Solarna energija i uspon energetskog interneta: budućnost energije P4

Razgovarali smo o padu prljava energija. Razgovarali smo o kraj ulja. Upravo smo razgovarali o usponu električna vozila. Zatim ćemo govoriti o pokretačkoj snazi ​​koja stoji iza svih ovih trendova – a ona će promijeniti svijet kakvog poznajemo za samo dva do tri desetljeća.

Gotovo besplatna, neograničena, čista, obnovljiva energija.

To je velika stvar. I zato će ostatak ove serije pokriti one trendove i tehnologije koje će čovječanstvo prijeći iz energetski ranjivog svijeta u svijet koji obiluje energijom, dok će pokrivati ​​učinke koje će to imati na naše gospodarstvo, svjetsku politiku i na vaš svakodnevni život. Ovo su prilično opojne stvari, znam, ali ne brinite, neću hodati prebrzo dok vas vodim kroz to.

Počnimo s najočiglednijim oblikom gotovo besplatne, neograničene, čiste, obnovljive energije: solarna energija.

Solarna energija: zašto je potresna i zašto je neizbježna

Do sada smo već svi upoznati sa onim što je solarna energija: u osnovi uzimamo velike panele koji apsorbiraju energiju i usmjeravamo ih prema najvećem fuzionom reaktoru našeg solarnog sustava (suncu) s ciljem pretvaranja sunčeve svjetlosti u upotrebljivu električnu energiju. Besplatna, neograničena i čista energija. Zvuči nevjerojatno! Pa zašto solarna energija nije uzela maha prije nekoliko desetljeća nakon što je tehnologija izumljena?

Pa, politika i naša ljubavna afera s jeftinom naftom na stranu, glavni kamen spoticanja bila je cijena. Prije je bilo glupo skupo generirati velike količine električne energije pomoću solarne energije, posebno u usporedbi sa izgaranjem ugljena ili nafte. No, kao i uvijek, stvari se mijenjaju, i to u ovom slučaju nabolje.

Vidite, ključna razlika između solarnih izvora energije i izvora energije koji se temelje na ugljiku (poput ugljena i nafte) je u tome što je jedan tehnologija, dok je drugi fosilno gorivo. Tehnologija se poboljšava, postaje jeftinija i daje veći povrat tijekom vremena; dok kod fosilnih goriva u većini slučajeva njihova vrijednost raste, stagnira, postaje nestabilna i na kraju opada tijekom vremena.

Ovaj odnos se previše jasno pokazao od početka 2000-ih. Solarna tehnologija dovela je do vrtoglavog porasta količine energije koju učinkovito generira, a sve dok su njezini troškovi pali (75 posto samo u posljednjih pet godina). Do 2020. solarna energija postat će cjenovno konkurentna fosilnim gorivima, čak i bez subvencija. Do 2030. solarna energija koštat će samo mali dio onoga što čine fosilna goriva i djelovat će učinkovitije. U međuvremenu, cijena nafte je eksplodirala tijekom većeg dijela 2000-ih, zajedno s troškovima (financijskim i ekološkim) izgradnje i održavanja elektrana na fosilna goriva (poput ugljena).

Ako slijedimo solarne trendove, futurist Ray Kurzweil je predvidio da bi solarna energija mogla zadovoljiti 100 posto današnjih energetskih potreba za nešto manje od dva desetljeća. Već se proizvodnja solarne energije udvostručila svake dvije godine u zadnjih 30 godina. Isto tako, Međunarodna agencija za energiju predviđa da će sunce (solar) do 2050. godine postati najveći svjetski izvor električne energije, daleko ispred svih ostalih oblika fosilnih i obnovljivih goriva zajedno.

Ulazimo u doba u kojem će, bez obzira koliko energije fosilnih goriva bilo dostupno, obnovljiva energija i dalje biti jeftinija. Pa što to znači u stvarnom svijetu?

Ulaganje u solarnu energiju i usvajanje dostižu točku ključanja

Promjena će u početku dolaziti polako, a onda će odjednom sve biti drugačije.

Kad neki ljudi pomisle na proizvodnju solarne energije, još uvijek pomisle na samostalne solarne elektrane gdje stotine, možda tisuće solarnih panela prekrivaju golemi pojas pustinje u nekom udaljenom dijelu zemlje. Da budemo pošteni, takve instalacije će apsolutno igrati veliku ulogu u našem budućem energetskom miksu, posebno s vrstom inovacija koje dolaze u cjevovod.

Dva brza primjera: tijekom sljedećeg desetljeća vidjet ćemo kako tehnologija solarnih ćelija povećava svoju sposobnost pretvoriti sunčevu svjetlost u energiju s 25 posto na gotovo 50 posto. U međuvremenu, veći igrači poput IBM-a ući će na tržište sa solarnim kolektorima koji bi mogli uveličati moć 2,000 sunaca.

Iako su ove inovacije obećavajuće, one predstavljaju samo djelić onoga u što će se naš energetski sustav razviti. Budućnost energije je u decentralizaciji, demokratizaciji, u moći ljudima. (Da, shvaćam kako je to jadno zvučalo. Suoči se s tim.)

To znači da će se umjesto centralizacije proizvodnje električne energije među komunalnim poduzećima, sve više i više električne energije početi proizvoditi tamo gdje se koristi: kod kuće. U budućnosti će solarna energija omogućiti ljudima da proizvode vlastitu električnu energiju po nižoj cijeni od dobivanja te električne energije od lokalnih komunalnih poduzeća. Zapravo, to se već događa.

U Queenslandu, Australija, cijene električne energije pale su gotovo na nulu u srpnju 2014. Obično se cijene kreću oko 40-50 USD po megavat satu, pa što se dogodilo?

Solar se dogodio. Rooftop solar, točnije. 350,000 1,100 zgrada u Queenslandu ima krovne solarne panele koji zajedno proizvode XNUMX megavata električne energije.

U međuvremenu, isto se događa u velikim regijama Europe (posebno u Njemačkoj, Španjolskoj i Portugalu), gdje je solarna energija u stambenim razmjerima dosegla "mrežni paritet" (troškovi su isti) s prosječnim cijenama električne energije za stambene jedinice koje se napajaju iz tradicionalnih komunalnih usluga. Francuska je čak donijela zakone da sve nove zgrade u komercijalnim zonama budu izgrađene s elektranama ili solarnim krovovima. Tko zna, možda će se sličnim zakonima jednog dana prozori cijelih zgrada i nebodera zamijeniti prozirnim solarnim pločama—da, prozori solarnih panela!

Ali čak i nakon svega ovoga, solarna energija je još uvijek samo jedna trećina ove revolucije.

Baterije, ne više samo za vaš autić

Baš kao što su solarni paneli doživjeli renesansu u razvoju i velikim ulaganjima, tako su i baterije. Razne inovacije (npr. jedan, dva, tri) dolaze na mrežu kako bi bili jeftiniji, manji, ekološki prihvatljiviji i što je najvažnije, omogućili im da pohranjuju goleme količine energije na mnogo dulje vrijeme. Razlog ovih ulaganja u istraživanje i razvoj je očigledan: baterije pomažu u pohranjivanju energije prikupljene suncem za korištenje kada sunce ne sija.

Zapravo, možda ste čuli da je Tesla nedavno napravila veliku pomutnju kada su debitirali s Teslin zaštitni zid, pristupačna kućanska baterija koja može pohraniti do 10 kilovatsati energije. Baterije poput ovih omogućuju kućanstvima mogućnost potpunog isključivanja iz mreže (ako također ulažu u krovnu solarnu energiju) ili im jednostavno osiguravaju rezervno napajanje tijekom prekida mreže.

Druge prednosti baterija za svakodnevna kućanstva uključuju puno niži račun za energiju za ona kućanstva koja odluče ostati spojena na lokalnu elektroenergetsku mrežu, posebno ona s dinamičkim cijenama električne energije. To je zato što možete prilagoditi svoju potrošnju energije za prikupljanje i pohranjivanje energije tijekom dana kada su cijene električne energije niske, a zatim se isključiti iz mreže crpeći struju za kućanstvo iz baterije noću kada cijene struje rastu. Na taj način vaš dom također postaje mnogo zeleniji jer smanjenje vašeg energetskog otiska tijekom noći istiskuje energiju koja se inače stvara prljavim gorivima, poput ugljena.

Ali baterije neće samo promijeniti igru ​​za prosječnog vlasnika kuće; velika poduzeća i komunalna poduzeća također počinju instalirati vlastite baterije industrijske veličine. Zapravo, oni predstavljaju 90 posto svih baterijskih instalacija. Njihovi razlozi za korištenje baterija uglavnom su isti kao i kod prosječnog vlasnika kuće: to im omogućuje prikupljanje energije iz obnovljivih izvora poput sunca, vjetra i plime, zatim oslobađanje te energije tijekom večeri, poboljšavajući pritom pouzdanost energetske mreže.

Tu dolazimo do trećeg dijela naše energetske revolucije.

Uspon energetskog interneta

Postoji taj argument koji stalno guraju protivnici obnovljive energije koji kažu da budući da obnovljivi izvori energije (osobito solarni) ne mogu proizvoditi energiju 24/7, ne mogu im se povjeriti velika ulaganja. Zato su nam potrebni tradicionalni "bazni" izvori energije poput ugljena, plina ili nuklearne energije za vrijeme kada sunce ne sija.

Međutim, ono što ti isti stručnjaci i političari propuštaju spomenuti jest da se elektrane na ugljen, plin ili nuklearne elektrane cijelo vrijeme zatvaraju zbog neispravnih dijelova ili planiranog održavanja. Ali kada to učine, ne moraju nužno isključiti svjetla u gradovima kojima služe. Imamo nešto što se zove nacionalna energetska mreža. Ako se jedna elektrana zatvori, energija iz susjedne elektrane trenutno nadoknađuje zastoj, podržavajući potrebe grada za strujom.

Uz neke manje nadogradnje, ista mreža je ono što će obnovljivi izvori energije koristiti tako da kada sunce ne sja ili vjetar ne puše u jednoj regiji, gubitak snage može se nadoknaditi iz drugih regija gdje obnovljivi izvori energije proizvode električnu energiju. A korištenjem gore spomenutih baterija industrijske veličine, mogli bismo jeftino pohraniti ogromne količine obnovljive energije tijekom dana za oslobađanje tijekom večeri. Ove dvije točke znače da vjetar i sunce mogu osigurati pouzdane količine energije u rangu s tradicionalnim osnovnim izvorima energije.

Ova nova mreža domaćeg i industrijskog trgovanja obnovljivom energijom činit će budući "energetski internet" — dinamičan i samoregulirajući sustav koji je (kao i sam Internet) imun na većinu prirodnih katastrofa i terorističkih napada, a također nije kontroliran bilo kojim monopolom.

Na kraju dana, obnovljiva energija će se dogoditi, ali to ne znači da stečeni interesi neće pasti bez borbe.

Solar jede ručak komunalaca

Dovoljno smiješno, čak i da je izgaranje ugljena za električnu energiju besplatno (što je većinom slučaj u Australiji, jednom od najvećih svjetskih izvoznika ugljena), još uvijek košta održavanje i rad elektrane, zatim transport njezine električne energije stotinama milja električnih vodova do vašeg doma. Sva ta infrastruktura čini velik dio vašeg računa za struju. I to je razlog zašto je toliko stanovnika Queenslanda o kojima ste gore čitali odlučilo zaobići te troškove proizvodnjom vlastite električne energije kod kuće—to je samo jeftinija opcija.

Kako se ova solarna troškovna prednost ubrzava u prigradskim i urbanim područjima diljem svijeta, sve više ljudi će se djelomično ili u potpunosti isključiti iz svojih lokalnih energetskih mreža. To znači da će troškove održavanja postojeće komunalne infrastrukture snositi sve manje i manje ljudi, što bi potencijalno moglo povećati mjesečne račune za struju i stvoriti još veći financijski poticaj za “zakašnjele korisnike solarne energije” da konačno ulažu u solarnu energiju. Ovo je nadolazeća spirala smrti koja komunalna poduzeća drži budnima noću.

Gledajući kako ovaj teretni vlak juri svojim putem, neka od zaostalijih komunalnih poduzeća odlučila su se boriti protiv ovog trenda do kraja. Oni su lobirali za promjenu ili ukidanje politike "neto mjerenja" koja dopušta vlasnicima kuća da prodaju višak solarne energije natrag u mrežu. Drugi rade na tome da natjeraju zakonodavce odobriti nadoplate na solarne instalacije, dok drugi rade na tome zamrznuti ili smanjiti zahtjeve za obnovljivom i učinkovitom energijom dozvoljeno im je da se sastaju.

U osnovi, komunalna poduzeća pokušavaju pridobiti vlade da subvencioniraju njihovo poslovanje i, u nekim slučajevima, zakonski reguliraju svoje monopole nad lokalnim energetskim mrežama. To definitivno nije kapitalizam. A vlade se ne bi trebale baviti zaštitom industrija od disruptivnih i vrhunskih novih tehnologija (tj. solarnih i drugih obnovljivih izvora energije) koje imaju potencijal zamijeniti ih (i dodatno donijeti korist javnosti).

Ali dok se goleme svote novca za lobiranje troše pokušavajući usporiti napredak solarne energije i drugih obnovljivih izvora energije, dugoročni trendovi su fiksirani: solarna energija i obnovljivi izvori energije će pojesti ručak komunalnih poduzeća. Zato komunalna poduzeća koja razmišljaju o budućnosti imaju drugačiji pristup.

Komunalna poduzeća starog svijeta pomažu u uspostavljanju novog svjetskog energetskog poretka

Iako je malo vjerojatno da će se većina ljudi potpuno isključiti iz mreže—tko zna što će se dogoditi kada vaš budući sin pijani ubaci vašu Teslu u kućni akumulator u vašoj garaži—većina ljudi ĆE početi sve manje i manje koristiti svoje lokalne energetske mreže sa svakim desetljećem koje prolazi .

S natpisom na zidu, nekoliko komunalnih poduzeća odlučilo je postati lideri u budućoj obnovljivoj i distribuiranoj energetskoj mreži. Na primjer, brojna europska komunalna poduzeća ulažu dio svoje trenutne dobiti u novu infrastrukturu za obnovljive izvore energije, kao što su solarna energija, vjetar i energija plime i oseke. Ta su komunalna poduzeća već imala koristi od svojih ulaganja. Distribuirani obnovljivi izvori energije pomogli su smanjiti opterećenje električnih mreža tijekom vrućih ljetnih dana kada je potražnja bila velika. Obnovljivi izvori energije također smanjuju potrebu komunalnih poduzeća za ulaganjem u nove i skupe centralizirane elektrane i dalekovode.

Druge komunalne tvrtke gledaju još dalje u smjeru prijelaza iz čisto energetskih dobavljača u pružatelje energetskih usluga. SolarCity, startup koji dizajnira, financira i instalira sustave solarne energije, počeo je prelazak na model temeljen na uslugama gdje posjeduju, održavaju i upravljaju kućnim baterijama ljudi.

U ovom sustavu korisnici plaćaju mjesečnu naknadu za instaliranje solarnih panela i kućne baterije u svom domu—potencijalno spojene na energetsku mrežu hiper-lokalne zajednice (mikrogreže)—a zatim njihovu kućnu energiju upravlja komunalno poduzeće. Kupci bi plaćali samo energiju koju potroše, a skromnim korisnicima energije računi za energiju bit će smanjeni. Oni čak mogu ostvariti profit korištenjem viška energije koju njihovi domovi generiraju za napajanje svojih susjeda gladnijih energije.

Što zapravo znači gotovo besplatna, neograničena, čista energija

Do 2050. velik dio svijeta morat će u potpunosti zamijeniti svoju zastarjelu energetsku mrežu i elektrane. Zamjena ove infrastrukture jeftinijim, čišćim i energetski maksimizirajućim obnovljivim izvorima jednostavno ima financijski smisao. Čak i ako zamjena ove infrastrukture obnovljivim izvorima košta isto kao i zamjena tradicionalnim izvorima energije, obnovljivi izvori još uvijek pobjeđuju. Razmislite o tome: za razliku od tradicionalnih, centraliziranih izvora energije, distribuirani obnovljivi izvori energije ne nose istu negativnu prtljagu poput prijetnji nacionalnoj sigurnosti od terorističkih napada, korištenja prljavih goriva, visokih financijskih troškova, nepovoljnih klimatskih i zdravstvenih učinaka i osjetljivosti na široke razmjere nesvjestice

Ulaganja u energetsku učinkovitost i obnovljive izvore energije mogu odviknuti industrijski svijet od ugljena i nafte, uštedjeti vladama trilijune dolara, razviti gospodarstvo kroz nova radna mjesta u instalaciji obnovljivih izvora energije i pametne mreže te smanjiti naše emisije ugljika za oko 80 posto.

Dok ulazimo u ovu novu energetsku eru, pitanje koje trebamo postaviti je: Kako doista izgleda svijet s neograničenom energijom? Kako će to utjecati na naše gospodarstvo? Naša kultura? Naš način života? Odgovor je: više nego što mislite.

Istražit ćemo kako će ovaj novi svijet izgledati na kraju naše serije Future of Energy, ali prvo moramo spomenuti druge oblike obnovljive i neobnovljive energije koji bi mogli pokretati našu budućnost. Sljedeće: Obnovljivi izvori energije u odnosu na zamjenske znakove torija i fuzijske energije: budućnost energije P5.

BUDUĆNOST LINKOVA ENERGETSKOG SERIJA

Lagana smrt ere ugljične energije: budućnost energije P1

Ulje! Okidač za eru obnovljivih izvora energije: budućnost energije P2

Uspon električnog automobila: budućnost energije P3

Obnovljivi izvori energije u odnosu na zamjenske znakove za energiju torija i fuzije: budućnost energije P5

Naša budućnost u svijetu koji obiluje energijom: Budućnost energije P6