太阳能与能源互联网的兴起：能源的未来 P4
太阳能与能源互联网的兴起：能源的未来 P4
我们已经谈到了秋天 肮脏的能量. 我们已经谈到了 油尽头. 我们刚刚谈到了 电动汽车. 接下来，我们将讨论所有这些趋势背后的驱动力——它将在短短两到三年的时间内改变我们所知道的世界。
几乎免费、无限、清洁、可再生的能源。
这是一件大事。 这就是为什么本系列的其余部分将介绍那些将人类从能源脆弱的世界转变为能源丰富的世界的趋势和技术，同时涵盖这将对我们的经济、世界政治和日常生活产生的影响。 这是一些非常令人兴奋的东西，我知道，但别担心，我不会走得太快，因为我会引导你完成它。
让我们从最明显的几乎免费、无限、清洁、可再生能源的形式开始：太阳能。
太阳能：为什么它会摇摆不定，为什么它是不可避免的
到目前为止，我们都熟悉太阳能的全部内容：我们基本上采用大型能量吸收板并将它们指向我们太阳系最大的聚变反应堆（太阳），目标是将阳光转化为可用的电能。 免费、无限、清洁的能源。 听起来很神奇！ 那么为什么太阳能在技术发明后的几十年前没有起飞呢？
好吧，除了政治和我们对廉价石油的热爱之外，主要的绊脚石就是成本。 过去，使用太阳能产生大量电力非常昂贵，尤其是与燃烧煤炭或石油相比。 但正如他们总是做的那样，事情会发生变化，在这种情况下，情况会变得更好。
你看，太阳能和碳基能源（如煤炭和石油）之间的主要区别在于，一个是技术，另一个是化石燃料。 一项技术改进，它变得更便宜，并且随着时间的推移提供更大的回报； 而对于化石燃料，在大多数情况下，它们的价值会随着时间的推移而上升、停滞、变得不稳定并最终下降。
自 2000 年代初以来，这种关系就表现得非常清楚。 太阳能技术的高效发电量猛增，而其成本却在急剧下降（仅在过去五年中就下降了 75%）。 到 2020 年，即使没有补贴，太阳能也将与化石燃料具有价格竞争力。 到 2030 年，太阳能的成本将只是化石燃料的一小部分，而且工作效率更高。 与此同时，在 2000 年代的大部分时间里，石油成本以及建造和维护化石燃料发电厂（如煤炭）的成本（财务和环境）都在爆炸式增长。
如果我们遵循太阳能趋势线，未来学家 Ray Kurzweil 预测，太阳能可以在不到 100 年的时间内满足当今能源需求的 30%。 在过去的 XNUMX 年里，太阳能发电量每两年翻一番。 同样， 国际能源署预测 到 2050 年，太阳（太阳能）将成为世界上最大的电力来源，远远超过所有其他形式的化石燃料和可再生燃料的总和。
我们正在进入一个无论有多少化石燃料能源可用，可再生能源仍然更便宜的时代。 那么这在现实世界中意味着什么？
太阳能投资和采用达到沸点
变化一开始会慢慢来，然后突然之间，一切都会不同。
当一些人想到太阳能发电时，他们仍然会想到独立的太阳能发电厂，在该国偏远地区，数百甚至数千个太阳能电池板覆盖着大片沙漠。 公平地说，这样的装置绝对会在我们未来的能源组合中发挥重要作用，尤其是随着即将到来的创新。
两个简单的例子：在接下来的十年里，我们将看到太阳能电池技术提高它的能力 将阳光转化为能量，从 25% 提高到近 50%. 与此同时，像 IBM 这样的大型企业将通过太阳能集热器进入市场，这些太阳能集热器可以 放大2,000个太阳的力量.
虽然这些创新很有前景，但它们只代表了我们能源系统将演变成的一小部分。 能源的未来是权力下放，民主化，人民的权力。 （是的，我知道这听起来多么蹩脚。处理它。）
这意味着发电不再集中在公用事业之间，而是将开始在使用的地方产生越来越多的电力：在家里。 未来，与从当地公用事业公司获取电力相比，太阳能将使人们能够以更低的成本自己发电。 事实上，这已经在发生了。
在澳大利亚昆士兰， 电价跌至近零 2014 年 40 月。通常情况下，价格在每兆瓦时 50-XNUMX 美元左右，那么发生了什么？
太阳能发生了。 确切地说，屋顶太阳能。 昆士兰州的 350,000 座建筑物拥有屋顶太阳能电池板，共产生 1,100 兆瓦的电力。
与此同时，欧洲大部分地区（尤其是德国、西班牙和葡萄牙）也发生了同样的情况，在这些地区，住宅规模的太阳能已达到“电网平价”（成本相同），平均住宅电价由传统公用事业供电。 法国甚至立法 商业区的所有新建筑都建有植物或太阳能屋顶。 谁知道呢，也许有一天类似的立法会看到整个建筑物和摩天大楼的窗户被透明的太阳能电池板取代——是的， 太阳能电池板窗户!
但即便如此，太阳能仍只是这场革命的三分之一。
电池，不再只是用于您的玩具车
正如太阳能电池板在开发和大规模投资方面经历了复兴一样，电池也是如此。 各种创新（例如。 一种, 二, 三) 上线是为了让它们更便宜、更小、更环保，最重要的是，让它们能够更长时间地储存大量电力。 这些研发投资背后的原因很明显：电池有助于储存太阳能收集的能量，以便在没有太阳时使用。
事实上，您可能已经听说过特斯拉最近在首次亮相时引起了轰动。 特斯拉Powerwall，一种经济实惠的家用电池，可存储高达 10 千瓦时的能量。 像这样的电池让家庭可以选择完全脱离电网（如果他们还投资屋顶太阳能），或者在电网中断期间为他们提供备用电源。
日常家庭的其他电池优势包括那些选择与当地电网保持连接的家庭，特别是那些具有动态电价的家庭，能源费用要低得多。 那是因为你可以调整你的能源使用，在电价低的时候收集和储存能量，然后在晚上电价上涨时从你的电池中提取家庭电力来脱离电网。 这样做还可以让您的家更加环保，因为减少夜间的能源足迹会取代通常由肮脏燃料（如煤炭）产生的能源。
但是电池不仅会改变普通房主的游戏规则； 大型企业和公用事业公司也开始安装自己的工业级电池。 事实上，它们占所有电池装置的 90%。 他们使用电池的原因与普通房主大致相同：它允许他们从太阳能、风能和潮汐能等可再生能源中收集能量，然后在晚上释放这些能量，从而提高电网在此过程中的可靠性。
这就是我们进入能源革命的第三部分的地方。
能源互联网的兴起
这种论点不断受到可再生能源反对者的推动，他们说，由于可再生能源（尤其是太阳能）不能 24/7 全天候生产能源，因此无法信任他们进行大规模投资。 这就是为什么我们需要传统的“基本负荷”能源，如煤炭、天然气或核能，以应对没有阳光照射的情况。
然而，这些专家和政治家没有提到的是，煤炭、天然气或核电站由于部件故障或计划维护而一直关闭。 但当他们这样做时，他们不一定会为他们服务的城市关灯。 我们有一个叫做国家能源网的东西。 如果一个工厂关闭，来自邻近工厂的能源会立即弥补不足，支持城市的电力需求。
通过一些小的升级，可再生能源将使用相同的电网，这样当一个地区没有阳光或风不吹时，可以从可再生能源发电的其他地区补偿电力损失。 通过使用上面提到的工业级电池，我们可以在白天廉价地储存大量可再生能源，以便在晚上释放。 这两点意味着风能和太阳能可以提供与传统基本负荷能源相当的可靠电力。
这个新的国内和工业规模的可再生能源交易网络将构成一个未来的“能源互联网”——一个动态的、自我调节的系统（就像互联网本身一样）不受大多数自然灾害和恐怖袭击的影响，同时也不受控制被任何人垄断。
最终，可再生能源将会出现，但这并不意味着既得利益集团不会不战而降。
太阳能吃公用事业的午餐
有趣的是，即使烧煤发电是免费的（这在澳大利亚是世界上最大的煤炭出口国之一），维护和运营发电厂仍然需要花钱，然后将其电力输送到数百英里以外的地方。电源线到达您的家。 所有这些基础设施构成了您电费的很大一部分。 这就是为什么你在上面读到的这么多昆士兰人选择在家里自己发电来回避这些成本——这只是更便宜的选择.
随着这种太阳能成本优势加速到世界各地的郊区和城市地区，越来越多的人将选择部分或全部退出当地的能源网络。 这意味着维护现有公用事业基础设施的成本将由越来越少的人承担，这可能会增加每月的电费，并为“晚期太阳能采用者”最终投资太阳能创造更大的经济激励。 这是即将到来的死亡螺旋，使公用事业公司夜不能寐。
看着这列货运列车冲锋陷阵，一些较为落后的公用事业公司选择与这一趋势作斗争到底。 他们游说改变或终止允许房主将多余的太阳能卖回电网的“净计量”政策。 其他人正在努力让立法者 批准太阳能装置的附加费，而其他人正在努力 冻结或减少可再生能源和高效能源需求 他们已经立法会面了。
基本上，公用事业公司正试图让政府为其运营提供补贴，并且在某些情况下，立法他们对当地能源网络的垄断。 那绝对不是资本主义。 政府不应从事保护行业免受有可能取代它们（并使公众受益）的颠覆性和卓越新技术（即太阳能和其他可再生能源）的业务。
但是，尽管花费大量游说资金试图减缓太阳能和其他可再生能源的发展，但长期趋势线是固定的：太阳能和可再生能源将吃掉公用事业的午餐。 这就是为什么有远见的公用事业公司正在采取不同的方法。
旧世界公用事业帮助引领新的世界能源秩序
虽然大多数人不太可能完全从电网中拔出电源——谁知道，当你未来的儿子醉醺醺地把你的特斯拉开进你车库里的电池时会发生什么——随着时间的推移，大多数人将开始越来越少地使用当地的电网.
随着写在墙上的文字，一些公用事业公司决定成为未来可再生和分布式能源网络的领导者。 例如，许多欧洲公用事业公司正在将其当前利润的一部分投资于新的可再生能源基础设施，如太阳能、风能和潮汐能。 这些公用事业公司已经从他们的投资中受益。 在需求旺盛的炎热夏季，分布式可再生能源有助于减轻电网压力。 可再生能源还减少了公用事业投资新的和昂贵的集中式发电厂和输电线路的需要。
其他公用事业公司正在进一步寻求从纯粹的能源供应商向能源服务供应商的转变。 SolarCity 是一家设计、融资和安装太阳能系统的初创公司，已开始 转向基于服务的模式 他们拥有、维护和操作人们家用电池的地方。
在这个系统中，客户按月支付费用，在家里安装太阳能电池板和家用电池——可能连接到超本地社区能源网（微电网）——然后让公用事业公司管理他们的家庭能源。 客户只需为他们使用的能源付费，而适度的能源用户将看到他们的能源账单被削减。 他们甚至可以通过使用他们家产生的剩余能源来为更耗电的邻居供电，从而获利。
几乎免费、无限、清洁能源的真正含义
到 2050 年，世界大部分地区将不得不完全更换其老化的电网和发电厂。 用更便宜、更清洁和能源最大化的可再生能源取代这种基础设施，在经济上是有意义的。 即使用可再生能源取代这种基础设施的成本与用传统能源取代它的成本相同，可再生能源仍然会胜出。 想一想：与传统的集中式能源不同，分布式可再生能源不会像恐怖袭击、使用肮脏燃料、高财务成本、不利的气候和健康影响以及易受大规模攻击等国家安全威胁那样带来负面影响。停电
对能源效率和可再生能源的投资可以使工业世界摆脱煤炭和石油的依赖，为政府节省数万亿美元，通过可再生能源和智能电网安装方面的新工作来发展经济，并将我们的碳排放量减少约 80%。
当我们进入这个新能源时代，我们需要问的问题是：一个能量无限的世界究竟是什么样子？ 它将如何影响我们的经济？ 我们的文化？ 我们的生活方式？ 答案是：比你想象的还要多。
我们将在能源未来系列的结尾探讨这个新世界的样子，但首先，我们需要提及可能为我们的未来提供动力的其他形式的可再生和不可再生能源。 接下来： 可再生能源与钍和聚变能源通配符：能源的未来 P5.
能源系列链接的未来
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