Quantumrun

KREDIT ZA SLIKO: Quantumrun

Sončna energija in vzpon energetskega interneta: prihodnost energije P4

David Tal, založnik, futurist
@DavidTalPiše
LinkedIn

Torek, 09 - 15:2020

Govorili smo o padcu umazana energija. Govorili smo o konec olja. In pravkar smo govorili o vzponu električna vozila. Nato bomo govorili o gonilni sili za vsemi temi trendi – in naj bi v samo dveh do treh desetletjih spremenila svet, kot ga poznamo.

Skoraj brezplačna, neomejena, čista, obnovljiva energija.

To je kar nekaj velikega. In zato bo preostanek te serije pokrival tiste trende in tehnologije, ki bodo človeštvo spremenili iz energetsko ranljivega v energetsko bogat svet, hkrati pa pokrival učinke, ki jih bo to imelo na naše gospodarstvo, svetovno politiko in na vaše vsakdanje življenje. Vem, da je to precej opojna stvar, a ne skrbite, ne bom hodil prehitro, ko vas bom vodil skozi to.

Začnimo z najbolj očitno obliko skoraj brezplačne, neomejene, čiste, obnovljive energije: sončno energijo.

Solar: zakaj je neverjetno in zakaj je neizogibno

Zdaj smo že vsi seznanjeni s tem, kaj je sončna energija: v bistvu vzamemo velike plošče, ki absorbirajo energijo, in jih usmerimo proti največjemu fuzijskemu reaktorju našega sončnega sistema (soncu) s ciljem pretvarjanja sončne svetlobe v uporabno elektriko. Brezplačna, neomejena in čista energija. Sliši se čudovito! Zakaj torej sončna energija ni zaživela pred desetletji, potem ko je bila izumljena tehnologija?

No, če pustimo politiko in našo ljubezensko afero s poceni nafto, so glavni kamen spotike stroški. Nekoč je bilo neumno drago proizvajati velike količine električne energije s sončno energijo, zlasti v primerjavi s kurjenjem premoga ali nafte. A kot vedno se stvari spreminjajo in v tem primeru na bolje.

Vidite, ključna razlika med sončno energijo in viri energije, ki temeljijo na ogljiku (kot sta premog in nafta), je ta, da je eden tehnologija, drugi pa fosilno gorivo. Tehnologija se izboljša, postane cenejša in sčasoma zagotavlja večji donos; pri fosilnih gorivih pa v večini primerov njihova vrednost narašča, stagnira, postane nestanovitna in nazadnje sčasoma upada.

To razmerje se vse preveč jasno kaže od začetka 2000-ih. Pri sončni tehnologiji je količina električne energije, ki jo učinkovito proizvede, skokovito narasla, medtem ko so njeni stroški padli (75 odstotkov samo v zadnjih petih letih). Do leta 2020 bo sončna energija tudi brez subvencij postala cenovno konkurenčna fosilnim gorivom. Do leta 2030 bo sončna energija stala majhen del tega, kar fosilna goriva porabijo, in bo delovala učinkoviteje. Medtem je cena nafte v večjem delu 2000-ih eksplodirala, skupaj s stroški (finančnimi in okoljskimi) gradnje in vzdrževanja elektrarn na fosilna goriva (kot je premog).

Če sledimo sončnim trendom, je futurist Ray Kurzweil napovedal, da bi sonce lahko zadostilo 100 odstotkov današnjih potreb po energiji v manj kot dveh desetletjih. Proizvodnja sončne energije se je že podvojila vsaki dve leti v zadnjih 30 letih. Prav tako je Mednarodna agencija za energijo napoveduje da bo sonce (solar) do leta 2050 postalo največji svetovni vir električne energije, daleč pred vsemi drugimi oblikami fosilnih in obnovljivih goriv skupaj.

Vstopamo v dobo, ko bo obnovljiva energija še vedno cenejša, ne glede na to, koliko energije iz fosilnih goriv je na voljo. Torej, kaj to pomeni v resničnem svetu?

Naložbe v sončno energijo in sprejemanje dosegajo vrelišče

Sprememba bo sprva prišla počasi, nato pa bo kar naenkrat vse drugače.

Ko nekateri ljudje pomislijo na proizvodnjo sončne energije, še vedno pomislijo na samostojne sončne elektrarne, kjer na stotine, morda na tisoče sončnih kolektorjev prekriva ogromen pas puščave v nekem odročnem delu države. Po pravici povedano bodo takšne naprave zagotovo igrale veliko vlogo v naši prihodnji energetski mešanici, zlasti glede na vrsto inovacij, ki bodo v pripravi.

Dva hitra primera: V naslednjem desetletju bomo videli, kako bo tehnologija sončnih celic povečala svojo sposobnost pretvorijo sončno svetlobo v energijo s 25 odstotkov na skoraj 50 odstotkov. Medtem bodo večji igralci, kot je IBM, vstopili na trg s sončnimi kolektorji, ki bi lahko povečati moč 2,000 sonc.

Čeprav so te inovacije obetavne, predstavljajo le del tega, v kar se bo razvil naš energetski sistem. Prihodnost energije se nanaša na decentralizacijo, na demokratizacijo, na moč ljudem. (Da, zavedam se, kako bedno je to zvenelo. Sprijazni se s tem.)

To pomeni, da se bo proizvodnja električne energije, namesto da bi bila centralizirana med javnimi službami, začela proizvajati tam, kjer se uporablja: doma. V prihodnosti bo sončna energija ljudem omogočila, da sami proizvajajo elektriko po nižji ceni, kot bi jo pridobivali od lokalnega komunalnega podjetja. Pravzaprav se to že dogaja.

V Queenslandu v Avstraliji, cene električne energije padle skoraj na nič julija 2014. Običajno se cene gibljejo okoli 40–50 USD na megavatno uro, kaj se je torej zgodilo?

Solar se je zgodil. Strešna sončna energija, če smo natančni. 350,000 stavb v Queenslandu ima strešne sončne celice, ki skupaj proizvedejo 1,100 megavatov električne energije.

Medtem se enako dogaja v velikih regijah Evrope (zlasti v Nemčiji, Španiji in na Portugalskem), kjer je sončna energija v stanovanjskem obsegu dosegla "pariteto omrežja" (stroški so enaki) s povprečnimi cenami električne energije za stanovanja, ki se napajajo iz tradicionalnih javnih služb. Francija je celo uzakonila da se vse nove stavbe v komercialnih conah zgradijo z rastlinskimi ali solarnimi strehami. Kdo ve, morda bo podobna zakonodaja nekega dne poskrbela, da bodo okna celih zgradb in nebotičnikov zamenjana s prozornimi sončnimi kolektorji – ja, okna s solarnimi paneli!

Toda tudi po vsem tem je sončna energija še vedno le ena tretjina te revolucije.

Baterije, ne samo za vaš avtomobilček

Tako kot so sončni kolektorji doživeli preporod v razvoju in obsežnih naložbah, so tudi baterije. Različne inovacije (npr. ena, dva, 3). Razlog za te naložbe v raziskave in razvoj je očiten: baterije pomagajo shraniti energijo, ki jo zbere sonce, za uporabo, ko sonce ne sije.

Pravzaprav ste morda že slišali, da je Tesla pred kratkim naredila velik pečat, ko so debitirali z Tesla Power zid, cenovno dostopna gospodinjska baterija, ki lahko shrani do 10 kilovatnih ur energije. Takšne baterije gospodinjstvom omogočajo, da se popolnoma izključijo iz omrežja (če bi morali investirati tudi v strešno sončno energijo) ali pa jim preprosto zagotovijo rezervno napajanje med izpadi omrežja.

Druge prednosti baterije za vsakdanje gospodinjstvo vključujejo veliko nižji račun za energijo za tista gospodinjstva, ki se odločijo ostati povezana z lokalnim električnim omrežjem, zlasti tista z dinamičnim oblikovanjem cen električne energije. To je zato, ker lahko prilagodite svojo porabo energije za zbiranje in shranjevanje energije podnevi, ko so cene električne energije nizke, nato pa ponoči, ko cene električne energije narastejo, izstopite iz omrežja tako, da črpate gospodinjsko energijo iz baterije. S tem bo tudi vaš dom veliko bolj zelen, saj zmanjšanje vašega energetskega odtisa ponoči izpodriva energijo, ki jo običajno proizvajajo umazana goriva, kot je premog.

A baterije ne bodo le spremenile igre za povprečnega lastnika stanovanja; velika podjetja in javne službe prav tako začenjajo nameščati lastne industrijske baterije. Pravzaprav predstavljajo 90 odstotkov vseh baterijskih inštalacij. Njihov razlog za uporabo baterij je večinoma enak kot pri povprečnem lastniku stanovanja: omogoča jim zbiranje energije iz obnovljivih virov, kot so sonce, veter in plimovanje, nato pa to energijo sprostijo zvečer, s čimer izboljšajo zanesljivost energetskega omrežja.

Tu smo prišli do tretjega dela naše energetske revolucije.

Vzpon energetskega interneta

Obstaja ta argument, ki ga nenehno spodbujajo nasprotniki obnovljive energije, ki pravijo, da ker obnovljivi viri energije (zlasti sončna) ne morejo proizvajati energije 24/7, jim ni mogoče zaupati obsežnih naložb. Zato potrebujemo tradicionalne "osnovne" vire energije, kot so premog, plin ali jedrska energija, ko ne sije sonce.

Kar pa ti isti strokovnjaki in politiki spregledajo, je to, da premog, plin ali jedrske elektrarne ves čas zapirajo zaradi okvarjenih delov ali načrtovanega vzdrževanja. Ko pa to storijo, ni nujno, da ugasnejo luči v mestih, ki jim služijo. Imamo nekaj, kar se imenuje nacionalno energetsko omrežje. Če se ena elektrarna izklopi, energija iz sosednje elektrarne takoj pobere ohlapnost in tako zagotovi mestne potrebe po električni energiji.

Z nekaj manjšimi nadgradnjami bo to isto omrežje tisto, kar bodo uporabljali obnovljivi viri energije, tako da se lahko, ko v eni regiji ne sije sonce ali ne piha veter, izguba energije nadomesti iz drugih regij, kjer obnovljivi viri energije proizvajajo elektriko. In z uporabo zgoraj omenjenih baterij industrijske velikosti bi lahko čez dan poceni shranili ogromne količine obnovljive energije za sprostitev zvečer. Ti dve točki pomenita, da lahko veter in sonce zagotovita zanesljive količine energije v primerjavi s tradicionalnimi osnovnimi viri energije.

To novo omrežje domačega in industrijskega trgovanja z obnovljivo energijo bo sestavljalo prihodnji »energetski internet« – dinamičen in samoregulativen sistem, ki je (tako kot sam internet) imun na večino naravnih nesreč in terorističnih napadov, hkrati pa ni nadzorovan. s strani kogar koli monopola.

Konec koncev se bo obnovljiva energija zgodila, vendar to ne pomeni, da interesi ne bodo padli brez boja.

Solar poje kosilo komunalcev

Smešno je, da tudi če bi bilo kurjenje premoga za elektriko brezplačno (kar v veliki meri velja za Avstralijo, ki je ena največjih svetovnih izvoznic premoga), še vedno stane denar za vzdrževanje in delovanje elektrarne, nato pa transport njene električne energije na stotine milj daljnovode do vašega doma. Vsa ta infrastruktura predstavlja velik del vašega računa za elektriko. In zato se je toliko prebivalcev Queenslanda, o katerih ste brali zgoraj, odločilo, da se bo tem stroškom izognilo s proizvodnjo lastne električne energije doma –je pač cenejša možnost.

Ker se ta sončna stroškovna prednost pospešuje v primestnih in mestnih območjih po vsem svetu, se bo več ljudi delno ali v celoti odpovedalo lokalnim energetskim omrežjem. To pomeni, da bo stroške vzdrževanja obstoječe komunalne infrastrukture nosilo vse manj ljudi, kar bi lahko zvišalo mesečne račune za elektriko in ustvarilo še večjo finančno spodbudo za »pozne uporabnike solarne energije«, da končno investirajo v sončno energijo. To je prihajajoča spirala smrti, zaradi katere komunalna podjetja ponoči ne spijo.

Nekatera bolj nazadnjaška komunalna podjetja so se ob opazovanju tega tovornega vlaka odločila, da se bodo proti temu trendu borila do konca. Lobirali so za spremembo ali odpravo politik "neto merjenja", ki lastnikom stanovanj omogočajo prodajo odvečne sončne energije nazaj v omrežje. Drugi si prizadevajo pripraviti zakonodajalce odobriti doplačila na solarne instalacije, medtem ko si drugi prizadevajo zamrzniti ali zmanjšati zahteve po obnovljivih virih in učinkoviti energiji zakonsko določeno jim je, da se srečajo.

V bistvu si komunalna podjetja prizadevajo doseči, da bi vlade subvencionirale njihovo delovanje in v nekaterih primerih uzakonile svoje monopole nad lokalnimi energetskimi omrežji. To vsekakor ni kapitalizem. In vlade se ne bi smele ukvarjati z zaščito industrij pred motečimi in vrhunskimi novimi tehnologijami (tj. sončno energijo in drugimi obnovljivimi viri energije), ki bi jih lahko nadomestile (in poleg tega koristile javnosti).

Toda medtem ko se ogromne vsote denarja za lobiranje porabijo za upočasnitev napredka sončne energije in drugih obnovljivih virov energije, so dolgoročne smernice trenda določene: sončna energija in obnovljivi viri energije naj bi pojedli malico komunalnim podjetjem. Zato napredna komunalna podjetja ubirajo drugačen pristop.

Oskrbe starega sveta pomagajo voditi novi svetovni energetski red

Čeprav je malo verjetno, da se bo večina ljudi popolnoma odklopila od omrežja – kdo ve, kaj se zgodi, ko vaš bodoči sin pijan zapelje vašo Teslo v hišni akumulator v vaši garaži –, BO večina ljudi z vsakim desetletjem vse manj uporabljala svoja lokalna energetska omrežja. .

Z napisom na steni se je nekaj javnih podjetij odločilo postati vodilno v prihodnjem omrežju obnovljivih in distribuiranih virov energije. Na primer, številne evropske gospodarske družbe vlagajo del svojih trenutnih dobičkov v novo infrastrukturo za obnovljive vire energije, kot so sončna energija, veter in energija plimovanja. Ta javna podjetja so že imela koristi od svojih naložb. Distribuirani obnovljivi viri so pomagali zmanjšati obremenitev električnih omrežij v vročih poletnih dneh, ko je bilo povpraševanje veliko. Obnovljivi viri tudi zmanjšujejo potrebo javnih služb po naložbah v nove in drage centralizirane elektrarne in daljnovode.

Druga komunalna podjetja iščejo še dlje v smeri prehoda iz zgolj ponudnikov energije v ponudnike energetskih storitev. SolarCity, startup, ki načrtuje, financira in namešča sisteme za sončno energijo, je začel premik k modelu, ki temelji na storitvah kjer imajo v lasti, vzdržujejo in upravljajo domače baterije ljudi.

V tem sistemu odjemalci plačujejo mesečno naročnino za namestitev sončnih kolektorjev in hišne baterije v svoj dom – ki so morda povezani z energetskim omrežjem hiperlokalne skupnosti (mikroomrežja) – nato pa njihovo domačo energijo upravlja komunalno podjetje. Odjemalci bi plačevali le energijo, ki jo porabijo, skromnim uporabnikom energije pa bodo računi za energijo znižani. Lahko celo ustvarijo dobiček, če uporabijo presežek energije, ki jo ustvarijo njihovi domovi, za napajanje svojih sosedov, ki so bolj željni energije.

Kaj v resnici pomeni skoraj brezplačna, neomejena, čista energija

Do leta 2050 bo moral velik del sveta v celoti zamenjati svoja starajoča se energetska omrežja in elektrarne. Zamenjava te infrastrukture s cenejšimi, čistejšimi in energetsko maksimizirajočimi obnovljivimi viri je preprosto finančno smiselna. Tudi če zamenjava te infrastrukture z obnovljivimi viri energije stane enako kot zamenjava s tradicionalnimi viri energije, obnovljivi viri še vedno zmagujejo. Pomislite: v nasprotju s tradicionalnimi, centraliziranimi viri energije porazdeljeni obnovljivi viri energije ne nosijo iste negativne prtljage, kot so grožnje nacionalni varnosti zaradi terorističnih napadov, uporaba umazanih goriv, visoki finančni stroški, neugodni vplivi na podnebje in zdravje ter ranljivost za široke razsežnosti. izpadi električne energije

Naložbe v energetsko učinkovitost in obnovljive vire energije lahko odvadijo industrijski svet od premoga in nafte, vladam prihranijo bilijone dolarjev, povečajo gospodarstvo z novimi delovnimi mesti v obnovljivih virih in pametnem omrežju ter zmanjšajo naše emisije ogljika za približno 80 odstotkov.

Ko gremo v to novo energetsko dobo, si moramo zastaviti vprašanje: Kako v resnici izgleda svet z neomejeno energijo? Kako bo to vplivalo na naše gospodarstvo? Naša kultura? Naš način življenja? Odgovor je: več, kot si mislite.

Kako bo videti ta novi svet, bomo raziskali na koncu naše serije Prihodnost energije, a najprej moramo omeniti druge oblike obnovljive in neobnovljive energije, ki lahko poganjajo našo prihodnost. Sledi: Obnovljivi viri v primerjavi z nadomestnimi znaki torija in fuzijske energije: Prihodnost energije P5.