Czy energia słoneczna jest zrównoważona? 4 problemy do rozwiązania przed rewolucją słoneczną

Co by się stało, gdyby światu zabrakło paliw kopalnych? Nie ma więcej samochodów, nie ma prądu, nie ma klimatyzacji. Gdy tylko wyczerpią się ostatnie baterie, wrócimy do średniowiecza. My żargon niech tak się stanie.

Energia jest droga, a ponieważ w dalszym ciągu wyczerpujemy Ziemię z ropy, cena energii będzie tylko rosła Nie, niskie ceny gazu to nie koniec samochodu elektrycznego Nie, niskie ceny gazu to nie koniec prądu Samochód Czy spadające ceny gazu oznaczają koniec dla samochodów elektrycznych, takich jak Tesla Model S? Nie tak szybko. Ceny gazu to nie wszystko. - to znaczy, chyba że znajdziemy inny sposób wytwarzania energii elektrycznej. Gdy paliwo jest tak ważne, że aplikacje oszczędzające paliwo 8 unikalnych aplikacji, które pomogą Ci zaoszczędzić pieniądze na benzynie 8 unikalnych aplikacji, które pomogą Ci zaoszczędzić pieniądze na benzynie Oszczędność pieniędzy na gazie jest nie tylko dobra dla ciebie, ale także dla planety. Te aplikacje pomagają efektywnie zarządzać przebiegiem pojazdu i kosztami paliwa, jednocześnie budując dobre nawyki jazdy. stają się powszechne, wtedy wiesz, że problem jest prawdziwy.

Poważnie, do 2060 r. Mogliby nam brakować paliw kopalnych.

Energia słoneczna to nasza najlepsza nadzieja. Energia przyszłości dzisiaj: Jak działają panele słoneczne i heliostaty? Energia przyszłości dzisiaj: Jak działają panele słoneczne i heliostaty? Zasoby odnawialne. To problem, z którym zmagamy się każdego dnia, niezależnie od tego, czy zdajemy sobie z tego sprawę, czy nie. Z każdą pompą uchwytu gazowego, z każdym naciśnięciem pedału przyspieszenia samochodu, z każdą wtyczką naszego…, ale rozwój tej technologii w ciągu ostatnich kilku dekad był słaby. Jak długo energia słoneczna spełni swoje obietnice? Co trwa tak długo? Czy rewolucja energetyczna przyjdzie na czas??

Świat potrzebuje energii słonecznej…

Szczerze mówiąc, energia słoneczna nie jest tylko alternatywa dla paliw kopalnych. Na całym świecie genialne umysły badają wiele innych ścieżek i chociaż wszystkie wykazują różny potencjał, wszystkie mają poważne wady.

Na przykład, moc wiatru. Wiatr jest wszędzie i pełen potencjału energetycznego. Jest zielony, ma znikomy poziom zanieczyszczenia i jest stosunkowo wydajny, jeśli chodzi o wymagania dotyczące przestrzeni.

Niestety wiatr jest nieprzewidywalny i często dochodzi do okresowych skoków, co nie jest zbyt przydatne, chyba że będziemy w stanie opracować długoterminowe przechowywanie wytworzonej energii. Nie wspominając o tym, że turbiny wiatrowe mogą być niepokojąco głośne i niebezpieczne w utrzymaniu.

Ponadto duże farmy wiatrowe mogą mieć bezpośredni wpływ na lokalną pogodę (wpływając na cyrkulację powietrza) i lokalną przyrodę (turbiny zabijające ptaki i nietoperze). Może to być złagodzone przez rozwój turbin wiatrowych bezłopatkowych, ale wciąż jest za wcześnie, aby powiedzieć.

Moc hydroelektryczna jest kolejnym źródłem paliwa, które okazało się skuteczne, ale problematyczne. Zapory wodne niszczą ekosystemy wodne, tworząc stagnujące zbiorniki wodne, zakłócając nawyki migracyjne i wprost zabijając wiele gatunków ryb.

Inne formy energii alternatywnej, w tym biopaliwa i wodór, mają trudności z przezwyciężeniem najbardziej podstawowych problemów: potrzeba więcej energii produkować im niż energia oferowana kiedy strawiony.

Inną przyzwoitą opcją jest energia atomowa, który jest znacznie bardziej przyjazny dla środowiska niż paliwa kopalne w przeliczeniu na jednostkę. Jednak usuwanie odpadów pozostaje problemem i wciąż istnieje problem z paliwem skończonym. Energia jądrowa może dać nam czas, ale nie jest to trwałe rozwiązanie problemu.

Co na razie pozostawia nam tylko energia słoneczna jako jedyne wiarygodne długoterminowe rozwiązanie.

… Ale przeszkód jest wiele

Pokrótce omówiliśmy, dlaczego energia słoneczna nie wystartowała Czym jest energia słoneczna i dlaczego się nie wystartowała? Co to jest energia słoneczna i dlaczego się nie wystartowała? O co chodzi z energią słoneczną? Jeśli jest to tak ważne i konieczne, jak wielu twierdzi, dlaczego nie przejęło jeszcze energetyki? wcześniej, ale przyjrzyjmy się temu bardziej szczegółowo. Jeśli słońce jest naszym rzekomym wybawcą od wyczerpania paliw kopalnych, to do cholery powstrzymuje rewolucję słoneczną?

Okazuje się, że mamy kilka przeszkód do przeskoczenia.

Przede wszystkim jak energia wiatrowa, energia słoneczna jest przerywana. Powszechnie wiadomo, że ogniwa słoneczne wytwarzają energię tylko wtedy, gdy świeci na nich słońce. Ten prosty problem sprawia, że ​​ogniwa słoneczne są całkowicie nieskuteczne w dużych częściach świata.

Weź miasto takie jak Seattle lub Londyn. Są to obszary, w których przez cały rok występuje więcej opadów deszczu niż słońca. Aby zasilić te miasta samą energią słoneczną, słońce każdego dnia musiałoby wytwarzać energię elektryczną o wartości co najmniej dwóch dni. Technologia słoneczna nie jest teraz tak bliska tej możliwości.

Co z lasem deszczowym Amazonii? To 2,1 miliona mil kwadratowych ziemi, która nie jest w stanie wykorzystać promieni słonecznych do elektryczności. Co z krajami wokół koła podbiegunowego? Miejsca te mogą widzieć słońce przez sześć prostych miesięcy, a następnie ciemność przez następne sześć miesięcy. Mieli elektryczność tylko przez pół roku. Problemem jest także łączenie mocy między różnymi obszarami, ponieważ utrata energii na długich liniach energetycznych staje się wygórowana. Możemy to naprawić za pomocą nadprzewodników w temperaturze pokojowej, ale ta technologia jest daleka.

Co prowadzi nas do następnego dużego problemu: magazynowanie energii słonecznej. Jeśli produkcja energii słonecznej jest dostępna tylko w określonych porach dnia w niektórych regionach świata, oczywistą odpowiedzią jest zgromadzenie tej energii i zaoszczędzenie jej na później. Niestety to dużo łatwiej powiedzieć niż zrobić.

Problem polega na tym, że tanie zestawy akumulatorów mają problemy z długowiecznością lub niezawodnością, podczas gdy zestawy akumulatorów wysokiej jakości są zbyt drogie w produkcji. W 2013 r. Wielkoskalowe akumulatory litowo-jonowe oscylowały w granicach ceny 1000 USD / kWh.

Na szczęście dla nas wszystkich 2015 rok zapoczątkował nową erę, kiedy prezes Tesli Elon Musk zaprezentował akumulatory nowej generacji Czy Elon Musk właśnie uratował nas od paliw kopalnych? Czy Elon Musk właśnie uratował nas przed paliwami kopalnymi? zarówno do zastosowań konsumenckich na małą skalę, jak i do dużych przedsiębiorstw. Ceny zaczynają się od około 350 USD / kWh i odtąd będą tańsze.

Ale magazynowanie energii słonecznej ma znaczenie tylko wtedy, gdy możemy wyprodukować więcej energii, niż faktycznie potrzebujemy, abyśmy mogli zgromadzić nadwyżkę, dlatego też musimy porozmawiać o wydajność ogniw słonecznych.

Przeciętne amerykańskie gospodarstwo domowe wymaga około 24 kWh dziennie (lub 1 kW na godzinę). Jednak liczba ta nie jest równomiernie rozłożona: zużycie energii elektrycznej jest względnie stałe w ciągu dnia, wieczorem wzrasta po tym, jak ludzie wracają z pracy do domu, a następnie spada prawie do zera po tym, jak wszyscy poszli spać. To stanowi problem.

Aby energia elektryczna była w nocy, energia słoneczna musi być wychwytywana i magazynowana w ciągu dnia, gdy słońce jest jeszcze poza domem. Ale jeśli ludzie używają elektryczności podczas w ciągu dnia ogniwa słoneczne muszą pochłonąć jak najwięcej słońca: wystarczająco, aby zaspokoić dzienne zapotrzebowanie na energię elektryczną i wystarczająco, aby wypełnić baterie na noc.

Innymi słowy, jeśli założymy, że mamy sześć godzin “dobre słońce” dziennie - i to jest hojne - wtedy pojemność słoneczna musi wystarczyć do przechwycenia energii o wartości 24 godzin w ciągu tych sześciu godzin. W końcu oceny ogniw słonecznych oparte są na idealnych warunkach: czystym, południowym słońcu na równiku Ziemi.

Porozmawiajmy więc o wydajności. Średnio oceniany przez konsumentów panel słoneczny może generować około 10 watów na godzinę na metr kwadratowy. Dlatego do wytworzenia 1 kWh potrzebujesz paneli słonecznych o powierzchni 100 stóp kwadratowych. Ale zakłada to, że słońce świeci przez cały dzień każdego dnia i wiemy, że to nieprawda.

Jeśli założymy sześć godzin “dobre słońce”, wtedy potrzebowalibyśmy cztery razy więcej paneli słonecznych, co daje nam do 400 stóp kwadratowych paneli słonecznych, aby zaspokoić zapotrzebowanie na energię elektryczną przeciętnego amerykańskiego gospodarstwa domowego. A suma całego tego panelu musiałaby być oceniana na 4kW.

Średnio 5 USD za wat, system 4kW kosztowałby około 20 000 USD. Dzięki Tesli możemy teraz kupić trzy akumulatory 10 kWh po 3500 USD każdy za łączną kwotę 10 500 USD. Tak więc za około 30 500 USD możesz mieć system operacyjny, który zaspokoi Twoje codzienne zapotrzebowanie na energię elektryczną i do 30 godzin pracy na baterii (zakładając, że masz 400 stóp kwadratowych ziemi kompatybilnej z panelem).

Oczywiście wszystko to zakłada, że ​​masz 400 stóp kwadratowych ziemi kompatybilnej z panelami, co po prostu nie jest prawdą dla większości ludzi (szczególnie na obszarach miejskich). Aby było to prawdziwe, praktyczne rozwiązanie, musielibyśmy znacznie poprawić wydajność ogniw słonecznych lub pokryć nimi zasadniczo wszystkie budynki, używając czegoś takiego jak natryskowe ogniwo słoneczne Wydajne. Tani. Niesamowite. Oto dlaczego nowe natryskowe ogniwa słoneczne mają znaczenie. Tani. Niesamowite. Oto dlaczego nowe natryskowe ogniwa słoneczne mają znaczenie Koszt energii słonecznej spadnie gwałtownie po tym, jak zespół naukowców pracujących na Uniwersytecie w Sheffield w Wielkiej Brytanii ogłosił opracowanie ogniw słonecznych przy użyciu procesu natryskiwania. technologia.

Wreszcie mamy duże problemy dotyczące infrastruktura energii słonecznej na całym świecie. Istota tego problemu sprowadza się do tego: pomyśl o wszystkim, co obecnie działa na paliwach kopalnych (np. Samochody, elektrownie itp.), A następnie pomyśl, ile pracy wymagałoby konwersja wszystko to być kompatybilnym z energią słoneczną.

Wiele elektrowni musiałoby zostać zamkniętych, a nawet rozebranych, aby odbudować je jako farmy słoneczne. Samochody napędzane gazem, olejem napędowym i hybrydowe musiałyby zostać porzucone na rzecz pojazdów w pełni elektrycznych, takich jak Tesla. Jak samochody elektryczne przekroczą limity ładowania Jak samochody elektryczne przekroczą limity ładowania Samochody elektryczne są świetne - z wyjątkiem ich zasięgu . Czy samochody elektryczne mogą pokonać technologie zasięgu? . A potem są koszty peryferyjne, takie jak przekształcenie stacji benzynowych w stacje ładowania.

To wszystko bardzo drogi.

Ale jeśli spojrzymy na przyszłość infrastruktury słonecznej na większą skalę, MIT właśnie opublikowało badanie, które wykazało, że możliwe jest osiągnięcie wykorzystania energii słonecznej w skali terawatowej do 2050 r. To wystarczy, aby zasilić 41,7 miliarda gospodarstw domowych przy średnim amerykańskim zużyciu energii elektrycznej.

Być może powszechne przyjęcie energii słonecznej, zanim skończą nam się paliwa kopalne, może być jednak możliwe.

Dobra wiadomość: przyszłość wygląda jasno

Jeśli dotarłeś tak daleko i nadal jesteś sceptycznie nastawiony do przyszłości technologii słonecznej, nie obwiniłbym cię. Od dziesięcioleci jest reklamowany jako zmieniacz gier, a wszystkie te ostatnie zmiany mogą wydawać się, że więcej dymu jest wydmuchiwane.

Cóż, prawda jest taka alternatywna energia mogą praca.

Kostaryka niedawno przeszła ponad 75 dni bez użycia wyłącznie energii odnawialnej. To prawda, że ​​większość tego dokonano za pośrednictwem elektrowni wodnych w sezonie intensywnych opadów deszczu, ale daje promyk nadziei tym z nas, którzy chcą zerwać z naszą zależnością od ropy.

Ponadto Francja niedawno podpisała ustawę, która zobowiązuje wszystkie nowe budynki komercyjne do pokrycia dachów panelami słonecznymi lub roślinami. To mały, ale ważny krok, który pokazuje, że świat zaczyna akceptować, że energia słoneczna to nie tylko niezbędny na przyszłość do przyjęcia jako prawdziwe rozwiązanie.

Jeśli na to pozwolimy, energia słoneczna może stać się jedną z kilku technologii, które na zawsze zmienią świat. 10 nowych wschodzących technologii, które zmieniają świat 10 najlepszych wschodzących technologii, które zmieniają świat Od rolnictwa po medycynę po energię, postęp jest udoskonalany wykonane każdego dnia. Dowiedz się trochę o tych 10 nowych technologiach, które mogą bezpośrednio wpłynąć na twoje życie w ciągu najbliższych kilku lat. . A dzięki ostatnim wydarzeniom i zmianom społecznym zmiana ta może nadejść wcześniej, niż nam się wydaje.

Czy masz zastrzeżenia do energii słonecznej? Jak myślisz, jak długo świat na dobre porzuci paliwa kopalne? Czy ten dzień kiedykolwiek nadejdzie? Podziel się z nami swoimi przemyśleniami w komentarzach!

Kredyty obrazowe: Farma wiatrowa za pośrednictwem Shutterstock, biopaliwo kukurydziane za pośrednictwem Shutterstock, Solar Horizon za pośrednictwem Shutterstock, baterie słoneczne za pośrednictwem Shutterstock, solarna żarówka za pośrednictwem Shutterstock, słoneczne dachy domowe za pośrednictwem Shutterstock, Solar Bus Stop za pośrednictwem Shutterstock