Nishati ya jua na kuongezeka kwa mtandao wa nishati: Mustakabali wa Nishati P4

MKOPO WA PICHA: Quantumrun

Nishati ya jua na kuongezeka kwa mtandao wa nishati: Mustakabali wa Nishati P4

    Tumezungumza juu ya kuanguka kwa nishati chafu. Tumezungumza kuhusu mwisho wa mafuta. Na tulizungumza tu juu ya kuongezeka kwa magari ya umeme. Ifuatayo, tutazungumza juu ya nguvu inayoongoza nyuma ya mitindo hii yote-na inatazamiwa kubadilisha ulimwengu kama tunavyoijua katika muda wa miongo miwili hadi mitatu.

    Nishati isiyolipishwa, isiyo na kikomo, safi na inayoweza kufanywa upya.

    Ni aina ya jambo kubwa. Na ndiyo sababu sehemu iliyosalia ya mfululizo huu itashughulikia mienendo na teknolojia ambazo zitabadilisha ubinadamu kutoka kwa mazingira hatarishi hadi ulimwengu ulio na nishati nyingi huku tukishughulikia athari hizi kwa uchumi wetu, siasa za ulimwengu na maisha yako ya kila siku. Haya ni mambo ya kupendeza sana, najua, lakini usijali, sitatembea haraka sana ninapokuongoza kupitia.

    Wacha tuanze na aina dhahiri zaidi ya nishati isiyolipishwa, isiyo na kikomo, safi na inayoweza kufanywa upya: nishati ya jua.

    Sola: kwa nini inatikisika na kwa nini haiwezi kuepukika

    Kufikia sasa, sote tunafahamu nguvu za jua zinahusu nini: kimsingi tunachukua paneli kubwa za kufyonza nishati na kuzielekeza kwenye kinu kikubwa zaidi cha muunganisho wa mfumo wetu wa jua (jua) kwa lengo la kubadilisha mwanga wa jua kuwa umeme unaoweza kutumika. Nishati ya bure, isiyo na kikomo na safi. Inaonekana ajabu! Kwa hivyo kwa nini jua halikuchukua miongo kadhaa iliyopita baada ya teknolojia kuvumbuliwa?

    Naam, siasa na mapenzi yetu na mafuta ya bei nafuu kando, kikwazo kikubwa imekuwa gharama. Ilikuwa ni ghali sana kuzalisha kiasi kikubwa cha umeme kwa kutumia nishati ya jua, hasa ikilinganishwa na kuchoma makaa ya mawe au mafuta. Lakini kama wanavyofanya kila wakati, mambo hubadilika, na katika kesi hii, kwa bora.

    Unaona, tofauti kuu kati ya vyanzo vya nishati ya jua na kaboni (kama makaa ya mawe na mafuta) ni kwamba moja ni teknolojia, wakati nyingine ni mafuta. Teknolojia inaboresha, inakuwa nafuu na hutoa faida kubwa kwa muda; ambapo kwa nishati ya kisukuku, katika hali nyingi, thamani yake hupanda, kutuama, inakuwa tete, na hatimaye hupungua baada ya muda.

    Uhusiano huu umeonekana wazi sana tangu mwanzo wa miaka ya 2000. Teknolojia ya jua imeona kiasi cha nguvu inachozalisha kwa ufanisi, wakati wote gharama zake zimeshuka (asilimia 75 katika miaka mitano iliyopita pekee). Kufikia 2020, nishati ya jua itashindana kwa bei na mafuta ya kisukuku, hata bila ruzuku. Ifikapo mwaka wa 2030, nishati ya jua itagharimu sehemu ndogo ya kile ambacho nishati ya kisukuku hufanya na kufanya kazi kwa ufanisi zaidi. Wakati huo huo, gharama ya mafuta imelipuka katika sehemu kubwa ya miaka ya 2000, kando na gharama (fedha na mazingira) ya kujenga na kudumisha mitambo ya nishati ya mafuta (kama makaa ya mawe).

    Ikiwa tutafuata mienendo ya nishati ya jua, mtaalam wa mambo ya baadaye Ray Kurzweil ametabiri kuwa sola inaweza kukidhi asilimia 100 ya mahitaji ya leo ya nishati katika muda wa chini ya miongo miwili tu. Tayari uzalishaji wa nishati ya jua umeongezeka maradufu kila baada ya miaka miwili kwa miaka 30 iliyopita. Kadhalika, the Shirika la Kimataifa la Nishati lilitabiri kwamba jua (jua) litakuwa chanzo kikubwa zaidi cha umeme duniani ifikapo 2050, mbele zaidi ya aina nyingine zote za mafuta na nishati mbadala zikiunganishwa.

    Tunaingia katika enzi ambayo haijalishi ni kiasi gani cha nishati ya mafuta kinapatikana, nishati mbadala bado itakuwa nafuu. Kwa hivyo hii inamaanisha nini katika ulimwengu wa kweli?

    Uwekezaji wa nishati ya jua na kupitishwa kufikia kiwango cha kuchemka

    Mabadiliko yatakuja polepole mwanzoni, kisha ghafla, kila kitu kitakuwa tofauti.

    Wakati baadhi ya watu wanafikiria kuhusu uzalishaji wa nishati ya jua, bado wanafikiria mitambo ya nishati ya jua inayojitegemea ambapo mamia, labda maelfu, ya paneli za jua huweka zulia kubwa la jangwa katika sehemu fulani ya mbali ya nchi. Ili kuwa sawa, usakinishaji kama huo utachukua sehemu kubwa kabisa katika mchanganyiko wetu wa nishati ya siku zijazo, haswa na aina ya ubunifu inayokuja.

    Mifano miwili ya haraka: Katika muongo ujao, tutaona teknolojia ya seli za jua ikiongeza uwezo wake wa kubadilisha mwanga wa jua hadi nishati kutoka asilimia 25 hadi karibu asilimia 50. Wakati huo huo, wachezaji wakubwa kama IBM wataingia sokoni na watoza nishati ya jua ambao wanaweza kukuza nguvu za jua 2,000.

    Ingawa ubunifu huu unaleta matumaini, unawakilisha sehemu ndogo tu ya kile ambacho mfumo wetu wa nishati utabadilika kuwa. Mustakabali wa nishati ni juu ya ugatuaji wa madaraka, juu ya demokrasia, ni juu ya nguvu kwa watu. (Ndiyo, ninatambua jinsi jambo hilo lilivyosikika. Lishughulikie.)

    Maana yake ni kwamba badala ya uzalishaji wa umeme kuwa kati kati ya huduma, umeme zaidi na zaidi utaanza kuzalishwa pale unapotumika: nyumbani. Katika siku zijazo, sola itaruhusu watu kuzalisha umeme wao wenyewe kwa gharama ya chini kuliko kupata umeme huo kutoka kwa shirika lao la ndani. Kwa kweli, hii tayari inafanyika.

    huko Queensland, Australia. bei ya umeme ilishuka hadi karibu sifuri mwezi Julai wa 2014. Kwa kawaida, bei huanzia $40-$50 kwa saa ya megawati, kwa hivyo ni nini kilitokea?

    Sola ilitokea. Jua la paa, kuwa sawa. Majengo 350,000 huko Queensland yana paneli za jua za paa, pamoja na kuzalisha Megawati 1,100 za umeme.

    Wakati huo huo, hali hiyo hiyo inafanyika katika maeneo makubwa ya Uropa (Ujerumani, Uhispania na Ureno, haswa), ambapo kiwango cha jua cha makazi kimefikia "usawa wa gridi ya taifa" (gharama sawa) na wastani wa bei za umeme za makazi zinazoendeshwa na huduma za jadi. Ufaransa hata ikatunga sheria kwamba majengo yote mapya katika maeneo ya kibiashara yajengwe kwa paa za mimea au miale ya jua. Nani anajua, labda sheria kama hiyo siku moja itaona madirisha ya majengo yote na skyscrapers kubadilishwa na paneli za jua zinazoonekana - ndio, madirisha ya paneli za jua!

    Lakini hata baada ya haya yote, nishati ya jua bado ni theluthi moja tu ya mapinduzi haya.

    Betri, sio tu kwa gari lako la kuchezea tena

    Kama vile paneli za jua zimepata mwamko katika maendeleo na uwekezaji wa kiwango kikubwa, vivyo hivyo na betri. Aina mbalimbali za ubunifu (mfano. moja, mbili, tatu) zinakuja mtandaoni ili kuzifanya kuwa za bei nafuu, ndogo zaidi, zisizo na mazingira, na muhimu zaidi, kuwaruhusu kuhifadhi kiasi kikubwa cha nishati kwa muda mrefu zaidi. Sababu ya uwekezaji huu wa R&D ni dhahiri: betri husaidia kuhifadhi makusanyo ya nishati ya jua kwa matumizi wakati jua haliwashi.

    Kwa kweli, unaweza kuwa umesikia kuhusu Tesla kufanya Splash kubwa hivi karibuni wakati wao kwanza Ukuta wa Nguvu wa Tesla, betri ya kaya ya bei nafuu ambayo inaweza kuhifadhi hadi saa 10 za kilowati za nishati. Betri kama hizi huruhusu kaya chaguo la kuondoka kabisa kwenye gridi ya taifa (wanapaswa pia kuwekeza kwenye sola ya paa) au kuwapa tu nishati mbadala wakati gridi ya taifa kukatika.

    Faida nyingine za betri kwa kaya ya kila siku ni pamoja na bili ya chini zaidi ya nishati kwa kaya zinazoamua kusalia zimeunganishwa kwenye gridi ya nishati ya ndani, hasa zile zilizo na bei ya umeme inayobadilika. Hiyo ni kwa sababu unaweza kurekebisha matumizi yako ya nishati ili kukusanya na kuhifadhi nishati wakati wa mchana wakati bei ya umeme ni ya chini, kisha uzima gridi ya taifa kwa kuvuta nishati ya kaya kutoka kwa betri yako usiku wakati bei za umeme zinapanda. Kufanya hivi pia hufanya nyumba yako kuwa ya kijani kibichi zaidi kwa sababu kupunguza nishati yako wakati wa usiku huondoa nishati inayozalishwa kwa kawaida na nishati chafu, kama vile makaa ya mawe.

    Lakini betri hazitakuwa tu kibadilishaji mchezo kwa mwenye nyumba wastani; biashara kubwa na huduma pia zinaanza kusakinisha betri zenye ukubwa wa viwanda wao wenyewe. Kwa kweli, zinawakilisha asilimia 90 ya usakinishaji wote wa betri. Sababu zao za kutumia betri kwa kiasi kikubwa ni sawa na mmiliki wa kawaida wa nyumba: inawaruhusu kukusanya nishati kutoka kwa vyanzo vinavyoweza kurejeshwa kama vile jua, upepo, na mawimbi, kisha kutoa nishati hiyo jioni, kuboresha utegemezi wa gridi ya nishati katika mchakato huo.

    Hapo ndipo tunapofikia sehemu ya tatu ya mapinduzi yetu ya nishati.

    Kuongezeka kwa Mtandao wa Nishati

    Kuna hoja hii ambayo inaendelea kushinikizwa na wapinzani wa nishati mbadala ambao wanasema kwamba kwa kuwa renewables (hasa jua) haziwezi kuzalisha nishati 24/7, haziwezi kuaminiwa kwa uwekezaji mkubwa. Ndiyo maana tunahitaji vyanzo vya jadi vya nishati vya "baseload" kama vile makaa ya mawe, gesi au nyuklia wakati jua haliwashi.

    Kile ambacho wataalam hao hao na wanasiasa wanashindwa kutaja, hata hivyo, ni kwamba makaa ya mawe, gesi, au vinu vya nyuklia hufungwa kila wakati kwa sababu ya sehemu mbovu au matengenezo yaliyopangwa. Lakini wanapofanya hivyo, si lazima wafunge taa kwa miji wanayohudumu. Tuna kitu kinaitwa gridi ya taifa. Mtambo mmoja ukizima, nishati kutoka kwa mtambo wa jirani huchukua ulegevu mara moja, ikisaidia mahitaji ya umeme ya jiji.

    Pamoja na uboreshaji mdogo, gridi hiyo hiyo ndiyo njia ya renewables itatumia ili jua lisipowaka au upepo haupishi katika eneo moja, upotevu wa nishati unaweza kulipwa kutoka mikoa mingine ambayo renewables zinazalisha umeme. Na kwa kutumia betri za ukubwa wa viwanda zilizotajwa hapo juu, tunaweza kuhifadhi kwa bei nafuu kiasi kikubwa cha nishati mbadala wakati wa mchana ili kutolewa jioni. Pointi hizi mbili zinamaanisha kuwa upepo na jua vinaweza kutoa viwango vya kuaminika vya nishati sawia na vyanzo vya asili vya nishati.

    Mtandao huu mpya wa biashara ya viwango vya ndani na viwanda vya nishati mbadala utaunda "mtandao wa nishati" wa siku zijazo - mfumo unaobadilika na unaojidhibiti ambao (kama Mtandao wenyewe) hauwezi kukabiliwa na majanga mengi ya asili na mashambulizi ya kigaidi, wakati pia haudhibitiwi. na ukiritimba wa mtu yeyote.

    Mwisho wa siku, nguvu mbadala itafanyika, lakini hiyo haimaanishi kwamba maslahi yaliyowekwa hayatapungua bila vita.

    Sola inakula chakula cha mchana cha huduma

    Inashangaza vya kutosha, hata kama kuchoma makaa kwa ajili ya umeme ni bure (ambayo ni kawaida katika Australia, mojawapo ya wauzaji wakubwa zaidi wa makaa ya mawe duniani), bado inagharimu pesa kudumisha na kuendesha mtambo huo, kisha kusafirisha umeme wake kwa mamia ya maili. nyaya za umeme kufikia nyumbani kwako. Miundombinu hiyo yote hufanya sehemu kubwa ya bili yako ya umeme. Na ndiyo maana watu wengi wa Queensland uliowasoma hapo juu waliamua kuepusha gharama hizo kwa kuzalisha umeme wao wenyewe nyumbani—ni chaguo la bei nafuu tu.

    Kadiri faida hii ya gharama ya nishati ya jua inavyoongezeka hadi maeneo ya mijini na mijini kote ulimwenguni, watu zaidi watachagua kutoka kwa gridi za nishati za ndani kwa sehemu au kamili. Hiyo ina maana kwamba gharama za kutunza miundombinu ya shirika zilizopo zitagharamiwa na watu wachache na wachache, hivyo uwezekano wa kuongeza bili za kila mwezi za umeme na kuunda motisha kubwa zaidi ya kifedha kwa "watumiaji wa jua waliochelewa" ili hatimaye kuwekeza katika nishati ya jua. Huu ndio mzunguko wa kifo unaokuja ambao huweka kampuni za huduma usiku.

    Kutazama treni hii ya mizigo ikichaji, baadhi ya kampuni za shirika zilizo nyuma zaidi zimechagua kupambana na hali hii hadi mwisho wa umwagaji damu. Wameshawishi kubadilisha au kukomesha sera za "kupima mita kwa jumla" ambazo huruhusu wamiliki wa nyumba kuuza nishati ya jua ya ziada kwenye gridi ya taifa. Wengine wanafanya kazi ili kuwapata wabunge kuidhinisha malipo ya ziada kwenye mitambo ya jua, wakati wengine wanafanya kazi kufungia au kupunguza mahitaji ya nishati mbadala na ufanisi wametungiwa sheria kukutana.

    Kimsingi, makampuni ya shirika yanajaribu kupata serikali kutoa ruzuku kwa shughuli zao na, wakati mwingine, kutunga sheria ukiritimba wao juu ya mitandao ya nishati ya ndani. Huo hakika si ubepari. Na serikali hazipaswi kuwa katika biashara ya kulinda viwanda kutokana na kuvuruga na teknolojia mpya ya hali ya juu (yaani sola na nyingine zinazoweza kurejeshwa) ambazo zina uwezo wa kuzibadilisha (na kufaidisha umma kuanza).

    Lakini wakati kiasi kikubwa cha pesa za ushawishi kinatumika kujaribu kupunguza kasi ya maendeleo ya nishati ya jua na vitu vingine vinavyoweza kurejeshwa, mwelekeo wa muda mrefu umedhamiriwa: nishati ya jua na zinazoweza kurejeshwa zimewekwa kula chakula cha mchana cha huduma. Ndio maana kampuni za shirika zinazofikiria mbele zinachukua njia tofauti.

    Huduma za ulimwengu wa zamani husaidia kuongoza mpangilio wa nishati ya ulimwengu mpya

    Ingawa hakuna uwezekano kwamba watu wengi watachomoa kabisa gridi ya taifa—nani ajuaye, nini kitatokea mtoto wako wa baadaye anapoingiza Tesla yako kwa ulevi kwenye betri ya nyumba katika karakana yako—watu wengi WATAANZA kutumia gridi za nishati za ndani kidogo na kidogo kila muongo unaopita. .

    Kwa maandishi kwenye ukuta, huduma chache zimeamua kuwa viongozi katika mtandao wa nishati mbadala na kusambazwa kwa siku zijazo. Kwa mfano, baadhi ya mashirika ya Uropa yanawekeza sehemu ya faida zao za sasa katika miundombinu mipya ya nishati mbadala, kama vile jua, upepo na mawimbi. Huduma hizi tayari zimenufaika na uwekezaji wao. Viboreshaji vilivyosambazwa vilisaidia kupunguza mzigo kwenye gridi za umeme wakati wa siku za joto za kiangazi wakati mahitaji yalikuwa mengi. Renewables pia hupunguza mahitaji ya huduma za kuwekeza katika mitambo mpya na ya gharama kubwa ya kati na njia za usambazaji.

    Makampuni mengine ya huduma yanatafuta hata zaidi chini ya mstari wa mpito kutoka kuwa watoa huduma wa nishati hadi kuwa watoa huduma za nishati. SolarCity, kampuni inayoanzisha kubuni, kufadhili na kusakinisha mifumo ya nishati ya jua, imeanza kuhama kuelekea mtindo wa msingi wa huduma ambapo wanamiliki, kutunza, na kuendesha betri za nyumbani za watu.

    Katika mfumo huu, wateja hulipa ada ya kila mwezi ili kuwa na paneli za miale ya jua na betri ya nyumba iliyosakinishwa nyumbani mwao—inayoweza kuunganishwa kwenye gridi ya nishati ya jamii ya karibu (microgridi)—kisha nishati zao za nyumbani zidhibitiwe na shirika. Wateja watalipia tu nishati wanayotumia, na watumiaji wa nishati ya kiasi wataona bili zao za nishati zikipunguzwa. Wanaweza hata kupata faida kwa kutumia nishati ya ziada ambayo nyumba zao huzalisha ili kuwawezesha majirani zao wenye uchu wa madaraka.

    Nini karibu bure, isiyo na kikomo, nishati safi inamaanisha

    Kufikia 2050, sehemu kubwa ya ulimwengu italazimika kuchukua nafasi ya gridi ya nishati ya kuzeeka na mitambo ya nguvu. Kubadilisha miundombinu hii kwa bei nafuu, safi, na kuongeza nishati inayoweza kurejeshwa kunaleta maana ya kifedha. Hata kama kubadilisha miundombinu hii kwa kutumia upya kutagharimu sawa na kuibadilisha na vyanzo vya jadi vya nishati, zinazorudishwa bado zitashinda. Fikiria juu yake: tofauti na vyanzo vya jadi, vya serikali kuu, vifaa vinavyosambazwa upya havibebi mizigo mibaya kama vile vitisho vya usalama wa kitaifa kutokana na mashambulizi ya kigaidi, matumizi ya mafuta chafu, gharama kubwa za kifedha, athari mbaya za hali ya hewa na afya, na hatari ya kuathiriwa na kiwango kikubwa. kukatika kwa umeme

    Uwekezaji katika ufanisi wa nishati na uboreshaji unaweza kuondoa ulimwengu wa viwanda kutoka kwa makaa ya mawe na mafuta, kuokoa matrilioni ya serikali ya dola, kukuza uchumi kupitia kazi mpya katika uwekaji wa gridi ya taifa inayoweza kurejeshwa na mahiri, na kupunguza uzalishaji wetu wa kaboni kwa karibu asilimia 80.

    Tunapoelekea katika enzi hii mpya ya nishati, swali tunalohitaji kuuliza ni: Je, ulimwengu wenye nishati isiyo na kikomo unaonekanaje? Je, itaathiri vipi uchumi wetu? Utamaduni wetu? Njia yetu ya maisha? Jibu ni: zaidi ya unavyofikiri.

    Tutachunguza jinsi ulimwengu huu mpya utakavyokuwa mwishoni mwa mfululizo wetu wa Mustakabali wa Nishati, lakini kwanza, tunahitaji kutaja aina nyingine za nishati inayoweza kurejeshwa na isiyoweza kurejeshwa ambayo inaweza kuendesha maisha yetu ya baadaye. Inayofuata: Renewables dhidi ya Kadi Pori za Thorium na Fusion Energy: Mustakabali wa Nishati P5.

    BAADAYE YA VIUNGO VYA MFULULIZO WA NISHATI

    Kifo cha polepole cha enzi ya nishati ya kaboni: Mustakabali wa Nishati P1

    Mafuta! Kichochezi cha enzi inayoweza kufanywa upya: Mustakabali wa Nishati P2

    Kupanda kwa gari la umeme: Mustakabali wa Nishati P3

    Renewables dhidi ya kadi pori za nishati ya Thorium na Fusion: Mustakabali wa Nishati P5

    Mustakabali wetu katika ulimwengu wenye nishati tele: Mustakabali wa Nishati P6

    Sasisho linalofuata la utabiri huu

    2023-12-13

    Marejeleo ya utabiri

    Viungo vifuatavyo maarufu na vya kitaasisi vilirejelewa kwa utabiri huu:

    Kuanzisha upya Moto
    Bloomberg (8)

    Viungo vifuatavyo vya Quantumrun vilirejelewa kwa utabiri huu: