Saules enerģija un enerģijas interneta pieaugums: Enerģijas nākotne P4

Mēs esam runājuši par kritumu netīra enerģija. Mēs esam runājuši par eļļas beigas. Un mēs tikko runājām par pieaugumu elektriskie transportlīdzekļi. Tālāk mēs runāsim par visu šo tendenču virzītājspēku, un tas mainīs pasauli, kādu mēs to zinām tikai divu līdz trīs gadu desmitu laikā.

Gandrīz bezmaksas, neierobežota, tīra, atjaunojama enerģija.

Tas ir sava veida liels darījums. Un tāpēc pārējā šīs sērijas daļa aptvers tās tendences un tehnoloģijas, kas pārveidos cilvēci no enerģētiski neaizsargātas pasaules uz enerģijas pārbagātību, vienlaikus atspoguļojot ietekmi uz mūsu ekonomiku, pasaules politiku un jūsu ikdienas dzīvi. Es zinu, ka šīs ir diezgan apdullinošas lietas, taču neuztraucieties, es nestaigāšu pārāk ātri, vadot jūs.

Sāksim ar visredzamāko gandrīz bezmaksas, neierobežotas, tīras, atjaunojamās enerģijas veidu: saules enerģiju.

Saules enerģija: kāpēc tas klibo un kāpēc tas ir neizbēgami

Tagad mēs visi zinām, kas ir saules enerģija: mēs pamatā ņemam lielus enerģiju absorbējošus paneļus un vēršam tos pret mūsu Saules sistēmas lielāko kodolsintēzes reaktoru (sauli), lai pārvērstu saules gaismu izmantojamā elektroenerģijā. Bezmaksas, neierobežota un tīra enerģija. Izklausās pārsteidzoši! Tātad, kāpēc saules enerģija nepacēlās pirms gadu desmitiem pēc šīs tehnoloģijas izgudrošanas?

Nu, politika un mūsu mīlas dēka ar lētu naftu, galvenais klupšanas akmens ir bijušas izmaksas. Agrāk bija muļķīgi dārgi saražot lielu daudzumu elektroenerģijas, izmantojot saules enerģiju, īpaši salīdzinājumā ar ogļu vai naftas dedzināšanu. Bet, kā viņi vienmēr, lietas mainās, un šajā gadījumā uz labo pusi.

Redziet, galvenā atšķirība starp saules un oglekļa enerģijas avotiem (piemēram, oglēm un naftu) ir tā, ka viens ir tehnoloģija, bet otrs ir fosilais kurināmais. Tehnoloģija uzlabojas, tā kļūst lētāka un laika gaitā nodrošina lielāku atdevi; tā kā, izmantojot fosilo kurināmo, vairumā gadījumu to vērtība pieaug, stagnē, kļūst nepastāvīga un visbeidzot laika gaitā samazinās.

Šīs attiecības ir pārāk skaidri izpaudušās kopš 2000. gadu sākuma. Saules tehnoloģija ir pieredzējusi, ka tās efektīvi ģenerētās jaudas apjoms ir strauji pieaudzis, kamēr to izmaksas ir samazinājušās (pēdējo piecu gadu laikā vien 75 procenti). Līdz 2020. gadam saules enerģija kļūs konkurētspējīga ar fosilo kurināmo cenu, pat bez subsīdijām. Līdz 2030. gadam saules enerģija maksās niecīgu daļu no tā, ko dara fosilais kurināmais un darbojas efektīvāk. Tikmēr lielākajā daļā 2000. gadu naftas cenas ir palielinājušās līdztekus izmaksām (finansiālajām un vides) par fosilā kurināmā spēkstaciju (piemēram, ogļu) celtniecību un uzturēšanu.

Ja mēs sekojam saules enerģijas tendencēm, futūrists Rejs Kurcveils ir prognozējis, ka saules enerģija varētu apmierināt 100 procentus no mūsdienu enerģijas vajadzībām nedaudz mazāk kā divu desmitgažu laikā. Jau tagad saules enerģijas ražošana ir dubultojusies ik pēc diviem gadiem pēdējo 30 gadu laikā. Tāpat, Starptautiskā Enerģētikas aģentūra prognozēja ka saule (saules enerģija) kļūs par pasaulē lielāko elektroenerģijas avotu līdz 2050. gadam, ievērojami apsteidzot visus pārējos fosilā un atjaunojamā kurināmā veidus kopā.

Mēs ieejam laikmetā, kurā neatkarīgi no tā, cik daudz fosilā kurināmā enerģijas ir pieejams, atjaunojamā enerģija joprojām būs lētāka. Tātad, ko tas nozīmē reālajā pasaulē?

Saules ieguldījumi un pieņemšana sasniedz viršanas temperatūru

Pārmaiņas sākumā nāks lēnām, tad pēkšņi viss būs savādāk.

Kad daži cilvēki domā par saules enerģijas ražošanu, viņi joprojām domā par atsevišķām saules elektrostacijām, kur simtiem, varbūt tūkstošiem saules paneļu klāj milzīgu tuksneša joslu kādā attālā valsts daļā. Taisnības labad jāsaka, ka šādām iekārtām noteikti būs liela nozīme mūsu nākotnes enerģijas kombinācijā, jo īpaši saistībā ar jauninājumiem, kas tiek izstrādāti.

Divi ātri piemēri: nākamajā desmitgadē mēs redzēsim, ka saules bateriju tehnoloģija palielinās savu spēju pārvērst saules gaismu enerģijā no 25 procentiem līdz gandrīz 50 procentiem. Tikmēr lielāki spēlētāji, piemēram, IBM, ienāks tirgū ar saules kolektoriem, kas varētu palielināt 2,000 saules spēku.

Lai gan šīs inovācijas ir daudzsološas, tās atspoguļo tikai nelielu daļu no tā, par ko attīstīsies mūsu enerģētikas sistēma. Enerģētikas nākotne ir saistīta ar decentralizāciju, par demokratizāciju, par varu cilvēkiem. (Jā, es saprotu, cik traki tas izklausījās. Tikt galā.)

Tas nozīmē, ka tā vietā, lai elektroenerģijas ražošana tiktu centralizēta starp komunālajiem pakalpojumiem, arvien vairāk elektroenerģijas sāks ražot tur, kur to izmanto: mājās. Nākotnē saules enerģija ļaus cilvēkiem pašiem ražot elektroenerģiju par zemākām izmaksām nekā iegūt šo elektroenerģiju no vietējā komunālā uzņēmuma. Patiesībā tas jau notiek.

Kvīnslendā, Austrālijā, elektroenerģijas cenas nokritās gandrīz līdz nullei 2014. gada jūlijā. Parasti cenas svārstās no 40 līdz 50 $ par megavatstundu. Kas tad notika?

Saule notika. Precīzāk sakot, jumta saules baterija. 350,000 1,100 ēku Kvīnslendā uz jumtiem ir saules paneļi, kas kopā rada XNUMX megavatu elektroenerģijas.

Tikmēr tas pats notiek lielos Eiropas reģionos (īpaši Vācijā, Spānijā un Portugālē), kur dzīvojamo māju mēroga saules enerģija ir sasniegusi "tīkla paritāti" (maksā tikpat) ar vidējām dzīvojamo māju elektroenerģijas cenām, ko darbina tradicionālie komunālie pakalpojumi. Francija pat pieņēma tiesību aktus visas jaunās ēkas komerciālajās zonās jābūvē ar augu vai saules enerģijas jumtiem. Kas zina, varbūt līdzīgos tiesību aktos kādu dienu veselu ēku logi un debesskrāpji tiks aizstāti ar caurspīdīgiem saules paneļiem — jā, saules paneļu logi!

Bet pat pēc visa šī saules enerģija joprojām ir tikai viena trešdaļa no šīs revolūcijas.

Baterijas, vairs ne tikai jūsu rotaļu automašīnai

Tāpat kā saules paneļi ir piedzīvojuši renesansi attīstībā un plaša mēroga investīcijās, tā arī baterijas. Dažādi jauninājumi (piem. viens, divi, trīs). Iemesls šiem ieguldījumiem pētniecībā un attīstībā ir acīmredzams: baterijas palīdz uzglabāt saules enerģiju, ko savāc, lai to izmantotu, kad saule nespīd.

Patiesībā jūs, iespējams, dzirdējāt par to, ka Tesla nesen ir piedzīvojusi lielu slavu, kad tā debitēja Tesla powerwall, par pieņemamu cenu mājsaimniecības akumulators, kas var uzglabāt līdz pat 10 kilovatstundām enerģijas. Šādas baterijas ļauj mājsaimniecībām pilnībā atteikties no tīkla (ja tām arī jāiegulda jumta saules baterijās) vai vienkārši nodrošināt tām rezerves strāvu tīkla pārtraukumu laikā.

Citas akumulatoru priekšrocības ikdienas mājsaimniecībām ietver daudz zemāku enerģijas rēķinu tām mājsaimniecībām, kuras izvēlas palikt pieslēgtas vietējam elektrotīklam, jo ​​īpaši tām, kurām ir dinamiska elektroenerģijas cena. Tas ir tāpēc, ka varat pielāgot savu enerģijas patēriņu, lai savāktu un uzglabātu enerģiju dienas laikā, kad elektrības cenas ir zemas, un pēc tam atslēgties no tīkla, paņemot mājsaimniecības enerģiju no akumulatora naktī, kad elektrības cenas pieaug. Tas arī padara jūsu māju daudz zaļāku, jo, samazinot enerģijas pēdas nospiedumu nakts laikā, tiek izspiesta enerģija, ko parasti rada netīrās degvielas, piemēram, ogles.

Bet baterijas nebūs tikai spēļu mainītājs vidusmēra mājas īpašniekam; arī lielie uzņēmumi un komunālie uzņēmumi sāk uzstādīt savus rūpnieciskā izmēra akumulatorus. Faktiski tie veido 90 procentus no visām akumulatoru instalācijām. Bateriju izmantošanas iemesls lielā mērā ir tāds pats kā vidusmēra mājas īpašniekam: tas ļauj viņiem savākt enerģiju no atjaunojamiem avotiem, piemēram, saules, vēja un plūdmaiņu, un pēc tam atbrīvot šo enerģiju vakarā, uzlabojot enerģijas tīkla uzticamību.

Šeit mēs nonākam pie trešās mūsu enerģijas revolūcijas daļas.

Enerģētikas interneta pieaugums

Šo argumentu turpina uzspiest atjaunojamās enerģijas pretinieki, kuri apgalvo, ka, tā kā atjaunojamie resursi (īpaši saules enerģija) nevar ražot enerģiju visu diennakti, tiem nevar uzticēt liela mēroga investīcijas. Tāpēc mums ir nepieciešami tradicionālie “bāzes slodzes” enerģijas avoti, piemēram, ogles, gāze vai kodolenerģija, kad saule nespīd.

Tomēr tie paši eksperti un politiķi nepiemin, ka ogļu, gāzes vai atomelektrostacijas visu laiku tiek slēgtas bojātu daļu vai plānotas apkopes dēļ. Bet, kad viņi to dara, viņi ne vienmēr izslēdz apgaismojumu pilsētās, kuras tās apkalpo. Mums ir kaut kas, ko sauc par valsts energotīklu. Ja viena rūpnīca tiek izslēgta, enerģija no blakus esošās rūpnīcas nekavējoties samazinās, nodrošinot pilsētas enerģijas vajadzības.

Ar dažiem nelieliem jauninājumiem atjaunojamie energoresursi izmantos to pašu tīklu, lai tad, kad vienā reģionā nespīd saule vai nepūš vējš, elektroenerģijas zudumu varētu kompensēt citos reģionos, kur no atjaunojamiem avotiem tiek ražota elektroenerģija. Un, izmantojot iepriekš minētās rūpnieciskā izmēra baterijas, mēs varētu lēti uzglabāt lielu daudzumu atjaunojamās enerģijas dienas laikā, lai to atbrīvotu vakarā. Šie divi punkti nozīmē, ka vēja un saules enerģija var nodrošināt uzticamu enerģijas daudzumu, kas ir līdzvērtīgs tradicionālajiem bāzes slodzes enerģijas avotiem.

Šis jaunais vietēja un rūpnieciska mēroga atjaunojamās enerģijas tirdzniecības tīkls veidos nākotnes “enerģijas internetu” — dinamisku un pašregulējošu sistēmu, kas (tāpat kā pats internets) ir imūna pret lielāko daļu dabas katastrofu un teroristu uzbrukumiem, taču arī netiek kontrolēta. jebkurš monopols.

Galu galā atjaunojamie energoresursi notiks, taču tas nenozīmē, ka ieinteresētās intereses nepazudīs bez cīņas.

Saule ēd komunālo pakalpojumu pusdienas

Smieklīgi, pat ja ogļu dedzināšana elektrības iegūšanai bija bez maksas (kas galvenokārt notiek Austrālijā, vienā no pasaules lielākajām ogļu eksportētājām), spēkstacijas uzturēšana un ekspluatācija joprojām maksā naudu, pēc tam tās elektrības transportēšana simtiem jūdžu attālumā. elektropārvades līnijas, lai sasniegtu jūsu māju. Visa šī infrastruktūra veido lielu daļu no jūsu elektrības rēķina. Un tieši tāpēc tik daudzi Kvīnslendas iedzīvotāji, par kuriem lasījāt iepriekš, izvēlējās apiet šīs izmaksas, paši ražojot elektrību mājās.tas ir tikai lētākais variants.

Tā kā šī saules enerģijas izmaksu priekšrocība visā pasaulē palielinās piepilsētu un pilsētu teritorijās, arvien vairāk cilvēku daļēji vai pilnībā atteiksies no vietējiem energotīkliem. Tas nozīmē, ka esošās komunālo pakalpojumu infrastruktūras uzturēšanas izmaksas segs arvien mazāk cilvēku, kas, iespējams, palielinās ikmēneša elektrības rēķinus un radīs vēl lielāku finansiālu stimulu “vēlajiem saules enerģijas lietotājiem” beidzot ieguldīt saules enerģijā. Šī ir gaidāmā nāves spirāle, kas neļauj komunālajiem uzņēmumiem naktīs gulēt.

Vērojot šo kravas vilcienu, daži no atpalikušākajiem komunālo pakalpojumu uzņēmumiem ir izvēlējušies cīnīties ar šo tendenci līdz asiņainajam galam. Viņi ir lobējuši, lai mainītu vai izbeigtu “neto uzskaites” politiku, kas ļauj māju īpašniekiem pārdot lieko saules enerģiju atpakaļ tīklā. Citi strādā, lai panāktu likumdevējus apstiprināt piemaksas par saules enerģijas iekārtām, kamēr vēl citi strādā, lai iesaldēt vai samazināt atjaunojamās enerģijas un energoefektivitātes prasības viņiem ir paredzēts tikties.

Būtībā komunālie uzņēmumi cenšas panākt, lai valdības subsidētu to darbību un dažos gadījumos pieņemtu tiesību aktus saviem monopoliem attiecībā uz vietējiem enerģijas tīkliem. Tas noteikti nav kapitālisms. Un valdībām nevajadzētu nodarboties ar rūpniecību, lai aizsargātu nozares no graujošām un izcilām jaunām tehnoloģijām (ti, saules enerģijas un citiem atjaunojamiem enerģijas avotiem), kas var tās aizstāt (un dot labumu sabiedrībai).

Taču, lai gan tiek tērētas milzīgas lobēšanas naudas summas, mēģinot palēnināt saules enerģijas un citu atjaunojamo energoresursu attīstību, ilgtermiņa tendences ir fiksētas: saules enerģija un atjaunojamie energoresursi ir paredzēti komunālo pakalpojumu pusdienām. Tāpēc tālredzīgie komunālo pakalpojumu uzņēmumi izmanto citu pieeju.

Vecās pasaules komunālie pakalpojumi palīdz vadīt jauno pasaules enerģijas kārtību

Lai gan ir maz ticams, ka lielākā daļa cilvēku pilnībā atslēgsies no elektrotīkla — kas zina, kas notiek, kad jūsu topošais dēls dzērumā iedzīs jūsu Teslu jūsu garāžas mājas akumulatorā, lielākā daļa cilvēku ar katru desmitgadi sāks izmantot savus vietējos enerģijas tīklus arvien retāk. .

Ar uzrakstu uz sienas daži komunālie uzņēmumi ir nolēmuši kļūt par līderiem nākotnes atjaunojamās un sadalītās enerģijas tīklā. Piemēram, vairāki Eiropas komunālie uzņēmumi iegulda daļu no savas pašreizējās peļņas jaunā atjaunojamās enerģijas infrastruktūrā, piemēram, saules, vēja un plūdmaiņu energoresursos. Šie komunālie uzņēmumi jau ir guvuši labumu no saviem ieguldījumiem. Sadalītā atjaunojamā enerģija palīdzēja samazināt elektrotīklu slodzi karstās vasaras dienās, kad pieprasījums bija liels. Atjaunojamie energoresursi samazina arī komunālo pakalpojumu vajadzību ieguldīt jaunās un dārgās centralizētās spēkstacijās un pārvades līnijās.

Citi komunālie uzņēmumi meklē vēl tālākus virzienus, lai pārietu no tīri enerģijas piegādātājiem uz enerģijas pakalpojumu sniedzējiem. SolarCity, jaunuzņēmums, kas projektē, finansē un uzstāda saules enerģijas sistēmas, ir sācis to darīt pāriet uz pakalpojumu modeli kur viņiem pieder, apkopj un ekspluatē cilvēku mājas baterijas.

Šajā sistēmā klienti maksā ikmēneša maksu, lai savās mājās uzstādītu saules paneļus un mājas akumulatoru, kas ir potenciāli savienots ar hiperlokālo kopienas energotīklu (mikrotīkliem), un pēc tam viņu mājas enerģiju pārvalda komunālais uzņēmums. Klienti maksātu tikai par patērēto enerģiju, un pieticīgiem enerģijas lietotājiem tiks samazināti enerģijas rēķini. Viņi pat var gūt peļņu, izmantojot mājās radīto enerģijas pārpalikumu, lai barotu savus vairāk enerģijas izsalkušos kaimiņus.

Ko patiesībā nozīmē gandrīz bezmaksas, neierobežota, tīra enerģija

Līdz 2050. gadam lielai daļai pasaules būs pilnībā jānomaina novecojošais energotīkls un spēkstacijas. Šīs infrastruktūras aizstāšana ar lētāku, tīrāku un enerģijas maksimālu atjaunojamo resursu izmantošanu ir finansiāli saprātīga. Pat ja šīs infrastruktūras aizstāšana ar atjaunojamiem energoresursiem maksā tikpat, cik tās aizstāšana ar tradicionālajiem enerģijas avotiem, atjaunojamie resursi joprojām uzvar. Padomājiet par to: atšķirībā no tradicionālajiem, centralizētajiem enerģijas avotiem, sadalītajiem atjaunojamajiem enerģijas avotiem nav tādas pašas negatīvas ietekmes kā valsts drošības draudi, ko rada teroristu uzbrukumi, netīrās degvielas izmantošana, augstas finansiālās izmaksas, nelabvēlīga ietekme uz klimatu un veselību un neaizsargātība pret plaša mēroga aptumšošanās

Investīcijas energoefektivitātē un atjaunojamos avotos var atradināt rūpniecisko pasauli no oglēm un naftas, ietaupīt valdībām triljoniem dolāru, attīstīt ekonomiku, radot jaunas darbavietas atjaunojamo energotīklu un viedo tīklu ierīkošanā, un samazināt mūsu oglekļa emisijas par aptuveni 80 procentiem.

Dodoties uz šo jauno enerģijas laikmetu, mums jāuzdod jautājums: kā patiesībā izskatās pasaule ar neierobežotu enerģiju? Kā tas ietekmēs mūsu ekonomiku? Mūsu kultūra? Mūsu dzīvesveids? Atbilde ir: vairāk, nekā jūs domājat.

Mēs izpētīsim, kā šī jaunā pasaule izskatīsies mūsu Future of Energy sērijas beigās, taču vispirms mums ir jāpiemin citi atjaunojamās un neatjaunojamās enerģijas veidi, kas var nodrošināt mūsu nākotni. Nākamais: Atjaunojamie enerģijas un torija un kodolsintēzes enerģijas aizstājējzīmes: Enerģijas nākotne P5.

FUTURE OF ENERGY SĒRIJAS SAITES

Oglekļa enerģijas laikmeta lēnā nāve: Enerģijas nākotne P1

Eļļa! Atjaunojamo energoresursu laikmeta ierosinātājs: Enerģijas nākotne P2

Elektrisko automobiļu uzplaukums: Enerģijas nākotne P3

Atjaunojamie enerģijas avoti pret torija un kodolsintēzes enerģijas aizstājējzīmes: Enerģijas nākotne P5

Mūsu nākotne enerģijas pārbagātajā pasaulē: Enerģijas nākotne P6