太陽能與能源互聯網的興起：能源的未來 P4
太陽能與能源互聯網的興起：能源的未來 P4
我們已經談到了秋天 骯髒的能量. 我們已經談到了 油盡頭. 我們剛剛談到了 電動汽車. 接下來，我們將討論所有這些趨勢背後的驅動力——它將在短短兩到三年的時間內改變我們所知道的世界。
幾乎免費、無限、清潔、可再生的能源。
這是一件大事。 這就是為什麼本系列的其餘部分將介紹那些將人類從能源脆弱的世界轉變為能源豐富的世界的趨勢和技術，同時涵蓋這將對我們的經濟、世界政治和日常生活產生的影響。 我知道這是一些非常令人興奮的東西，但別擔心，我不會走得太快，因為我會引導你完成它。
讓我們從最明顯的幾乎免費、無限、清潔、可再生能源的形式開始：太陽能。
太陽能：為什麼它會搖擺不定，為什麼它是不可避免的
到目前為止，我們都熟悉太陽能的全部內容：我們基本上採用大型能量吸收板並將它們指向我們太陽系最大的聚變反應堆（太陽），目標是將陽光轉化為可用的電能。 免費、無限、清潔的能源。 聽起來很神奇！ 那麼為什麼太陽能在技術發明後的幾十年前沒有起飛呢？
好吧，除了政治和我們對廉價石油的熱愛之外，主要的絆腳石就是成本。 過去，使用太陽能產生大量電力非常昂貴，尤其是與燃燒煤炭或石油相比。 但正如他們總是做的那樣，事情會發生變化，在這種情況下，情況會變得更好。
你看，太陽能和碳基能源（如煤炭和石油）之間的主要區別在於，一個是技術，另一個是化石燃料。 一項技術改進，它變得更便宜，並且隨著時間的推移提供更大的回報； 而對於化石燃料，在大多數情況下，它們的價值會隨著時間的推移而上升、停滯、變得不穩定並最終下降。
自 2000 年代初以來，這種關係就表現得非常清楚。 太陽能技術的高效發電量猛增，而其成本卻在急劇下降（僅在過去五年中就下降了 75%）。 到 2020 年，即使沒有補貼，太陽能也將與化石燃料具有價格競爭力。 到 2030 年，太陽能的成本將只是化石燃料的一小部分，而且工作效率更高。 與此同時，在 2000 年代的大部分時間裡，石油成本以及建造和維護化石燃料發電廠（如煤炭）的成本（財務和環境）都在爆炸式增長。
如果我們遵循太陽能趨勢線，未來學家 Ray Kurzweil 預測，太陽能可以在不到 100 年的時間內滿足當今能源需求的 30%。 在過去的 XNUMX 年裡，太陽能發電量每兩年翻一番。 同樣， 國際能源署預測 到 2050 年，太陽（太陽能）將成為世界上最大的電力來源，遠遠超過所有其他形式的化石燃料和可再生燃料的總和。
我們正在進入一個無論有多少化石燃料能源可用，可再生能源仍然更便宜的時代。 那麼這在現實世界中意味著什麼？
太陽能投資和採用達到沸點
變化一開始會慢慢來，然後突然之間，一切都會不同。
當一些人想到太陽能發電時，他們仍然會想到獨立的太陽能發電廠，在該國偏遠地區，數百甚至數千個太陽能電池板覆蓋著大片沙漠。 公平地說，這樣的裝置絕對會在我們未來的能源組合中發揮重要作用，尤其是隨著即將到來的創新。
兩個簡單的例子：在接下來的十年裡，我們將看到太陽能電池技術提高它的能力 將陽光轉化為能量，從 25% 提高到近 50%. 與此同時，像 IBM 這樣的大型企業將通過太陽能集熱器進入市場，這些太陽能集熱器可以 放大2,000個太陽的力量.
雖然這些創新很有前景，但它們只代表了我們能源系統將演變成的一小部分。 能源的未來是權力下放，民主化，人民的權力。 （是的，我知道這聽起來多麼蹩腳。處理它。）
這意味著發電不再集中在公用事業之間，而是將開始在使用的地方產生越來越多的電力：在家中。 未來，與從當地公用事業公司獲取電力相比，太陽能將使人們能夠以更低的成本自己發電。 事實上，這已經在發生了。
在澳大利亞昆士蘭， 電價跌至近零 2014 年 40 月。通常情況下，價格在每兆瓦時 50-XNUMX 美元左右，那麼發生了什麼？
太陽能發生了。 確切地說，屋頂太陽能。 昆士蘭州的 350,000 座建築物擁有屋頂太陽能電池板，共產生 1,100 兆瓦的電力。
與此同時，歐洲大部分地區（尤其是德國、西班牙和葡萄牙）也發生了同樣的情況，其中住宅規模的太陽能已達到“電網平價”（成本相同），平均住宅電價由傳統公用事業供電。 法國甚至立法 商業區的所有新建築都建有植物或太陽能屋頂。 誰知道呢，也許有一天類似的立法會看到整個建築物和摩天大樓的窗戶被透明的太陽能電池板取代——是的， 太陽能電池板窗戶!
但即便如此，太陽能仍只是這場革命的三分之一。
電池，不再只是用於您的玩具車
正如太陽能電池板在開發和大規模投資方面經歷了復興一樣，電池也是如此。 各種創新（例如。 為前線醫護人員打氣，送上由衷的敬意。讓你在送禮的同時，也為香港盡一分力。, 二, 三) 上線是為了讓它們更便宜、更小、更環保，最重要的是，讓它們能夠更長時間地儲存大量電力。 這些研發投資背後的原因很明顯：電池有助於儲存太陽能收集的能量，以便在沒有太陽時使用。
事實上，您可能已經聽說過特斯拉最近在首次亮相時引起了轟動。 特斯拉Powerwall，一種經濟實惠的家用電池，可存儲高達 10 千瓦時的能量。 像這樣的電池讓家庭可以選擇完全脫離電網（如果他們還投資屋頂太陽能），或者在電網中斷期間為他們提供備用電源。
日常家庭的其他電池優勢包括那些選擇與當地電網保持連接的家庭，特別是那些具有動態電價的家庭，能源費用要低得多。 那是因為你可以調整你的能源使用，在電價低的時候收集和儲存能量，然後在晚上電價上漲時從你的電池中提取家庭電力來脫離電網。 這樣做還可以讓您的家更加環保，因為減少夜間的能源足跡會取代通常由骯髒燃料（如煤炭）產生的能源。
但是電池不僅會改變普通房主的遊戲規則； 大型企業和公用事業公司也開始安裝自己的工業級電池。 事實上，它們佔所有電池裝置的 90%。 他們使用電池的原因與普通房主大致相同：它允許他們從太陽能、風能和潮汐能等可再生能源中收集能量，然後在晚上釋放這些能量，從而提高電網在此過程中的可靠性。
這就是我們進入能源革命的第三部分的地方。
能源互聯網的興起
這種論點不斷受到可再生能源反對者的推動，他們說，由於可再生能源（尤其是太陽能）不能 24/7 全天候生產能源，因此無法信任他們進行大規模投資。 這就是為什麼我們需要傳統的“基本負荷”能源，如煤炭、天然氣或核能，以應對沒有陽光照射的情況。
然而，這些專家和政治家沒有提到的是，煤炭、天然氣或核電站由於部件故障或計劃維護而一直關閉。 但當他們這樣做時，他們不一定會為他們服務的城市關燈。 我們有一個叫做國家能源網的東西。 如果一個工廠關閉，來自鄰近工廠的能源會立即彌補不足，支持城市的電力需求。
通過一些小的升級，可再生能源將使用相同的電網，這樣當一個地區沒有陽光或風不吹時，可以從可再生能源發電的其他地區補償電力損失。 通過使用上面提到的工業級電池，我們可以在白天廉價地儲存大量可再生能源，以便在晚上釋放。 這兩點意味著風能和太陽能可以提供與傳統基本負荷能源相當的可靠電力。
這個新的國內和工業規模的可再生能源交易網絡將構成一個未來的“能源互聯網”——一個動態的、自我調節的系統（就像互聯網本身一樣）不受大多數自然災害和恐怖襲擊的影響，同時也不受控制被任何人壟斷。
最終，可再生能源將會出現，但這並不意味著既得利益集團不會不戰而降。
太陽能吃公用事業的午餐
有趣的是，即使燒煤發電是免費的（這在澳大利亞是世界上最大的煤炭出口國之一），維護和運營發電廠仍然需要花錢，然後將其電力輸送到數百英里以外的地方。電源線到達您的家。 所有這些基礎設施構成了您電費的很大一部分。 這就是為什麼你在上面讀到的這麼多昆士蘭人選擇在家裡自己發電來迴避這些成本——這只是更便宜的選擇.
隨著這種太陽能成本優勢加速到世界各地的郊區和城市地區，越來越多的人將選擇部分或全部退出當地的能源網絡。 這意味著維護現有公用事業基礎設施的成本將由越來越少的人承擔，這可能會增加每月的電費，並為“晚期太陽能採用者”最終投資太陽能創造更大的經濟激勵。 這是即將到來的死亡螺旋，使公用事業公司夜不能寐。
看著這列貨運列車衝鋒陷陣，一些較為落後的公用事業公司選擇與這一趨勢作鬥爭到底。 他們遊說改變或終止允許房主將多餘的太陽能賣回電網的“淨計量”政策。 其他人正在努力讓立法者 批准太陽能裝置的附加費，而其他人正在努力 凍結或減少可再生能源和高效能源需求 他們已經立法會面了。
基本上，公用事業公司正試圖讓政府為其運營提供補貼，並且在某些情況下，立法他們對當地能源網絡的壟斷。 那絕對不是資本主義。 政府不應從事保護行業免受有可能取代它們（並使公眾受益）的顛覆性和卓越新技術（即太陽能和其他可再生能源）的業務。
但是，儘管花費大量遊說資金試圖減緩太陽能和其他可再生能源的發展，但長期趨勢線是固定的：太陽能和可再生能源將吃掉公用事業的午餐。 這就是為什麼有遠見的公用事業公司正在採取不同的方法。
舊世界公用事業幫助引領新的世界能源秩序
雖然大多數人不太可能完全從電網中拔出電源——誰知道，當你未來的兒子醉醺醺地把你的特斯拉開進你車庫裡的電池時會發生什麼——隨著時間的推移，大多數人將開始越來越少地使用當地的電網.
隨著寫在牆上的文字，一些公用事業公司決定成為未來可再生和分佈式能源網絡的領導者。 例如，許多歐洲公用事業公司正在將其當前利潤的一部分投資於新的可再生能源基礎設施，如太陽能、風能和潮汐能。 這些公用事業公司已經從他們的投資中受益。 在需求旺盛的炎熱夏季，分佈式可再生能源有助於減輕電網壓力。 可再生能源還減少了公用事業投資新的和昂貴的集中式發電廠和輸電線路的需要。
其他公用事業公司正在進一步尋求從純粹的能源供應商向能源服務供應商的轉變。 SolarCity 是一家設計、融資和安裝太陽能係統的初創公司，已開始 轉向基於服務的模式 他們擁有、維護和操作人們家用電池的地方。
在這個系統中，客戶按月支付費用，在家里安裝太陽能電池板和家用電池——可能連接到超本地社區能源網（微電網）——然後讓公用事業公司管理他們的家庭能源。 客戶只需為他們使用的能源付費，而適度的能源用戶將看到他們的能源賬單被削減。 他們甚至可以通過使用他們家產生的剩餘能源來為更耗電的鄰居供電，從而獲利。
幾乎免費、無限、清潔能源的真正含義
到 2050 年，世界大部分地區將不得不完全更換其老化的電網和發電廠。 用更便宜、更清潔和能源最大化的可再生能源取代這種基礎設施，在經濟上是有意義的。 即使用可再生能源取代這種基礎設施的成本與用傳統能源取代它的成本相同，可再生能源仍然會勝出。 想一想：與傳統的集中式能源不同，分佈式可再生能源不會像恐怖襲擊、使用骯髒燃料、高財務成本、不利的氣候和健康影響以及易受大規模攻擊等國家安全威脅那樣帶來負面影響。停電
對能源效率和可再生能源的投資可以使工業世界擺脫煤炭和石油的依賴，為政府節省數万億美元，通過可再生能源和智能電網安裝方面的新工作來發展經濟，並將我們的碳排放量減少約 80%。
當我們進入這個新能源時代，我們需要問的問題是：一個能量無限的世界究竟是什麼樣子？ 它將如何影響我們的經濟？ 我們的文化？ 我們的生活方式？ 答案是：比你想像的要多。
我們將在能源未來系列的結尾探討這個新世界的樣子，但首先，我們需要提及可能為我們的未來提供動力的其他形式的可再生和不可再生能源。 接下來： 可再生能源與釷和聚變能源通配符：能源的未來 P5.
能源系列鏈接的未來
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預測參考
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