmi energie (ako je uhlie a ropa) je v tom, že jeden je technológia, zatiaľ čo druhý je fosílne palivo. Technológia sa zlepšuje, stáva sa lacnejšou a poskytuje väčšiu návratnosť v priebehu času; zatiaľ čo pri fosílnych palivách vo väčšine prípadov ich hodnota stúpa, stagnuje, stáva sa nestálou a nakoniec časom klesá.

Tento vzťah sa od začiatku roku 2000 prejavuje až príliš jasne. Solárna technológia zaznamenala raketový nárast množstva energie, ktorú efektívne generuje, pričom jej náklady klesli (75 percent len ​​za posledných päť rokov). Do roku 2020 sa solárna energia stane cenovo konkurencieschopnou fosílnym palivám aj bez dotácií. Do roku 2030 bude solárna energia stáť nepatrný zlomok toho, čo robia fosílne palivá a fungujú efektívnejšie. Medzitým cena ropy explodovala počas väčšiny 2000. storočia spolu s nákladmi (finančnými a environmentálnymi) na výstavbu a údržbu elektrární na fosílne palivá (ako je uhlie).

Ak budeme sledovať solárne trendové línie, futurista Ray Kurzweil predpovedal, že solárna energia by mohla pokryť 100 percent dnešných energetických potrieb za menej ako dve desaťročia. Výroba solárnej energie sa za posledných 30 rokov zdvojnásobila každé dva roky. Rovnako tak, Predpovedala to Medzinárodná energetická agentúra že slnko (solárne) sa do roku 2050 stane najväčším svetovým zdrojom elektriny, ďaleko pred všetkými ostatnými formami fosílnych a obnoviteľných palív dohromady.

Vstupujeme do veku, v ktorom bez ohľadu na to, koľko energie z fosílnych palív je k dispozícii, obnoviteľná energia bude stále lacnejšia. Čo to teda znamená v reálnom svete?

Solárne investície a adopcia dosahujú bod varu

Zmena príde najskôr pomaly, potom bude zrazu všetko inak.

Keď niektorí ľudia myslia na výrobu solárnej energie, stále myslia na samostatné solárne elektrárne, kde stovky, možno tisíce solárnych panelov pokrývajú masívny pás púšte v nejakej odľahlej časti krajiny. Aby sme boli spravodliví, takéto zariadenia budú absolútne zohrávať veľkú úlohu v našom budúcom energetickom mixe, najmä s typmi inovácií, ktoré prichádzajú.

Dva rýchle príklady: Počas nasledujúceho desaťročia uvidíme, ako technológia solárnych článkov zvýši svoju schopnosť premieňa slnečné svetlo na energiu z 25 percent na takmer 50 percent. Medzitým vstúpia na trh väčší hráči ako IBM so solárnymi kolektormi, ktoré by mohli zväčšiť silu 2,000 sĺnk.

Aj keď sú tieto inovácie sľubné, predstavujú len zlomok toho, do čoho sa náš energetický systém vyvinie. Budúcnosť energetiky je o decentralizácii, o demokratizácii, je o moci pre ľudí. (Áno, uvedomujem si, ako hlúpo to znelo. Zmierte sa s tým.)

To znamená, že namiesto centralizácie výroby elektriny medzi verejné služby sa čoraz viac elektriny začne vyrábať tam, kde sa používa: doma. V budúcnosti solárna energia umožní ľuďom vyrábať si vlastnú elektrinu pri nižších nákladoch, ako keby ju získavali z miestnej siete. V skutočnosti sa to už deje.

V Queenslande v Austrálii ceny elektriny klesli takmer na nulu v júli 2014. Bežne sa ceny pohybujú okolo 40 – 50 USD za megawatthodinu, tak čo sa stalo?

Solar sa stalo. Strešné solárne, aby som bol presný. 350,000 1,100 budov v Queenslande má strešné solárne panely, ktoré spolu generujú XNUMX XNUMX megawattov elektriny.

Medzitým sa to isté deje vo veľkých regiónoch Európy (najmä v Nemecku, Španielsku a Portugalsku), kde solárna energia v obytnom meradle dosiahla „sieťovú paritu“ (stojí rovnaké) s priemernými cenami elektrickej energie v domácnostiach poháňaných tradičnými sieťami. Francúzsko dokonca uzákonilo aby všetky nové budovy v komerčných zónach boli postavené so strechami rastlín alebo solárnych zariadení. Ktovie, možno sa raz podobná legislatíva dočká výmeny okien celých budov a mrakodrapov za priehľadné solárne panely – áno, okná so solárnymi panelmi!

Ale aj po tomto všetkom je solárna energia stále len jednou tretinou tejto revolúcie.

Batérie už nielen pre vaše autíčko

Tak ako solárne panely zažili renesanciu vo vývoji a rozsiahlych investíciách, tak aj batérie. Rôzne inovácie (napr. jeden, dva, tri) prichádzajú online, aby boli lacnejšie, menšie, šetrnejšie k životnému prostrediu a čo je najdôležitejšie, umožnili im skladovať obrovské množstvá energie oveľa dlhšie. Dôvod týchto investícií do výskumu a vývoja je zrejmý: batérie pomáhajú uchovávať energiu zozbieranú solárnou energiou na použitie, keď slnko nesvieti.

V skutočnosti ste už možno počuli o tom, že Tesla nedávno urobila veľký rozruch, keď debutovala Tesla powerwall, cenovo dostupná domáca batéria, ktorá dokáže uložiť až 10 kilowatthodín energie. Batérie ako tieto umožňujú domácnostiam možnosť úplne vypnúť sieť (ak by investovali aj do solárnej energie na streche) alebo im jednoducho poskytnúť záložnú energiu počas výpadkov siete.

Medzi ďalšie výhody batérií pre každodennú domácnosť patrí oveľa nižší účet za energiu pre tie domácnosti, ktoré sa rozhodnú zostať pripojené k miestnej elektrickej sieti, najmä tie s dynamickými cenami elektriny. Je to preto, že si môžete upraviť spotrebu energie tak, aby ste zbierali a skladovali energiu počas dňa, keď sú ceny elektriny nízke, a potom sa môžete vypnúť zo siete tak, že budete čerpať energiu domácnosti z batérie v noci, keď ceny elektriny stúpnu. Vďaka tomu je váš domov oveľa zelenší, pretože zníženie vašej energetickej stopy počas noci vytláča energiu, ktorá sa bežne vytvára v špinavých palivách, ako je uhlie.

Batérie však nezmenia hru len na bežného majiteľa domu; veľké podniky a verejné služby tiež začínajú inštalovať vlastné batérie priemyselnej veľkosti. V skutočnosti predstavujú 90 percent všetkých inštalácií batérií. Ich dôvod na používanie batérií je do značnej miery rovnaký ako u priemerného majiteľa domu: umožňuje im zbierať energiu z obnoviteľných zdrojov, ako je slnečná, veterná a prílivová, a potom túto energiu uvoľňovať počas večera, čím sa zvyšuje spoľahlivosť energetickej siete.

Tu sa dostávame k tretiemu dielu našej energetickej revolúcie.

Vzostup energetického internetu

Existuje tento argument, ktorý neustále presadzujú odporcovia obnoviteľnej energie, ktorí tvrdia, že keďže obnoviteľné zdroje (najmä solárne) nedokážu produkovať energiu 24 hodín denne, 7 dní v týždni, nemožno im dôverovať rozsiahlymi investíciami. Preto potrebujeme tradičné „základné“ zdroje energie, ako je uhlie, plyn alebo jadrová energia, keď slnko nesvieti.

Tí istí odborníci a politici však nespomenú, že uhoľné, plynové alebo jadrové elektrárne sa neustále odstavujú kvôli chybným častiam alebo plánovanej údržbe. Ale keď tak urobia, nemusia nevyhnutne vypnúť svetlá v mestách, ktorým slúžia. Máme niečo, čomu sa hovorí národná energetická sieť. Ak sa jedna elektráreň vypne, energia zo susednej elektrárne okamžite naberie nedostatok energie, čím sa podporia energetické potreby mesta.

S niektorými menšími vylepšeniami budú obnoviteľné zdroje využívať tú istú sieť, takže keď v jednom regióne nesvieti slnko alebo nefúka vietor, strata energie môže byť kompenzovaná z iných regiónov, kde obnoviteľné zdroje vyrábajú elektrinu. A použitím vyššie uvedených priemyselných batérií by sme mohli lacno skladovať obrovské množstvá obnoviteľnej energie počas dňa na uvoľnenie počas večera. Tieto dva body znamenajú, že veterná a solárna energia môžu poskytnúť spoľahlivé množstvo energie na rovnakej úrovni ako tradičné zdroje energie so základným zaťažením.

Táto nová sieť obchodovania s obnoviteľnou energiou v domácom a priemyselnom meradle vytvorí budúci „energetický internet“ – dynamický a samoregulačný systém, ktorý (podobne ako samotný internet) je imúnny voči väčšine prírodných katastrof a teroristických útokov, no zároveň nie je kontrolovaný. kýmkoľvek monopolom.

Na konci dňa dôjde k obnoviteľnej energii, ale to neznamená, že osobné záujmy nezmiznú bez boja.

Solar konzumuje obedy

Je smiešne, že aj keby bolo spaľovanie uhlia na elektrinu zadarmo (čo je do značnej miery prípad Austrálie, jedného z najväčších svetových exportérov uhlia), stále to stojí peniaze na údržbu a prevádzku elektrárne a potom prepravu elektriny na stovky kilometrov. elektrické vedenie, aby sa dostalo až k vám domov. Celá táto infraštruktúra tvorí veľkú časť vášho účtu za elektrinu. A to je dôvod, prečo sa toľko Queenslandčanov, o ktorých ste čítali vyššie, rozhodlo vyhnúť sa týmto nákladom výrobou vlastnej elektriny doma –je to len lacnejšia možnosť.

Keď sa táto výhoda v oblasti solárnych nákladov zrýchľuje v prímestských a mestských oblastiach po celom svete, viac ľudí sa čiastočne alebo úplne odhlási zo svojich miestnych energetických sietí. To znamená, že náklady na údržbu existujúcej infraštruktúry bude znášať čoraz menej ľudí, čo môže zvýšiť mesačné účty za elektrinu a vytvoriť ešte väčší finančný stimul pre „neskorých používateľov solárnej energie“, aby konečne investovali do solárnej energie. Toto je prichádzajúca špirála smrti, ktorá drží energetické spoločnosti v noci hore.

Niektoré zo zaostalejších komunálnych spoločností sa pri sledovaní tohto nákladného vlaku rozhodli bojovať proti tomuto trendu až do krvavého konca. Lobovali za zmenu alebo ukončenie politiky „čistého merania“, ktorá umožňuje majiteľom domov predávať prebytočnú slnečnú energiu späť do siete. Iní pracujú na tom, aby sa k tomu dostali zákonodarcovia schvaľovať príplatky na solárne zariadenia, zatiaľ čo iní na tom pracujú zmraziť alebo znížiť požiadavky na obnoviteľnú energiu a energetickú účinnosť bolo im uzákonené, aby sa stretli.

Energetické spoločnosti sa v podstate snažia prinútiť vlády, aby dotovali ich prevádzku a v niektorých prípadoch uzákonili svoje monopoly na miestne energetické siete. To rozhodne nie je kapitalizmus. A vlády by sa nemali zaoberať ochranou priemyselných odvetví pred rušivými a špičkovými novými technológiami (napr. solárne a iné obnoviteľné zdroje energie), ktoré majú potenciál ich nahradiť (a sú prínosom pre verejnosť).

Ale zatiaľ čo sa obrovské sumy peňazí na lobing vynakladajú na spomalenie rozvoja solárnych a iných obnoviteľných zdrojov, dlhodobé trendové línie sú pevné: solárne a obnoviteľné zdroje sú nastavené tak, aby jedli obedy. To je dôvod, prečo spoločnosti poskytujúce služby, ktoré premýšľajú dopredu, používajú iný prístup.

Služby starého sveta pomáhajú viesť nový svetový energetický poriadok

Aj keď je nepravdepodobné, že by sa väčšina ľudí úplne odpojila od siete – ktovie, čo sa stane, keď váš budúci syn opitý naženie vašu Teslu do domácej batérie vo vašej garáži – väčšina ľudí začne s každým ďalším desaťročím využívať svoje lokálne energetické siete menej a menej. .

S nápisom na stene sa niekoľko verejných služieb rozhodlo stať sa lídrami v budúcej sieti obnoviteľných a distribuovaných energií. Napríklad mnohé európske spoločnosti investujú časť svojich súčasných ziskov do novej infraštruktúry obnoviteľnej energie, ako je solárna, veterná a prílivová energia. Tieto spoločnosti už zo svojich investícií profitovali. Distribuované obnoviteľné zdroje pomohli znížiť zaťaženie elektrických sietí počas horúcich letných dní, keď bol dopyt vysoký. Obnoviteľné zdroje tiež znižujú potrebu verejných služieb investovať do nových a drahých centralizovaných elektrární a prenosových vedení.

Iné energetické spoločnosti sa pozerajú ešte ďalej na prechod z čisto poskytovateľov energie na poskytovateľov energetických služieb. SolarCity, startup, ktorý navrhuje, financuje a inštaluje solárne energetické systémy, začal posun smerom k modelu založenému na službách kde vlastnia, udržiavajú a prevádzkujú domáce batérie ľudí.

V tomto systéme zákazníci platia mesačný poplatok za inštaláciu solárnych panelov a domácej batérie vo svojom dome – potenciálne pripojení k hyper-miestnej komunitnej energetickej sieti (mikrogridy) – a potom majú svoju domácu energiu spravovať elektráreň. Zákazníci by platili iba za energiu, ktorú spotrebujú, a skromní spotrebitelia energie zaznamenajú zníženie svojich účtov za energiu. Môžu dokonca zarábať tým, že využívajú prebytočnú energiu, ktorú vytvárajú ich domy, na napájanie svojich susedov, ktorí majú viac energie.

Čo v skutočnosti znamená takmer bezplatná, neobmedzená a čistá energia

Do roku 2050 bude musieť veľká časť sveta úplne nahradiť starnúcu energetickú sieť a elektrárne. Nahradenie tejto infraštruktúry lacnejšími, čistejšími a obnoviteľnými zdrojmi energie maximalizujúcimi len finančný zmysel. Aj keď nahradenie tejto infraštruktúry obnoviteľnými zdrojmi stojí rovnako ako jej nahradenie tradičnými zdrojmi energie, obnoviteľné zdroje energie stále vyhrávajú. Zamyslite sa nad tým: na rozdiel od tradičných, centralizovaných zdrojov energie, distribuované obnoviteľné zdroje energie nenesú rovnakú negatívnu záťaž, ako sú hrozby pre národnú bezpečnosť z teroristických útokov, používanie špinavých palív, vysoké finančné náklady, nepriaznivé klimatické a zdravotné účinky a zraniteľnosť voči rozsiahlemu výpadky prúdu

Investície do energetickej účinnosti a obnoviteľných zdrojov môžu odstaviť priemyselný svet od uhlia a ropy, ušetriť vládam bilióny dolárov, rásť ekonomiku prostredníctvom nových pracovných miest v oblasti obnoviteľných a inteligentných sietí a znížiť naše emisie uhlíka približne o 80 percent.

Keď smerujeme do tejto novej energetickej éry, musíme si položiť otázku: Ako skutočne vyzerá svet s neobmedzenou energiou? Ako to ovplyvní našu ekonomiku? Naša kultúra? Náš spôsob života? Odpoveď znie: viac, ako si myslíte.

Preskúmame, ako bude tento nový svet vyzerať na konci našej série Future of Energy, ale najprv musíme spomenúť ďalšie formy obnoviteľnej a neobnoviteľnej energie, ktoré môžu poháňať našu budúcnosť. Ďalej: Obnoviteľné zdroje verzus tóriové a fúzne energetické zástupné karty: Budúcnosť energie P5.

BUDÚCNOSŤ ODKAZOV ENERGETICKEJ SÉRIE

Pomalá smrť éry uhlíkovej energie: Budúcnosť energie P1

Olej! Spúšťač éry obnoviteľných zdrojov: Budúcnosť energie P2

Vzostup elektromobilu: Budúcnosť energie P3

Obnoviteľné zdroje verzus tória a fúzna energia: Future of Energy P5

Naša budúcnosť vo svete plnom energie: Future of Energy P6