Quantumrun

KREDIT OBRAZU: Quantumrun

Solární energie a vzestup energetického internetu: Budoucnost energie P4

David Tal, vydavatel, futurista
@DavidTalWrites
LinkedIn

Út, 09/15/2020 - 10:00

Mluvili jsme o pádu špinavá energie. Mluvili jsme o konec oleje. A právě jsme mluvili o vzestupu elektromobily. Dále budeme hovořit o hnací síle všech těchto trendů – a ta má během dvou až tří desetiletí změnit svět, jak ho známe.

Téměř bezplatná, neomezená, čistá, obnovitelná energie.

Je to docela velký problém. A to je důvod, proč zbytek této série pokryje ty trendy a technologie, které převedou lidstvo z energeticky zranitelného do energeticky bohatého světa, a zároveň pokryje dopady, které to bude mít na naši ekonomiku, světovou politiku a na váš každodenní život. Tohle jsou docela opojné věci, já vím, ale nebojte se, nebudu chodit příliš rychle, když vás tím provedu.

Začněme nejzřejmější formou téměř bezplatné, neomezené, čisté, obnovitelné energie: solární energie.

Sluneční záření: proč kývá a proč je nevyhnutelné

Nyní už všichni víme, o čem je solární energie: v podstatě vezmeme velké panely pohlcující energii a nasměrujeme je k největšímu fúznímu reaktoru naší sluneční soustavy (slunce) s cílem přeměnit sluneční světlo na použitelnou elektřinu. Bezplatná, neomezená a čistá energie. Zní to úžasně! Proč tedy solární energie nevzlétla před desítkami let poté, co byla tato technologie vynalezena?

Pomineme-li politiku a naši lásku k levné ropě, hlavním kamenem úrazu byly náklady. Dříve bylo hloupě drahé vyrábět velké množství elektřiny pomocí solární energie, zvláště ve srovnání se spalováním uhlí nebo ropy. Ale jako vždy, věci se mění, a v tomto případě k lepšímu.

Vidíte, klíčový rozdíl mezi solárními a uhlíkovými zdroji energie (jako je uhlí a ropa) je v tom, že jeden je technologie, zatímco druhý je fosilní palivo. Technologie se zlepšuje, stává se levnější a poskytuje větší návratnost v průběhu času; zatímco u fosilních paliv ve většině případů jejich hodnota stoupá, stagnuje, stává se nestálou a nakonec časem klesá.

Tento vztah se od začátku roku 2000 projevuje až příliš jasně. Solární technologie zaznamenala raketový vzestup množství energie, kterou efektivně generuje, a to vše, zatímco její náklady klesly (75 procent jen za posledních pět let). Do roku 2020 se solární energie stane cenově konkurenceschopnou fosilním palivům i bez dotací. Do roku 2030 bude solární energie stát nepatrný zlomek toho, co fosilní paliva dělají a fungují efektivněji. Mezitím náklady na ropu explodovaly po většinu 2000. století spolu s náklady (finančními a ekologickými) na výstavbu a údržbu elektráren na fosilní paliva (jako je uhlí).

Pokud budeme sledovat solární trendové linie, futurista Ray Kurzweil předpověděl, že solární energie by mohla pokrýt 100 procent dnešních energetických potřeb za méně než dvě desetiletí. Výroba solární energie se za posledních 30 let zdvojnásobila každé dva roky. Stejně tak Předpověděla to Mezinárodní energetická agentura že slunce (sluneční záření) se do roku 2050 stane největším světovým zdrojem elektřiny, daleko před všemi ostatními formami fosilních a obnovitelných paliv dohromady.

Vstupujeme do věku, kdy bez ohledu na to, kolik energie z fosilních paliv je k dispozici, obnovitelná energie bude stále levnější. Co to tedy znamená v reálném světě?

Solární investice a adopce dosahují bodu varu

Změna bude zpočátku přicházet pomalu, pak najednou bude všechno jinak.

Když někteří lidé myslí na výrobu solární energie, stále mají na mysli samostatné solární elektrárny, kde stovky, možná tisíce solárních panelů pokrývají masivní pás pouště v nějaké odlehlé části země. Abychom byli spravedliví, taková zařízení budou absolutně hrát velkou roli v našem budoucím energetickém mixu, zejména s druhem inovací přicházejících v potrubí.

Dva rychlé příklady: Během příštího desetiletí uvidíme, jak technologie solárních článků zvýší svou schopnost přeměňovat sluneční světlo na energii z 25 procent na téměř 50 procent. Mezitím větší hráči jako IBM vstoupí na trh se solárními kolektory, které by mohly zvětšit sílu 2,000 sluncí.

I když jsou tyto inovace slibné, představují pouze zlomek toho, v co se náš energetický systém vyvine. Budoucnost energetiky je o decentralizaci, o demokratizaci, jde o moc pro lidi. (Ano, uvědomuji si, jak hloupě to znělo. Smiřte se s tím.)

To znamená, že namísto centralizace výroby elektřiny mezi podniky veřejných služeb se stále více elektřiny začne vyrábět tam, kde se používá: doma. V budoucnu solární energie lidem umožní vyrábět si vlastní elektřinu za nižší náklady, než kdyby ji získávali z místní sítě. Ve skutečnosti se to již děje.

V Queenslandu v Austrálii, ceny elektřiny klesly téměř na nulu v červenci 2014. Normálně se ceny pohybují kolem 40–50 USD za megawatthodinu, takže co se stalo?

Solar se stalo. Střešní solární, abych byl přesný. 350,000 1,100 budov v Queenslandu má střešní solární panely, které dohromady generují XNUMX XNUMX megawattů elektřiny.

Mezitím se totéž děje ve velkých regionech Evropy (zejména v Německu, Španělsku a Portugalsku), kde solární energie v obytném měřítku dosáhla „síťové parity“ (stojí stejné) s průměrnými cenami elektřiny pro domácnosti poháněné tradičními veřejnými službami. Francie dokonce uzákonila aby všechny nové budovy v komerčních zónách byly postaveny s rostlinnými nebo solárními střechami. Kdo ví, možná se podobná legislativa jednoho dne dočká nahrazení oken celých budov a mrakodrapů průhlednými solárními panely – ano, okna se solárními panely!

Ale i po tom všem je solární energie stále jen jednou třetinou této revoluce.

Baterie, nejen pro vaše autíčko

Stejně jako solární panely zažily renesanci ve vývoji a rozsáhlých investicích, tak i baterie. Řada inovací (např. jedna, dvě, tři) přicházejí online, aby byly levnější, menší, šetrnější k životnímu prostředí a co je nejdůležitější, umožnily jim uchovávat obrovské množství energie mnohem déle. Důvod těchto investic do výzkumu a vývoje je zřejmý: baterie pomáhají ukládat energii shromážděnou slunečními paprsky pro použití, když slunce nesvítí.

Ve skutečnosti jste možná slyšeli o tom, že Tesla nedávno udělala velký rozruch, když debutovala Tesla Powerwall, cenově dostupná domácí baterie, která dokáže uchovat až 10 kilowatthodin energie. Baterie jako tyto umožňují domácnostem možnost úplného odpojení od sítě (pokud by také investovaly do solární energie na střeše), nebo jim jednoduše poskytnout záložní energii během výpadků sítě.

Mezi další výhody baterií pro každodenní domácnost patří mnohem nižší účet za energii pro ty domácnosti, které se rozhodnou zůstat připojeny k místní elektrické síti, zejména ty s dynamickými cenami elektřiny. Je to proto, že můžete upravit svou spotřebu energie tak, abyste sbírali a ukládali energii během dne, kdy jsou ceny elektřiny nízké, a poté odejděte ze sítě odebíráním energie domácnosti z baterie v noci, když ceny elektřiny rostou. Díky tomu je váš domov také mnohem zelenější, protože snížení energetické stopy během noci vytlačuje energii běžně vytvářenou špinavými palivy, jako je uhlí.

Baterie ale nezmění hru jen na běžného majitele domu; velké podniky a veřejné služby také začínají instalovat vlastní baterie průmyslové velikosti. Ve skutečnosti představují 90 procent všech instalací baterií. Důvod, proč používají baterie, je do značné míry stejný jako u průměrného majitele domu: umožňuje jim sbírat energii z obnovitelných zdrojů, jako je sluneční, větrné a přílivové, a poté tuto energii uvolňovat během večera, čímž se zlepšuje spolehlivost energetické sítě v procesu.

Zde se dostáváme ke třetí části naší energetické revoluce.

Vzestup energetického internetu

Existuje tento argument, který je neustále prosazován odpůrci obnovitelné energie, kteří říkají, že jelikož obnovitelné zdroje (zejména solární) nemohou vyrábět energii 24 hodin denně, 7 dní v týdnu, nelze jim důvěřovat rozsáhlé investice. To je důvod, proč potřebujeme tradiční „základní“ zdroje energie, jako je uhlí, plyn nebo jaderná energie, když slunce nesvítí.

Titíž odborníci a politici však nezmiňují, že uhelné, plynové nebo jaderné elektrárny se neustále odstavují kvůli vadným dílům nebo plánované údržbě. Ale když tak učiní, nemusí nutně zhasnout světla měst, kterým slouží. Máme něco, čemu se říká národní energetická síť. Pokud se jedna elektrárna vypne, energie ze sousední elektrárny okamžitě nabere nedostatek a posílí energetické potřeby města.

S některými menšími modernizacemi budou obnovitelné zdroje využívat stejnou síť, takže když v jednom regionu nesvítí slunce nebo nefouká vítr, ztráta energie může být kompenzována z jiných regionů, kde obnovitelné zdroje vyrábějí elektřinu. A použitím výše zmíněných průmyslových baterií bychom mohli levně skladovat obrovské množství obnovitelné energie během dne pro uvolnění během večera. Tyto dva body znamenají, že větrná a solární energie mohou poskytovat spolehlivé množství energie na stejné úrovni jako tradiční zdroje energie se základním zatížením.

Tato nová síť domácího a průmyslového obchodování s obnovitelnými zdroji energie vytvoří budoucí „energetický internet“ – dynamický a samoregulační systém, který (stejně jako samotný internet) je imunní vůči většině přírodních katastrof a teroristických útoků, a zároveň není kontrolován. někým monopolem.

Na konci dne dojde k obnovitelné energii, ale to neznamená, že osobní zájmy nezmizí bez boje.

Solar sní oběd veřejných služeb

Je dost legrační, i kdyby spalování uhlí na elektřinu bylo zdarma (což je do značné míry případ Austrálie, jednoho z největších světových vývozců uhlí), stále stojí peníze na údržbu a provoz elektrárny a poté přepravu elektřiny na stovky kilometrů daleko. elektrické vedení, aby se dostalo až k vám domů. Celá tato infrastruktura tvoří velkou část vašeho účtu za elektřinu. A to je důvod, proč se tolik Queenslanderů, o kterých jste četli výše, rozhodlo obejít tyto náklady tím, že si vyrobí vlastní elektřinu doma –je to jen ta levnější varianta.

Vzhledem k tomu, že se tato výhoda v oblasti solárních nákladů zrychluje v příměstských a městských oblastech po celém světě, více lidí se částečně nebo úplně odhlásí od svých místních energetických sítí. To znamená, že náklady na údržbu stávající infrastruktury veřejných služeb bude nést stále méně lidí, což může potenciálně zvyšovat měsíční účty za elektřinu a vytvářet ještě větší finanční pobídku pro „pozdní osvojitele solární energie“, aby konečně investovali do solární energie. Toto je nadcházející spirála smrti, která udržuje energetické společnosti v noci vzhůru.

Při sledování tohoto nákladního vlaku, jak si nabíjí cestu, se některé ze zaostalejších energetických společností rozhodly bojovat s tímto trendem až do zatraceného konce. Lobovali za změnu nebo ukončení politik „čistého měření“, které umožňují majitelům domů prodávat přebytečnou solární energii zpět do sítě. Jiní se snaží přimět zákonodárce schvalovat příplatky za solární zařízení, zatímco jiní na tom pracují zmrazit nebo snížit požadavky na obnovitelnou energii a energetickou účinnost bylo jim uzákoněno, aby se scházeli.

V zásadě se energetické společnosti snaží přimět vlády, aby dotovaly jejich provoz a v některých případech uzákonily své monopoly na místní energetické sítě. To rozhodně není kapitalismus. A vlády by se neměly zabývat ochranou průmyslových odvětví před rušivými a špičkovými novými technologiemi (tj. solárními a dalšími obnovitelnými zdroji), které mají potenciál je nahradit (a prospět veřejnosti).

Ale zatímco se obrovské sumy peněz za lobbování utrácejí za snahu zpomalit rozvoj solárních a jiných obnovitelných zdrojů, dlouhodobé trendové linie jsou pevné: solární energie a obnovitelné zdroje jsou nastaveny tak, aby jedly utilitám oběd. To je důvod, proč perspektivní společnosti poskytující veřejné služby postupují jinak.

Nástroje starého světa pomáhají vést nový světový energetický řád

I když je nepravděpodobné, že by se většina lidí úplně odpojila od sítě – kdo ví, co se stane, když váš budoucí syn opilý nakopne vaši Teslu do domovní baterie ve vaší garáži – většina lidí začne s každým dalším desetiletím využívat své místní energetické sítě méně a méně. .

S nápisem na zdi se několik společností rozhodlo stát se lídry v budoucí obnovitelné a distribuované energetické síti. Například řada evropských energetických společností investuje část svých současných zisků do nové infrastruktury obnovitelné energie, jako je solární, větrná a přílivová. Tyto společnosti již ze svých investic těžily. Distribuované obnovitelné zdroje pomohly snížit zatížení elektrických sítí během horkých letních dnů, kdy byla poptávka vysoká. Obnovitelné zdroje také snižují potřebu veřejných služeb investovat do nových a drahých centralizovaných elektráren a přenosových vedení.

Jiné energetické společnosti hledí ještě dále na přechod z čistě poskytovatelů energie na poskytovatele energetických služeb. SolarCity, startup, který navrhuje, financuje a instaluje solární energetické systémy, začal posun k modelu založenému na službách kde vlastní, udržují a provozují domácí baterie lidí.

V tomto systému zákazníci platí měsíční poplatek za instalaci solárních panelů a domovní baterie ve svém domě – potenciálně připojeného k hyper-lokální komunitní energetické síti (mikrogridy) – a poté mají svou domácí energii spravovanou utilitou. Zákazníci by platili pouze za energii, kterou spotřebovávají, a skromným uživatelům energie se jejich účty za energii sníží. Mohou dokonce vydělávat tím, že využijí přebytečnou energii, kterou jejich domovy vygenerují, k napájení svých sousedů chtivých energie.

Co ve skutečnosti znamená téměř bezplatná, neomezená, čistá energie

Do roku 2050 bude muset velká část světa zcela nahradit svou stárnoucí energetickou síť a elektrárny. Nahrazení této infrastruktury levnějšími, čistšími a obnovitelnými zdroji maximalizujícími energii prostě dává finanční smysl. I když nahrazení této infrastruktury obnovitelnými zdroji stojí stejně jako nahrazení tradičními zdroji energie, obnovitelné zdroje stále vítězí. Přemýšlejte o tom: na rozdíl od tradičních, centralizovaných zdrojů energie, distribuované obnovitelné zdroje energie nenesou stejnou negativní zátěž jako národní bezpečnostní hrozby teroristickými útoky, používáním špinavých paliv, vysokými finančními náklady, nepříznivými klimatickými a zdravotními dopady a zranitelností vůči rozsáhlému výpadky proudu

Investice do energetické účinnosti a obnovitelných zdrojů mohou odstavit průmyslový svět od uhlí a ropy, ušetřit vládám biliony dolarů, růst ekonomiky prostřednictvím nových pracovních míst v obnovitelných a inteligentních sítích a snížit naše emise uhlíku o přibližně 80 procent.

Když míříme do této nové energetické éry, musíme si položit otázku: Jak skutečně vypadá svět s neomezenou energií? Jak to ovlivní naši ekonomiku? Naše kultura? Náš způsob života? Odpověď zní: více, než si myslíte.

Prozkoumáme, jak bude tento nový svět vypadat na konci naší série Future of Energy, ale nejprve se musíme zmínit o dalších formách obnovitelné a neobnovitelné energie, které mohou pohánět naši budoucnost. Další: Obnovitelné zdroje vs zástupné karty Thorium a Fusion Energy: Future of Energy P5.