Quantumrun

КРЭДЫТ ВЫЯВЫ: Quantumrun

Сонечная энергія і рост энергетычнага інтэрнэту: будучыня энергетыкі P4

Дэвід Таль, выдавец, футурыст
@DavidTalWrites
LinkedIn

Аў, 09 - 15:2020

Мы гаварылі пра падзенне брудная энергія. Мы гаварылі аб канец алею. А мы толькі што гаварылі пра ўздым электрычных транспартных сродкаў. Далей мы пагаворым аб рухаючай сіле ўсіх гэтых тэндэнцый — і яна павінна змяніць свет, якім мы яго ведаем, усяго праз два-тры дзесяцігоддзі.

Амаль бясплатная, бязмежная, чыстая, аднаўляльная энергія.

Гэта накшталт вялікая справа. І таму астатняя частка гэтай серыі будзе ахопліваць тыя тэндэнцыі і тэхналогіі, якія перавядуць чалавецтва з энергаўразлівага свету ў энергабагаты, адначасова асвятляючы наступствы, якія гэта акажа на нашу эканоміку, сусветную палітыку і ваша паўсядзённае жыццё. Я ведаю, што гэта даволі п'янлівы матэрыял, але не хвалюйцеся, я не буду ісці занадта хутка, пакуль буду весці вас праз гэта.

Давайце пачнем з самай відавочнай формы амаль бясплатнай, бязмежнай, чыстай, аднаўляльнай энергіі: сонечнай энергіі.

Сонечная энергетыка: чаму гэта так, і чаму гэта непазбежна

Да цяперашняга часу мы ўсе знаёмыя з тым, што такое сонечная энергія: мы ў асноўным бярэм вялікія панэлі, якія паглынаюць энергію, і накіроўваем іх у бок самага вялікага тэрмаядзернага рэактара нашай сонечнай сістэмы (сонца) з мэтай пераўтварэння сонечнага святла ў прыдатную для выкарыстання электрычнасць. Бясплатная, бязмежная і чыстая энергія. Гучыць дзіўна! Дык чаму сонечная энергія не ўзляцела дзесяцігоддзі таму пасля таго, як была вынайдзена тэхналогія?

Калі пакінуць у баку палітыку і нашу любоў да таннай нафты, галоўным каменем перапоны быў кошт. Раней вырабляць вялікія аб'ёмы электраэнергіі з дапамогай сонечнай энергіі было вельмі дорага, асабліва ў параўнанні са спальваннем вугалю або нафты. Але, як заўсёды, усё мяняецца, і ў гэтым выпадку да лепшага.

Разумееце, ключавая розніца паміж сонечнымі і вугляроднымі крыніцамі энергіі (напрыклад, вугалем і нафтай) у тым, што адна з'яўляецца тэхналогіяй, а другая - выкапнёвым палівам. Тэхналогія ўдасканальваецца, становіцца таннейшай і з часам забяспечвае большую аддачу; у той час як у выпадку з выкапнёвым палівам, у большасці выпадкаў, іх кошт расце, застойваецца, становіцца нестабільнай і, нарэшце, з часам зніжаецца.

З пачатку 2000-х гэтыя адносіны праяўляюцца занадта выразна. Сонечная тэхналогія прывяла да таго, што колькасць энергіі, якую яна эфектыўна генеруе, рэзка ўзрасла, у той час як яе выдаткі ўпалі (75 працэнтаў толькі за апошнія пяць гадоў). Да 2020 года сонечная энергія стане канкурэнтаздольнай па цане з выкапнёвым палівам нават без субсідый. Да 2030 года сонечная энергія будзе каштаваць нязначную долю таго, што робіць выкапнёвае паліва, і будзе працаваць больш эфектыўна. Між тым, кошт нафты на працягу большай часткі 2000-х гадоў расце разам з выдаткамі (фінансавымі і экалагічнымі) на будаўніцтва і абслугоўванне электрастанцый, якія працуюць на выкапнёвым паліве (напрыклад, на вугалі).

Калі мы будзем прытрымлівацца сонечных тэндэнцый, футуролаг Рэй Курцвейл прадказаў, што сонечная энергія можа задаволіць 100 працэнтаў сучасных патрэбаў у энергіі менш чым праз два дзесяцігоддзі. За апошнія 30 гадоў выпрацоўка сонечнай энергіі падвойвалася кожныя два гады. Сапраўды гэтак жа, Прагназуе Міжнароднае энергетычнае агенцтва што сонца (сонца) стане найбуйнейшай крыніцай электраэнергіі ў свеце да 2050 г., значна апярэдзіўшы ўсе іншыя віды выкапнёвага і аднаўляльнага паліва разам узятыя.

Мы ўваходзім у эпоху, калі незалежна ад таго, колькі энергіі з выкапнёвага паліва даступна, аднаўляльныя крыніцы энергіі ўсё роўна будуць танней. Такім чынам, што гэта значыць у рэальным свеце?

Інвестыцыі і ўкараненне сонечнай энергіі дасягаюць кропкі кіпення

Змены спачатку будуць павольна, потым раптам усё стане іншым.

Калі некаторыя людзі думаюць пра выпрацоўку сонечнай энергіі, яны па-ранейшаму думаюць пра аўтаномныя сонечныя электрастанцыі, дзе сотні, а можа, і тысячы сонечных панэляў пакрываюць велізарны ўчастак пустыні ў аддаленай частцы краіны. Па праўдзе кажучы, такія ўстаноўкі будуць адыгрываць вялікую ролю ў нашай будучай энергетычнай сумесі, асабліва з інавацыямі, якія паступаюць у распрацоўку.

Два хуткіх прыкладу: на працягу наступнага дзесяцігоддзя мы ўбачым, што тэхналогія сонечных батарэй павялічыць свае магчымасці пераўтварыць сонечнае святло ў энергію ад 25 працэнтаў да амаль 50 працэнтаў. Між тым, больш буйныя гульцы, такія як IBM, выйдуць на рынак з сонечнымі калектарамі, якія маглі б павялічыць сілу 2,000 сонцаў.

Нягледзячы на тое, што гэтыя інавацыі з'яўляюцца перспектыўнымі, яны ўяўляюць сабой толькі долю таго, у што ператворыцца наша энергетычная сістэма. Будучыня энергетыкі - гэта дэцэнтралізацыя, дэмакратызацыя, улада для людзей. (Так, я разумею, як кульгава гэта прагучала. Разбярыцеся з гэтым.)

Гэта азначае, што замест таго, каб выпрацоўка электраэнергіі была цэнтралізавана сярод камунальных службаў, усё больш і больш электраэнергіі пачне выпрацоўвацца там, дзе яна выкарыстоўваецца: дома. У будучыні сонечная батарэя дазволіць людзям вырабляць уласную электраэнергію па меншай цане, чым атрымліваць яе ад мясцовай камунальнай службы. Фактычна гэта ўжо адбываецца.

У Квінслендзе, Аўстралія, цэны на электраэнергію ўпалі амаль да нуля у ліпені 2014 г. Звычайна цэны вагаюцца каля 40-50 долараў за мегават-гадзіну, так што здарылася?

Сонечны здарыўся. Калі быць дакладным, сонечная батарэя на даху. 350,000 1,100 будынкаў у Квінслендзе маюць сонечныя панэлі на даху, якія разам выпрацоўваюць XNUMX мегават электраэнергіі.

Між тым, тое ж самае адбываецца ў вялікіх рэгіёнах Еўропы (асабліва ў Германіі, Іспаніі і Партугаліі), дзе сонечная энергетыка ў жылых памяшканнях дасягнула «парытэту сеткі» (кошт такой жа) пры сярэдніх цэнах на электраэнергію ў жылых памяшканнях, якія забяспечваюцца традыцыйнымі камунальнымі службамі. Францыя нават заканадаўча каб усе новыя будынкі ў камерцыйных зонах будаваліся з расліннымі або сонечнымі дахамі. Хто ведае, магчыма, падобнае заканадаўства аднойчы прывядзе да таго, што вокны цэлых будынкаў і хмарачосаў будуць заменены празрыстымі сонечнымі батарэямі — так, сонечныя вокны!

Але нават пасля ўсяго гэтага сонечная энергія складае толькі адну траціну гэтай рэвалюцыі.

Акумулятары больш не толькі для вашага цацачнага аўтамабіля

Падобна таму, як сонечныя батарэі перажылі рэнесанс у развіцці і шырокамаштабных інвестыцыях, гэтаксама адбылося і з батарэямі. Разнастайныя новаўвядзенні (напр. 1, 2, тры) з'яўляюцца ў сетцы, каб зрабіць іх таннейшымі, меншымі, больш экалагічна чыстымі і, самае галоўнае, дазволіць ім захоўваць вялікую колькасць энергіі значна даўжэй. Прычына гэтых інвестыцый у даследаванні і распрацоўкі відавочная: батарэі дапамагаюць назапашваць энергію, якую збірае сонечная батарэя, каб выкарыстоўваць яе, калі сонца не свеціць.

На самай справе, вы, магчыма, чулі пра тое, што Tesla нядаўна зрабіла вялікі фурор, калі яны дэбютавалі тэсла PowerWall, даступная бытавая батарэя, якая можа захоўваць да 10 кілават-гадзін энергіі. Такія батарэі дазваляюць хатнім гаспадаркам цалкам адключыцца ад электрасеткі (калі яны таксама павінны інвеставаць у сонечную батарэю на даху) або проста забяспечваць іх рэзервовай энергіяй падчас адключэння сеткі.

Іншыя перавагі акумулятара для паўсядзённай хатняй гаспадаркі ўключаюць значна меншы рахунак за электраэнергію для тых хатніх гаспадарак, якія вырашылі заставацца падлучанымі да мясцовай электрасеткі, асабліва для тых, хто выкарыстоўвае дынамічныя цэны на электраэнергію. Гэта таму, што вы можаце наладзіць спажыванне энергіі, каб збіраць і захоўваць энергію днём, калі цэны на электраэнергію нізкія, а потым адключыцца ад сеткі, спажываючы электраэнергію ад батарэі ўначы, калі цэны на электраэнергію растуць. Гэта таксама зробіць ваш дом нашмат больш экалагічным, таму што скарачэнне вашага энергетычнага следу ўначы выцясняе энергію, якая звычайна выпрацоўваецца бруднымі відамі паліва, такімі як вугаль.

Але батарэі не проста зменяць гульню для сярэдняга домаўладальніка; буйныя прадпрыемствы і камунальныя службы таксама пачынаюць усталёўваць уласныя батарэі прамысловага памеру. Фактычна, яны складаюць 90 працэнтаў усіх акумулятарных установак. Прычына выкарыстання акумулятараў у асноўным тая ж, што і ў сярэдняга ўладальніка дома: гэта дазваляе ім збіраць энергію з аднаўляльных крыніц, такіх як сонца, вецер і прылівы, а потым выпускаць гэтую энергію ўвечары, паляпшаючы пры гэтым надзейнасць энергетычнай сеткі.

Вось дзе мы падыходзім да трэцяй часткі нашай энергетычнай рэвалюцыі.

Рост энергетычнага Інтэрнэту

Праціўнікі аднаўляльнай энергіі працягваюць падштурхоўваць гэты аргумент, які сцвярджае, што, паколькі аднаўляльныя крыніцы энергіі (асабліва сонечная) не могуць вырабляць энергію 24/7, ім нельга давяраць буйнамаштабныя інвестыцыі. Вось чаму нам патрэбны традыцыйныя «базавыя» крыніцы энергіі, такія як вугаль, газ або ядзерная энергетыка, калі сонца не свеціць.

Тым не менш, тыя самыя эксперты і палітыкі не згадваюць, што вугальныя, газавыя або атамныя станцыі ўвесь час спыняюцца з-за няспраўных дэталяў або планавага тэхнічнага абслугоўвання. Але калі яны гэта робяць, яны не абавязкова выключаюць святло ў гарадах, якія абслугоўваюць. У нас ёсць тое, што называецца нацыянальнай энергетычнай сеткай. Калі адзін завод спыняецца, энергія з суседняга завода імгненна здымае слабіну, забяспечваючы патрэбы горада ў электраэнергіі.

З некаторымі нязначнымі мадэрнізацыямі аднаўляльныя крыніцы энергіі будуць выкарыстоўваць гэтую ж сетку, каб, калі ў адным рэгіёне не свеціць сонца або не дзьме вецер, страта энергіі можа быць кампенсавана з іншых рэгіёнаў, дзе аднаўляльныя крыніцы энергіі выпрацоўваюць электраэнергію. А выкарыстоўваючы акумулятары прамысловага памеру, згаданыя вышэй, мы маглі б танна назапашваць вялікую колькасць аднаўляльнай энергіі на працягу дня для выпуску ўвечары. Гэтыя два моманты азначаюць, што вецер і сонца могуць забяспечыць надзейную колькасць энергіі на адным узроўні з традыцыйнымі базавымі крыніцамі энергіі.

Гэтая новая сетка гандлю аднаўляльнымі крыніцамі энергіі ў хатніх і прамысловых маштабах стане будучым «энергетычным інтэрнэтам» — дынамічнай і самарэгуляванай сістэмай, якая (як і сам Інтэрнэт) неўспрымальная да большасці стыхійных бедстваў і тэрарыстычных атак, а таксама некантралюемая кім-небудзь манаполіяй.

У рэшце рэшт, аднаўляльныя крыніцы энергіі будуць з'яўляцца, але гэта не значыць, што карыслівыя інтарэсы не знікнуць без барацьбы.

Сонечная есць абед камунальнікаў

Пацешна, нават калі спальванне вугалю для атрымання электраэнергіі было бясплатным (што ў асноўным мае месца ў Аўстраліі, адным з найбуйнейшых у свеце экспарцёраў вугалю), абслугоўванне і эксплуатацыя электрастанцыі, а затым транспарціроўка яе электраэнергіі на сотні міль па-ранейшаму каштуюць грошай. лініі электраперадачы, каб дабрацца да вашага дома. Уся гэтая інфраструктура складае вялікую частку вашага рахунку за электраэнергію. І таму так шмат жыхароў Квінсленда, пра якія вы чыталі вышэй, вырашылі абысці гэтыя выдаткі, выпрацоўваючы ўласную электраэнергію ў сябе дома...гэта проста больш танны варыянт.

Па меры таго, як гэтая сонечная перавага ў выдатках паскараецца да прыгарадных і гарадскіх раёнаў па ўсім свеце, усё больш людзей будуць часткова або цалкам адмаўляцца ад мясцовых энергетычных сетак. Гэта азначае, што выдаткі на падтрыманне існуючай камунальнай інфраструктуры будуць несці ўсё менш і менш людзей, патэнцыйна падымаючы штомесячныя рахункі за электраэнергію і ствараючы яшчэ большы фінансавы стымул для «позніх карыстальнікаў сонечнай энергіі» нарэшце інвеставаць у сонечную энергію. Гэта надыходзячая спіраль смерці, якая не дае спаць камунальным кампаніям па начах.

Назіраючы, як гэты грузавы цягнік імчыць, некаторыя з больш адсталых камунальных кампаній вырашылі змагацца з гэтай тэндэнцыяй да канца. Яны лабіравалі змену або спыненне палітыкі «чыстага ўліку», якая дазваляе ўладальнікам дамоў прадаваць лішкі сонечнай энергіі назад у сетку. Іншыя працуюць, каб прымусіць заканадаўцаў зацвердзіць надбаўкі на сонечныя ўстаноўкі, а іншыя працуюць над гэтым замарозіць або скараціць патрабаванні да аднаўляльнай і эфектыўнай энергіі ім было дазволена сустракацца.

Па сутнасці, камунальныя кампаніі спрабуюць прымусіць урады субсідзіраваць іх дзейнасць і, у некаторых выпадках, заканадаўча замацаваць свае манаполіі на мясцовыя энергетычныя сеткі. Гэта дакладна не капіталізм. І ўрады не павінны займацца абаронай галін ад разбуральных і найвышэйшых новых тэхналогій (напрыклад, сонечных і іншых аднаўляльных крыніц энергіі), якія могуць замяніць іх (і прынесці карысць грамадскасці).

Але ў той час як велізарныя сумы грошай на лабіраванне выдаткоўваюцца на тое, каб запаволіць развіццё сонечнай і іншых аднаўляльных крыніц энергіі, доўгатэрміновыя тэндэнцыі застаюцца фіксаванымі: сонечная і аднаўляльная энергія збіраюцца з'есці абед камунальных службаў. Таму дальнабачныя камунальныя прадпрыемствы выкарыстоўваюць іншы падыход.

Камунальныя паслугі старога свету дапамагаюць весці новы сусветны энергетычны парадак

Хоць малаверагодна, што большасць людзей поўнасцю адключыцца ад электрасеткі — хто ведае, што адбудзецца, калі ваш будучы сын п'яны загоніць вашу Tesla ў хатні акумулятар у вашым гаражы — большасць людзей з кожным дзесяцігоддзем пачнуць усё радзей і радзей выкарыстоўваць свае мясцовыя энергасеткі .

З надпісам на сцяне некалькі камунальных прадпрыемстваў вырашылі стаць лідэрамі ў будучай сетцы аднаўляльнай і размеркаванай энергіі. Напрыклад, шэраг еўрапейскіх камунальных прадпрыемстваў укладваюць частку сваіх бягучых прыбыткаў у новую інфраструктуру аднаўляльных крыніц энергіі, напрыклад, сонечнай, ветравай і прыліўной. Гэтыя камунальныя службы ўжо атрымалі выгаду ад сваіх інвестыцый. Размеркаваныя аднаўляльныя крыніцы энергіі дапамаглі знізіць нагрузку на электрычныя сеткі ў гарачыя летнія дні, калі попыт быў высокі. Аднаўляльныя крыніцы энергіі таксама памяншаюць неабходнасць камунальных службаў інвеставаць у новыя і дарагія цэнтралізаваныя электрастанцыі і лініі перадачы.

Іншыя камунальныя кампаніі глядзяць яшчэ далей, каб перайсці ад выключна пастаўшчыкоў энергіі да пастаўшчыкоў энергетычных паслуг. SolarCity, стартап, які распрацоўвае, фінансуе і ўсталёўвае сістэмы сонечнай энергіі, пачаў пераход да мадэлі, заснаванай на паслугах дзе яны валодаюць, абслугоўваюць і эксплуатуюць хатнія батарэі людзей.

У гэтай сістэме кліенты плацяць штомесячную плату за тое, каб у іх доме былі ўстаноўлены сонечныя панэлі і хатні акумулятар — патэнцыйна падлучаныя да звышмясцовай энергетычнай сеткі супольнасці (мікрасеткі), — а потым энергіяй дома кіруецца камунальнай службай. Кліенты будуць плаціць толькі за тую энергію, якую яны спажылі, а сціплыя карыстальнікі энергіі ўбачаць, што іх рахункі за электраэнергію будуць зніжаны. Яны могуць нават атрымліваць прыбытак, выкарыстоўваючы лішак энергіі, якую выпрацоўваюць іх дамы, для харчавання сваіх больш прагных да энергіі суседзяў.

Што на самой справе азначае амаль бясплатная, бязмежная, чыстая энергія

Да 2050 года большая частка свету павінна будзе цалкам замяніць састарэлую энергетычную сетку і электрастанцыі. Замена гэтай інфраструктуры на больш танныя, чыстыя аднаўляльныя крыніцы энергіі з максімальнай энергіяй проста мае фінансавы сэнс. Нават калі замена гэтай інфраструктуры на аднаўляльныя крыніцы будзе каштаваць столькі ж, колькі і замена на традыцыйныя крыніцы энергіі, аднаўляльныя крыніцы ўсё роўна выйграюць. Падумайце аб гэтым: у адрозненне ад традыцыйных цэнтралізаваных крыніц энергіі, размеркаваныя аднаўляльныя крыніцы энергіі не нясуць такога ж негатыўнага багажу, як пагрозы нацыянальнай бяспецы ў выніку тэрарыстычных нападаў, выкарыстання бруднага паліва, высокіх фінансавых выдаткаў, неспрыяльнага ўздзеяння на клімат і здароўе і ўразлівасці да шырокамаштабных адключэнняў святла

Інвестыцыі ў энергаэфектыўнасць і аднаўляльныя крыніцы энергіі могуць адвучыць прамысловы свет ад вугалю і нафты, зэканоміць урадам трыльёны долараў, развіць эканоміку за кошт новых працоўных месцаў у галіне аднаўляльных крыніц энергіі і ўстаноўкі разумных сетак і скараціць нашы выкіды вуглякіслага газу прыкладна на 80 працэнтаў.

Набліжаючыся да гэтай новай энергетычнай эры, мы павінны задаць сабе пытанне: як насамрэч выглядае свет з неабмежаванай энергіяй? Як гэта паўплывае на нашу эканоміку? Наша культура? Наш лад жыцця? Адказ: больш, чым вы думаеце.

Мы даследуем, як будзе выглядаць гэты новы свет у канцы нашай серыі Future of Energy, але спачатку нам трэба згадаць іншыя формы аднаўляльнай і неаднаўляльнай энергіі, якія могуць стаць крыніцай нашай будучыні. Далей: Аднаўляльныя крыніцы энергіі супраць падстаноўных знакаў торыя і тэрмаядзернай энергіі: будучыня энергіі P5.