Η ηλιακή ενέργεια είναι βιώσιμη; 4 Προβλήματα για την επίλυση πριν από την ηλιακή επανάσταση

Διαφήμιση

Τι θα συμβεί αν ο κόσμος έλειπε από ορυκτά καύσιμα; Δεν υπάρχουν άλλα αυτοκίνητα, δεν υπάρχει περισσότερος ηλεκτρισμός, δεν υπάρχει πλέον κλιματισμός. Μόλις εξαντληθούν οι τελευταίες μπαταρίες, θα είμαστε ακριβώς πίσω στο Μεσαίωνα. Εμείς κλίση ας γίνει αυτό.

Η ενέργεια είναι δαπανηρή και καθώς συνεχίζουμε να εξαντλούμε τη Γη του πετρελαίου της, η η τιμή της ενέργειας πρόκειται να αυξηθεί Όχι, οι χαμηλές τιμές αερίου δεν είναι το τέλος του ηλεκτρικού αυτοκινήτουΜήπως οι τιμές των αερίων που πέφτουν καταλήγουν στο τέλος για τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα όπως το Tesla Model S; Οχι τόσο γρήγορα. Οι τιμές του φυσικού αερίου δεν είναι ολόκληρη η ιστορία. Διαβάστε περισσότερα - δηλαδή, αν δεν βρούμε έναν άλλο τρόπο να παράγουμε ηλεκτρική ενέργεια. Όταν το καύσιμο είναι τόσο σημαντικό εφαρμογές εξοικονόμησης χρημάτων αερίου 8 μοναδικές εφαρμογές που θα σας βοηθήσουν να εξοικονομήσετε χρήματα με φυσικό αέριοΗ εξοικονόμηση χρημάτων για το φυσικό αέριο δεν είναι μόνο καλό για τον εαυτό σας, αλλά και για τον πλανήτη. Αυτές οι εφαρμογές σας βοηθούν να διαχειριστείτε αποτελεσματικά το χιλιομετρητή του αυτοκινήτου σας και το κόστος καυσίμων ενώ παράλληλα δημιουργείτε καλές συνήθειες οδήγησης.

Διαβάστε περισσότερα να γίνει συνηθισμένο, αυτό είναι όταν ξέρετε ότι το πρόβλημα είναι πραγματικό.

Σοβαρά, θα μπορούσαμε να εξαντληθούν τα ορυκτά καύσιμα μέχρι το 2060.

Η ηλιακή ενέργεια είναι η καλύτερη μας ελπίδα Η Ενέργεια του Μέλλοντος, Σήμερα: Πώς λειτουργούν τα ηλιακά πάνελ και οι ηλιοστάτες;Ανανεώσιμες πηγές. Είναι ένα πρόβλημα που αντιμετωπίζουμε καθημερινά, είτε το συνειδητοποιούμε είτε όχι. Με κάθε αντλία λαβής αερίου, με κάθε πίεση του επιταχυντή ενός αυτοκινήτου, με κάθε βύσμα ... Διαβάστε περισσότερα , αλλά η ανάπτυξη της εν λόγω τεχνολογίας κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών υπήρξε ασαφής. Πόσο καιρό πριν η ηλιακή ενέργεια ανταποκριθεί στις υποσχέσεις της; Τι παίρνει τόσο πολύ; Η ενεργειακή επανάσταση θα φτάσει εγκαίρως;

Ο κόσμος χρειάζεται ηλιακή ενέργεια ...

Για να είμαστε δίκαιοι, η ηλιακή ενέργεια δεν είναι η μόνο εναλλακτική λύση στα ορυκτά καύσιμα. Υπάρχουν πολλές άλλες οδούς που διερευνώνται από λαμπρά μυαλά σε όλο τον κόσμο και, ενώ όλα δείχνουν ποικίλες δυνατότητες, όλοι έχουν σοβαρά μειονεκτήματα.

Για παράδειγμα, αιολική ενέργεια. Ο άνεμος είναι παντού και γεμάτος ενεργειακό δυναμικό. Είναι πράσινο, έχει αμελητέα παραγωγή ρύπανσης και είναι σχετικά αποδοτική όταν πρόκειται για απαιτήσεις χώρου.

Δυστυχώς, ο άνεμος είναι απρόβλεπτος και συχνά έρχεται σε διακεκομμένες διακυμάνσεις, κάτι που δεν είναι πολύ χρήσιμο αν δεν μπορέσουμε να αναπτύξουμε τη μακροπρόθεσμη αποθήκευση της παραγόμενης ενέργειας. Για να μην αναφέρουμε το γεγονός ότι οι ανεμογεννήτριες μπορεί να είναι ανησυχητικά δυνατές και επικίνδυνες για τη συντήρηση.

Επιπλέον, τα μεγάλα αιολικά πάρκα μπορούν να επηρεάσουν άμεσα τον τοπικό καιρό (επηρεάζοντας την κυκλοφορία του αέρα) και την τοπική άγρια ​​φύση (στρόβιλοι που σκοτώνουν πουλιά και νυχτερίδες). Αυτό μπορεί να μετριαστεί από την ανάπτυξη του χωρίς ανεμογεννήτριες, αλλά είναι ακόμα πολύ νωρίς για να το πούμε.

Υδροηλεκτρική ενέργεια είναι μια άλλη πηγή καυσίμων που έχει αποδειχθεί αποτελεσματική αλλά προβληματική. Τα φράγματα υδροηλεκτρικής ενέργειας είναι καταστρεπτικά για τα υδάτινα οικοσυστήματα, δημιουργώντας στάσιμα νερά, διαταράσσοντας τις μεταναστευτικές συνήθειες και καταστρέφοντας οριστικά πολλά είδη ψαριών.

Άλλες μορφές εναλλακτικής ενέργειας, μεταξύ των οποίων: βιοκαύσιμα και υδρογόνο, δυσκολεύονται να ξεπεράσουν τα πιο βασικά προβλήματα: χρειάζεται περισσότερη ενέργεια παράγω από την ενέργεια που προσφέρεται όταν καταναλώνονται.

Μια άλλη αξιοπρεπής επιλογή είναι πυρηνική δύναμη, η οποία είναι πολύ πιο φιλική προς το περιβάλλον από τα ορυκτά καύσιμα ανά μονάδα ανά μονάδα. Ωστόσο, η διάθεση των αποβλήτων εξακολουθεί να αποτελεί ζήτημα και εξακολουθεί να υπάρχει το θέμα των πεπερασμένων καυσίμων. Η πυρηνική ενέργεια θα μπορούσε να μας αγοράσει χρόνο, αλλά δεν είναι μόνιμη λύση στο πρόβλημα.

Η οποία, προς το παρόν, μας αφήνει μόνο ηλιακή ενέργεια ως τη μόνη εύλογη μακροπρόθεσμη λύση.

... Αλλά τα εμπόδια είναι πολλά

Έχουμε καλύψει σύντομα γιατί η ηλιακή ενέργεια δεν έχει απογειωθεί Τι είναι η ηλιακή ενέργεια και γιατί δεν έχει απορροφηθεί;Ποια είναι η μεγάλη σχέση με την ηλιακή ενέργεια; Εάν είναι πραγματικά τόσο σημαντικό και απαραίτητο όσο ισχυρίζονται πολλοί, γιατί δεν έχει αναλάβει ακόμα την ενεργειακή βιομηχανία; Διαβάστε περισσότερα πριν, αλλά να το εξερευνήσουμε λίγο πιο λεπτομερώς. Αν ο ήλιος είναι ο υποτιθέμενος μας σωτήρας από την εξάντληση των ορυκτών καυσίμων, ποιο είναι το καλό που κρατάει την ηλιακή επανάσταση στον κόλπο;

Αποδεικνύεται ότι έχουμε λίγα εμπόδια για να πηδήσουμε.

Πρώτα απ 'όλα, όπως η αιολική ενέργεια, η ηλιακή ενέργεια είναι διακεκομμένη. Είναι γνωστό ότι τα ηλιακά κύτταρα παράγουν μόνο ενέργεια ενώ ο ήλιος τους λάμπει. Αυτό το απλό πρόβλημα καθιστά τα ηλιακά κύτταρα εντελώς αναποτελεσματικά για μεγάλα μέρη του κόσμου.

Πάρτε μια πόλη όπως το Σιάτλ ή το Λονδίνο. Αυτές είναι περιοχές που βλέπουν περισσότερες βροχοπτώσεις από ό, τι ηλιοφάνεια όλο το χρόνο. Για να τροφοδοτήσουν αυτές τις πόλεις μόνο με την ηλιακή ενέργεια, η ηλιοφάνεια κάθε ημέρας θα έπρεπε να παράγει ηλεκτρισμό τουλάχιστον δύο ημερών. Η ηλιακή τεχνολογία δεν είναι πουθενά κοντά στην ικανότητα αυτή τη στιγμή.

Τι γίνεται με το τροπικό δάσος του Αμαζονίου; Αυτό είναι 2,1 εκατομμύρια τετραγωνικά μίλια γης που δεν είναι σε θέση να αξιοποιήσει τις ακτίνες του ήλιου για ηλεκτρική ενέργεια. Τι γίνεται με τις χώρες γύρω από τον Αρκτικό Κύκλο; Αυτά τα μέρη μπορεί να δουν τον ήλιο για έξι συνεχόμενους μήνες, στη συνέχεια το σκοτάδι για τους επόμενους έξι μήνες. Είχαν μόνο ηλεκτρική ενέργεια για το μισό έτος. Η συγκέντρωση ισχύος μεταξύ διαφορετικών περιοχών αποτελεί επίσης πρόβλημα, επειδή η απώλεια ενέργειας σε μεγάλες γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας καθίσταται απαγορευτική. Θα μπορούσαμε να το διορθώσουμε με υπεραγωγούς θερμοκρασίας χώρου, αλλά αυτή η τεχνολογία είναι μακρά.

Αυτό μας φέρνει στο επόμενο μεγάλο πρόβλημα: αποθήκευση ηλιακής ενέργειας. Εάν η ηλιακή παραγωγή είναι διαθέσιμη μόνο σε συγκεκριμένες ώρες της ημέρας σε ορισμένες περιοχές του κόσμου, η προφανής απάντηση είναι να φουσκώσει αυτή η ενέργεια και να την αποθηκεύσει για αργότερα. Δυστυχώς, αυτό είναι πολύ ευκολότερο να το λες παρά να το κάνεις.

Το πρόβλημα είναι ότι τα φτηνά πακέτα μπαταριών έχουν προβλήματα μακροζωίας ή αξιοπιστίας, ενώ τα πακέτα μπαταριών ποιότητας είναι εξαιρετικά ακριβά για την παραγωγή τους. Το 2013, μεγάλες μπαταρίες ιόντων λιθίου κυμάνθηκαν γύρω από το σημείο τιμών των 1.000 $ / kWh.

Ευτυχώς για όλους μας, το 2015 προκάλεσε μια νέα εποχή όταν ο CEO της Tesla Elon Musk αποκάλυψε μπαταρίες επόμενης γενιάς Μήπως το Έλωνα Μόσκ απλά μας σώσει από ορυκτά καύσιμα; Διαβάστε περισσότερα τόσο για χρήση μικρής κλίμακας από τους καταναλωτές όσο και για μεγάλης κλίμακας χρήση της επιχείρησης. Οι τιμές θα αρχίσουν να ξεκινούν γύρω στα $ 350 / kWh και θα φτάσουν μόνο φθηνότερα από εδώ και πέρα.

Αλλά η αποθήκευση της ηλιακής ενέργειας έχει σημασία μόνο εάν μπορούμε να παράγουμε περισσότερους ηλεκτρικούς ρεύπους από ό, τι πραγματικά χρειαζόμαστε, ώστε να μπορέσουμε να αποθηκεύσουμε την υπέρβαση, γι 'αυτό και πρέπει να μιλήσουμε αποδοτικότητα των ηλιακών κυττάρων.

Το μέσο αμερικανικό νοικοκυριό απαιτεί περίπου 24kWh την ημέρα (ή 1kW την ώρα). Ωστόσο, ο αριθμός αυτός δεν είναι ομοιόμορφα κατανεμημένος: η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας είναι σχετικά σταθερή κατά τη διάρκεια της ημέρας, καρφιά το βράδυ, όταν οι άνθρωποι έρχονται από την εργασία τους, έπειτα πέφτουν σε σχεδόν τίποτα μετά από να πάνε όλοι ύπνος. Αυτό παρουσιάζει ένα πρόβλημα.

Προκειμένου να υπάρχει ηλεκτρική ενέργεια κατά τη διάρκεια της νύχτας, η ηλιακή ενέργεια πρέπει να συλλέγεται και να αποθηκεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας, ενώ ο ήλιος είναι ακόμα έξω. Αλλά αν οι άνθρωποι χρησιμοποιούν ηλεκτρική ενέργεια στη διάρκεια την ημέρα, τότε τα ηλιακά κύτταρα πρέπει να συλλάβουν όσο το δυνατόν περισσότερο τον ήλιο: αρκετά για να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις ηλεκτρισμού κατά τη διάρκεια της ημέρας και αρκετά για να γεμίσει τις μπαταρίες για τη νύχτα.

Ή με άλλα λόγια, αν υποθέσουμε ότι έχουμε έξι ώρες "καλό ήλιο" ανά ημέρα - και αυτό είναι γενναιόδωρη - τότε η ηλιακή χωρητικότητα πρέπει να είναι αρκετή για να καταγράψει ενέργεια 24 ωρών κατά τη διάρκεια αυτής της έξι ώρας περίοδος. Μετά από όλα, οι αξιολογήσεις ηλιακών κυψελών βασίζονται σε ιδανικές συνθήκες: ένας καθαρός, ηλιόλουστος ήλιος στον ισημερινό της Γης.

Λοιπόν, ας μιλήσουμε αποτελεσματικά. Κατά μέσο όρο, ένας ηλιακός θερμοσίφωνας μπορεί να παράγει περίπου 10 watts ανά ώρα ανά τετραγωνικό μέτρο. ft. Επομένως, για να δημιουργήσετε 1kWh, χρειάζεστε 100 τ.μ. ft. των ηλιακών συλλεκτών. Αλλά αυτό υποθέτει ότι ο ήλιος λάμπει όλη μέρα κάθε μέρα, και γνωρίζουμε ότι δεν είναι αλήθεια.

Αν υποθέσουμε έξι ώρες "καλό ήλιο", τότε θα χρειαζόμασταν τέσσερις φορές περισσότερο ηλιακή πλάκα, που μας φέρνει μέχρι 400 τετραγωνικά μέτρα. ft. της ηλιακής επένδυσης για την εκπλήρωση των απαιτήσεων ηλεκτρικής ενέργειας ενός μέσου αμερικανικού νοικοκυριού. Και το άθροισμα όλων αυτών των επενδύσεων θα έπρεπε να έχει εκτιμηθεί στα 4kW.

Με μέσο όρο 5 $ ανά watt, ένα σύστημα 4kW θα κοστίσει περίπου 20.000 δολάρια. Χάρη στην Tesla, μπορούμε τώρα να αγοράσουμε τρεις μπαταρίες 10kWh στα 3.500 δολάρια το καθένα για ένα καθαρό σύνολο $ 10.500. Έτσι, για περίπου 30.500 δολάρια θα μπορούσατε να έχετε ένα επιχειρησιακό σύστημα που να ικανοποιεί τις καθημερινές ανάγκες σας σε ηλεκτρική ενέργεια και έως και 30 ώρες μπαταρίας (υποθέτοντας ότι έχετε 400 τ.μ. ft. της συμβατικής γης).

Φυσικά όλα αυτά προϋποθέτουν ότι έχετε 400 τ.μ. ft. της γης που είναι συμβατή με τα πάνελ, κάτι που απλώς δεν ισχύει για τους περισσότερους ανθρώπους (ειδικά στις αστικές περιοχές). Για να είναι μια πραγματική και πρακτική λύση, θα πρέπει να βελτιώσουμε μαζικά την απόδοση των ηλιακών κυττάρων ή να καλύψουμε ουσιαστικά όλα τα κτίρια μαζί τους, χρησιμοποιώντας κάτι σαν ψεκασμού στο ηλιακό στοιχείο Αποτελεσματικός. Φτηνός. Φοβερός. Εδώ είναι γιατί τα νέα ηλιακά κύτταρα με ψεκασμό έχουν σημασίαΤο κόστος της ηλιακής ενέργειας προβλέπεται να μειωθεί δραματικά μετά από μια ομάδα επιστημόνων που εργάζονται στο Το πανεπιστήμιο του Σέφιλντ στο Ηνωμένο Βασίλειο ανακοίνωσε την ανάπτυξη των ηλιακών κυψελών χρησιμοποιώντας ένα σύστημα ψεκασμού επεξεργάζομαι, διαδικασία. Διαβάστε περισσότερα τεχνολογία.

Τέλος, έχουμε μεγάλα ζητήματα σχετικά υποδομή ηλιακής ενέργειας σε όλο τον κόσμο. Η ουσία αυτού του ζητήματος καταλήγει σε αυτό: σκεφτείτε όλα όσα τρέφονται επί του παρόντος με ορυκτά καύσιμα (π.χ. αυτοκίνητα, σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής κ.λπ.) και στη συνέχεια σκεφτείτε πόση εργασία θα χρειαστεί να μετατρέψετε όλα αυτά να είναι συμβατά με την ηλιακή ενέργεια.

Πολλοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής θα πρέπει να κλείσουν, ακόμη και να κατεδαφιστούν, προκειμένου να ξαναχτιστούν ως ηλιακά αγροκτήματα. Τα αυτοκίνητα με φυσικό αέριο, ντίζελ και υβριδικά αυτοκίνητα θα πρέπει να εγκαταλειφθούν υπέρ του ηλεκτρικά οχήματα όπως το Tesla Πώς ηλεκτρικά αυτοκίνητα θα ξεπεράσουν τα όρια φόρτισηςΤα ηλεκτρικά αυτοκίνητα είναι εξαιρετικά - εκτός από το εύρος τους. Μπορούν τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα να ξεπεράσουν τις τεχνολογίες της σειράς Διαβάστε περισσότερα . Και τότε υπάρχουν περιφερειακά κόστη, όπως η μετατροπή σταθμών βενζίνης σε σταθμούς φόρτισης.

Αυτά είναι όλα πολύ ακριβό.

Αλλά αν κοιτάξουμε το μέλλον της ευρύτερης κλίμακας ηλιακής υποδομής, το MIT μόλις κυκλοφόρησε μια μελέτη που το κατέστησε εφικτό να επιτευχθεί terawatt-κλίμακα ανάπτυξη της ηλιακής ενέργειας έως το 2050. Αυτό αρκεί για την παροχή 41,7 δισεκατομμυρίων νοικοκυριών στο μέσο ποσοστό κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας στην Αμερική.

Ίσως η ευρεία υιοθέτηση της ηλιακής ενέργειας πριν εξαντληθούν τα ορυκτά καύσιμα μπορεί να είναι τελικά εφικτή.

Good News: Το μέλλον φαίνεται λαμπερό

Εάν έχετε φτάσει σε αυτό το σημείο και εξακολουθείτε να είστε δύσπιστοι σχετικά με το μέλλον της ηλιακής τεχνολογίας, δεν θα σας κατηγορούσα. Έχει προσβληθεί ως παιχνίδι αλλαγής για δεκαετίες και όλες αυτές οι πρόσφατες εξελίξεις μπορεί να φαίνονται σαν περισσότερο καπνό που καίγεται γύρω.

Λοιπόν, η αλήθεια είναι ότι εναλλακτική ενέργεια μπορώ εργασία.

Η Κόστα Ρίκα πρόσφατα πήγε περισσότερο από 75 μέρες κατ 'ευθείαν χωρίς να χρησιμοποιούμε παρά ανανεώσιμη ενέργεια. Χορηγημένος, τα περισσότερα από αυτά έγιναν μέσω υδροηλεκτρικών σταθμών κατά τη διάρκεια μιας περιόδου έντονης βροχόπτωσης, αλλά προσφέρει μια αίσθηση ελπίδας σε όσους από εμάς θέλουμε να σπάσουμε την εξάρτησή μας από το πετρέλαιο.

Εκτός αυτού, η Γαλλία υπέγραψε πρόσφατα στο νόμο ένα διάταγμα που απαιτεί όλα τα νέα εμπορικά κτίρια καλύπτουν τις στέγες τους με ηλιακούς συλλέκτες ή φυτά. Είναι ένα μικρό αλλά σημαντικό βήμα που δείχνει ότι ο κόσμος αρχίζει να δέχεται ότι η ηλιακή ενέργεια δεν είναι μόνο απαραίτητη για το μέλλον, είναι εύλογος ως μια πραγματική λύση.

Αν το επιτρέψουμε, η ηλιακή ενέργεια έχει τη δυνατότητα να είναι μία από αυτές πολλές τεχνολογίες που θα αλλάξουν τον κόσμο για πάντα Top 10 Αναδυόμενες Τεχνολογίες που αλλάζουν τον κόσμοΑπό τη γεωργία μέχρι την ιατρική για την ενέργεια, οι εξελίξεις γίνονται καθημερινά. Μάθετε λίγο για αυτές τις 10 αναδυόμενες τεχνολογίες που θα μπορούσαν να επηρεάσουν άμεσα τη ζωή σας μέσα στα επόμενα χρόνια. Διαβάστε περισσότερα . Και χάρη στις πρόσφατες εξελίξεις και τις κοινωνικές μετατοπίσεις, η αλλαγή αυτή μπορεί να φτάσει νωρίτερα από ό, τι νομίζουμε ότι θα το κάνει.

Έχετε επιφυλάξεις σχετικά με την ηλιακή ενέργεια; Πόσο καιρό σκέφτεστε πριν ο κόσμος εγκαταλείψει για πάντα τα ορυκτά καύσιμα; Θα έρθει εκείνη την ημέρα; Μοιραστείτε τις σκέψεις σας μαζί μας στα σχόλια!

Συντελεστές εικόνας: Αιολική ενέργεια αγρόκτημα μέσω Shutterstock, Βιοκαύσιμο καλαμποκιού μέσω Shutterstock, Solar Horizon Μέσω του Shutterstock, Ηλιακές μπαταρίες μέσω Shutterstock, Solar Lightbulb Μέσω Shutterstock, Solar Rooftops μέσω Shutterstock, Στάση ηλιακού λεωφορείου μέσω Shutterstock