Содержание
Что произойдет, если в мире закончится ископаемое топливо? Больше нет машин, нет электричества, нет кондиционера. Как только последние батареи будут разряжены, мы вернемся в средневековье. Мы не можем этого допустить.
Энергия дорогая, и поскольку мы продолжаем истощать Землю нефтью, цена на энергию будет только расти
— то есть, если мы не сможем найти другой способ производства электроэнергии. Когда топливо настолько важно, что приложения экономят газ
стать обычным явлением, вот когда вы знаете, что проблема реальна.
Серьезно, к 2060 году у нас может закончиться ископаемое топливо.
Солнечная энергия — наша лучшая надежда
Но развитие указанных технологий за последние несколько десятилетий было неубедительным. Сколько времени до того, как солнечная энергия оправдает свои обещания? Что так долго? Придет ли энергетическая революция вовремя?
Мир нуждается в солнечной энергии …
Справедливости ради, солнечная энергия — не единственная альтернатива ископаемому топливу. Блестящие умы во всем мире исследуют множество других возможностей, и хотя все они демонстрируют различное количество потенциала, все они имеют серьезные недостатки.
Например, ветровая энергия. Ветер везде и полон энергетического потенциала. Он зеленый, имеет незначительный выброс загрязняющих веществ и является относительно эффективным, когда речь идет о требованиях к пространству.
К сожалению, ветер непредсказуем и часто сопровождается периодическими скачками напряжения, что не очень полезно, если мы не сможем обеспечить долговременное хранение произведенной энергии. Не говоря уже о том, что ветряные турбины могут быть очень громкими и опасными для обслуживания.
Кроме того, крупные ветряные электростанции могут иметь непосредственное влияние на местную погоду (влияя на циркуляцию воздуха) и местную дикую природу (турбины, убивающие птиц и летучих мышей). Это может быть смягчено разработкой ветровых турбин без лопастей, но пока рано об этом говорить.
Гидроэлектростанция является еще одним источником топлива, который оказался эффективным, но проблематичным. Плотины гидроэлектростанций разрушительны для водных экосистем, создают застойные водоемы, нарушают привычки миграции и прямо убивают многие виды рыб.
Другие формы альтернативной энергии, в том числе биотопливо и водород, им трудно преодолеть самые основные проблемы: для их производства требуется больше энергии, чем энергии, предлагаемой при потреблении.
Еще один достойный вариант атомная энергия, который является гораздо более экологически чистым, чем ископаемое топливо на единицу продукции. Тем не менее, удаление отходов остается проблемой, и все еще существует проблема конечного топлива. Ядерная энергия может выиграть нам время, но это не постоянное решение проблемы.
Что, на данный момент, только оставляет нас с солнечная энергия как единственно вероятное долгосрочное решение.
… Но препятствий много
Мы кратко рассмотрели, почему солнечная энергия не взлетела
раньше, но давайте рассмотрим это немного подробнее. Если солнце является нашим предполагаемым спасителем от истощения запасов ископаемого топлива, какого чёрта остановить солнечную революцию?
Оказывается, у нас есть несколько препятствий, чтобы перепрыгнуть.
Прежде всего, как энергия ветра, солнечная энергия прерывистая. Хорошо известно, что солнечные элементы генерируют энергию только тогда, когда на них светит солнце. Эта простая проблема делает солнечные элементы совершенно неэффективными для больших частей света.
Возьмите такой город, как Сиэтл или Лондон. Это районы, где в течение года выпадает больше осадков, чем солнечного света. Чтобы питать эти города одной только солнечной энергией, солнечная энергия каждого дня должна генерировать электроэнергию как минимум за два дня. Солнечные технологии сейчас не далеки от этой возможности.
А как насчет тропических лесов Амазонки? Это 2,1 миллиона квадратных миль земли, которая не способна использовать солнечные лучи для электричества. А как насчет стран за Полярным кругом? Эти места могут видеть солнце в течение шести месяцев подряд, а затем тьму в течение следующих шести месяцев. У них есть электричество только на полгода. Объединение энергии между различными областями также представляет проблему, потому что потеря энергии по длинным линиям электропередачи становится чрезмерной. Мы могли бы исправить это с помощью сверхпроводников при комнатной температуре, но до этой технологии еще далеко.
Что приводит нас к следующей большой проблеме: хранение солнечной энергии. Если производство солнечной энергии доступно только в определенное время суток в определенных регионах мира, очевидным ответом является накопление этой энергии и ее сохранение на потом. К сожалению, это гораздо легче сказать, чем сделать.
Проблема заключается в том, что дешевые аккумуляторные батареи имеют долговечность или надежность, а качественные аккумуляторные батареи непомерно дороги в производстве. В 2013 году крупномасштабные литий-ионные аккумуляторы находились в ценовом диапазоне около 1000 долл. США / кВтч.
К счастью для всех нас, 2015 год открыл новую эру, когда генеральный директор Tesla Элон Маск представил аккумуляторные батареи следующего поколения
как для небольших потребителей, так и для крупных компаний. Цены начнутся около $ 350 / кВтч, и с этого момента они будут только дешевле.
Но хранение солнечной энергии имеет значение только в том случае, если мы можем производить больше электроэнергии, чем нам нужно, чтобы мы могли хранить избыток, поэтому нам также нужно поговорить о эффективность солнечного элемента.
Среднестатистическому американскому домохозяйству требуется около 24 кВт / ч в день (или 1 кВт / ч). Однако эта цифра распределяется неравномерно: потребление электроэнергии является относительно постоянным в течение дня, резко возрастает вечером после того, как люди возвращаются с работы, а затем почти падает после того, как все уснули. Это представляет проблему.
Для того, чтобы в течение ночи было электричество, солнечная энергия должна собираться и накапливаться в течение дня, пока солнце еще не вышло. Но если люди используют электричество в течение дня, то солнечные элементы должны захватывать как можно больше солнца: достаточно для удовлетворения потребностей в электроэнергии в дневное время и достаточно для зарядки батарей на ночь.
Или, другими словами, если мы предположим, что мы получаем шесть часов «хорошего солнца» в день — и это щедро — то солнечной емкости должно быть достаточно для захвата энергии на 24 часа в течение этого шестичасового периода. В конце концов, оценки солнечных элементов основаны на идеальных условиях: ясное солнце в полдень на экваторе Земли.
Итак, давайте поговорим об эффективности. В среднем, солнечные панели, рассчитанные на потребителя, могут генерировать около 10 Вт / ч на кв. Фут. Поэтому для выработки 1 кВт / ч вам потребуется 100 кв. Футов солнечных панелей. Но это предполагает, что солнце светит весь день каждый день, и мы знаем, что это не так.
Если мы предположим шесть часов «хорошего солнца», то нам понадобится в четыре раза больше солнечных панелей, что принесет нам до 400 кв. Футов солнечных панелей для удовлетворения потребностей в электроэнергии среднего американского домохозяйства. И сумма всей этой обшивки должна быть оценена в 4 кВт.
При средней мощности 5 долларов за ватт система мощностью 4 кВт будет стоить около 20 000 долларов. Благодаря Tesla мы можем теперь приобрести три батареи мощностью 10 кВт / ч по 3500 долларов каждая, а общая сумма составит 10 500 долларов США. Таким образом, примерно за 30 500 долларов США вы могли бы иметь операционную систему, которая удовлетворяет ваши ежедневные потребности в электроэнергии, и до 30 часов работы от батареи (при условии, что у вас есть 400 кв. Футов земли, совместимой с панелями).
Конечно, все это предполагает, что у вас есть 400 кв. Футов земли, совместимой с панелями, что просто не соответствует действительности для большинства людей (особенно в городских районах). Чтобы это было реальным, практическим решением, нам нужно было бы значительно повысить эффективность солнечных элементов или покрыть ими практически все здания, используя что-то вроде распыляемой солнечной батареи.
технология.
Наконец, у нас есть большие проблемы, касающиеся инфраструктура солнечной энергии По всему миру. Суть этой проблемы сводится к следующему: подумайте обо всем, что в настоящее время работает на ископаемом топливе (например, автомобили, электростанции и т. Д.), А затем подумайте, сколько потребуется работы, чтобы преобразовать все это в совместимость с солнечной энергией.
Многие электростанции должны быть остановлены, даже снесены, чтобы быть восстановленными в качестве солнечных ферм. Автомобили, работающие на газе, дизеле и гибридных двигателях, должны быть выброшены в пользу полностью электрических транспортных средств, таких как Tesla.
, И затем есть периферийные расходы, такие как преобразование автозаправочных станций в зарядные станции.
Это все очень дорого.
Но если мы посмотрим на будущее крупномасштабной солнечной инфраструктуры, MIT только что опубликовал исследование, которое показало, что можно достичь развертывания солнечной энергии в тераваттном масштабе к 2050 году. Этого достаточно для обеспечения 41,7 млрд. Домашних хозяйств средним уровнем потребления электроэнергии в Америке.
Возможно, широкое распространение солнечной энергии до того, как у нас кончатся ископаемые виды топлива, возможно, все-таки возможно.
Хорошие новости: будущее выглядит ярко
Если вы зашли так далеко и все еще скептически относитесь к будущему солнечной технологии, я бы не стал вас винить. Это рекламировалось как переломный момент в течение десятилетий, и все эти последние события могут показаться, что вокруг все больше и больше дыма.
Ну, правда в том, что альтернативная энергия может работать.
Коста-Рика недавно прошла более 75 дней подряд, используя только возобновляемую энергию. Конечно, большая часть этого была сделана с помощью гидроэлектростанций во время сезона сильных дождей, но это дает проблеск надежды для тех из нас, кто хочет сломать нашу зависимость от нефти.
Кроме того, Франция недавно подписала закон, согласно которому все новые коммерческие здания должны покрывать свои крыши солнечными батареями или установками. Это небольшой, но важный шаг, который показывает, что мир начинает признавать, что солнечная энергия не просто необходима для будущего, она вероятна как реальное решение.
Если мы позволим, солнечная энергия может стать одной из нескольких технологий, которые навсегда изменят мир
, И благодаря последним событиям и социальным сдвигам эти перемены могут наступить раньше, чем мы думаем.
У вас есть оговорки о солнечной энергии? Как долго вы думаете, прежде чем мир навсегда откажется от ископаемого топлива? Придет ли этот день когда-нибудь? Поделитесь своими мыслями с нами в комментариях!
Кредиты на изображения: ветроэнергетическая ферма через Shutterstock, кукурузное биотопливо через Shutterstock, Solar Horizon через Shutterstock, солнечные батареи через Shutterstock, солнечная лампочка через Shutterstock, солнечные крыши домов через Shutterstock, солнечная автобусная остановка через Shutterstock
