Kestävän kehityksen tulevaisuus: mitä seuraavaksi vihreässä tekniikassa?

Puhtaan energian maailma kehittyy nopeasti. Aurinkovoimalaitokset lisääntyivät Yhdysvalloissa 43 prosenttia vuonna 2020, ja aurinkoenergian hinta laski lähes 90 prosenttia vuosien 2010 ja 2020 välillä. Samoin tuuliturbiinien kapasiteetti kasvoi ennätysmäärällä 14,2 gigawattia viime vuonna yksin. Kaiken lisäksi sähköautojen myynti on kasvanut tasaisesti, ja vuoteen 2025 mennessä odotetaan 10 prosenttia kaikista myydyistä ajoneuvoista tulee olemaan sähköautoja. Kaiken kaikkiaan vihreän teknologian vallankumous on hyvässä vauhdissa.

Mutta vaikka nämä ovat varmasti lupaavia kehityssuuntia, ne tuskin riittävät hidastamaan ilmastonmuutosta. Tehdäksemme ongelman merkittävän kolon meidän on laajennettava ja parannettava näitä tekniikoita. Miltä vihreän energian tulevaisuus sitten näyttää? Keskustelimme ympäristötutkijan, kirjailijan, luennoitsijan ja yrittäjän Johnathan Koomeyn kanssa saadaksemme näkemyksiä.

Aurinko

Koomeyn mukaan aurinkoenergiakustannukset jatkavat lähes varmasti laskuaan tulevina vuosina – mutta ehkä eri tavoin kuin odotamme.

"Olemme nyt menossa paikkaan, jossa aurinkopaneelien hinta ei ole suurin tekijä taloa kohden ja jopa suuressa aurinkosähköasennuksessa autiomaassa tai missä tahansa", Koomey sanoo. "Nyt kun aurinkopaneelit ovat niin superhalpoja, keskitytään näihin muihin kustannuksiin ja yritetään päästä niistä eroon."

Näihin kustannuksiin voivat sisältyä työvoimakustannukset, lupien hankintakustannukset ja muut tekijät. Koomey sanoo, että meidän on vähennettävä merkittävästi lupakustannuksia saavuttaaksemme puhtaan energian tavoitteemme.

Näiden kustannusten lisäksi näemme aurinkoenergiateollisuudessa myös lupaavia uusia innovaatioita. On hienoa, että aurinkopaneeleista on tullut niin halpoja, mutta olisi vielä parempi, jos ne olisivat myös tehokkaampia, ja tutkijat keksivät tapoja saada se tapahtumaan.

Yksi tapa tehdä aurinkopaneelista tehokkaampi on lisätä sen sieppaaman valon määrää. Tutkijoilla on löydetty Viime vuosina voit kerrostaa erilaisia ​​materiaaleja paneelille ja siepata laajemman valikoiman valon aallonpituuksia, mikä tarkoittaa, että se voi siepata enemmän aurinkoenergiaa. Tämä tarkoittaa, että sinun ei tarvitsisi niin monta paneelia tuottaaksesi mitä tahansa energiaa tarvitset.

"Maahan tulee niin paljon auringon säteilyä, että älykkyytemme rajoittaa meitä", Koomey sanoo. "Aurinkoenergia ei rajoita meitä."

Tuuli

Aurinkovoiman tapaan Koomey sanoo, että tuulivoima on myös halpenemassa, ja tavat, joilla lähestymme tuulienergiaa, alkavat kehittyä.

"Uskon, että suurin kehitys Yhdysvalloissa tuulen alalla on merituulen avaaminen mahdollisuutena", Koomey sanoo.

Merituuli on yleistä Euroopassa, ja näyttää siltä, ​​että siitä voi pian tulla melko yleistä Yhdysvalloissa Bidenin hallinto on tehnyt päättänyt avaamaan osia länsirannikosta merituulelle. Kun otetaan huomioon valtava määrä käytettävissä olevaa tilaa ja suhteellisen tasainen tuulen määrä, joka puhaltaa sisään Tyynellämerellä, offshore-tuulivoimalla on potentiaalia lisätä dramaattisesti USA: n uusiutuvan energian käyttöä kapasiteettia.

Myös turbiinitekniikka kehittyy. Tavallisten kolmilapaisten turbiinien lisäksi insinöörit alkavat tutkia ja kehittää uusia järjestelmiä, jotka sitovat energiaa tehokkaammin.

Yksi tällainen idea on suuret pystyakseliset tuuliturbiinit (VAWT). Nämä turbiinit muodostavat eräänlaisen pystysuoran jalkapallomuodon ja pyörivät roottorilla. Ne on löydetty vangittavaksi 15 prosenttia enemmän tehoa kuin perinteiset tuuliturbiinit, ja niitä on myös helpompi huoltaa. Epäilemättä niiden suurin etu on matalampi painopiste, jonka ansiosta ne voidaan rakentaa paljon suurempia kuin vaaka-akseliset tuuliturbiinit.

On myös ideoita tuulivoiman talteenottamiseen ilman turbiineja. The Vortex Bladeless on pohjimmiltaan pilari, joka värähtelee tuulessa tuottaakseen sähköä, kun taas Googlen Makani Energy tuottaa sähköä lentokoneen kaltainen leija joka voidaan kuljettaa minne tahansa tuuli puhaltaa.

Paristot

Mitä tulee sähköajoneuvoja käyttäviin akkuihin, joita löytyy yhä enemmän ihmisten kodeista, Koomey sanoo, että myös ne kustannukset ovat laskemassa huomattavasti. Hän sanoo, että litiumioniakut seuraavat aurinkopaneelien hintojen laskun kehityskulkua, jota olemme nähneet vuosien varrella, mutta ne ovat "ikään kuin aikaisemmassa vaiheessa".

”Sähköautoille akku on suurin kustannuskysymys. Kun se tulee alas, se on se asia, joka muuttaa talouden pakottavalla tavalla", hän ehdottaa.

Litiumioniakut ovat edelleen alan standardi sähköajoneuvoille ja käyttämillemme laitteille, mutta näemme lupaavia edistysaskeleita verkkotason energian varastointiratkaisuissa, joiden avulla voimme varastoida aurinko- ja tuulivoimaa ja käyttää sitä myöhemmin. Flow akutesimerkiksi ovat yhä suositumpia Kaliforniassa ja Texasissa, joissa sähkön kysyntä usein ylittää tuotantokapasiteetin. Muut tekniikat, esim kehittynyt paineilmaenergian varastointi ja painovoimavarasto ovat myös saamassa jalansijaa.

Tietotekniikka

Tuuli-, aurinko- ja akkuteknologiaa tukevan fyysisen infrastruktuurin lisäksi Koomey sanoo, että tietotekniikka tulee olemaan iso osa vihreän teknologian tulevaisuutta. Mitä enemmän pystymme digitalisoimaan ja automatisoimaan kotiemme, toimistorakennusten, infrastruktuurin ja muiden sähköjärjestelmiä, sitä energiatehokkaampia voimme tehdä näistä asioista.

”Tietoteknologian avulla voimme kerätä dataa ja sen avulla voimme vastata tietoihin reaaliajassa, jotta voimme optimoida järjestelmämme. Sen avulla voimme korvata osat älypuhelimilla”, Koomey sanoo. "Liikettä fyysisen infrastruktuurimme virtualisointiin tulee olemaan."

Näyttää siltä, ​​​​että tulevaisuus on sähköinen, ja se liikkuu siihen suuntaan nopeammin kuin kukaan ennusti. Koomey ehdottaa, että kun nämä tekniikat halpenevat jatkuvasti, tilanteen yksinkertainen taloudellinen syy ohjaa niiden käyttöönottoa. Vuosikymmenien kuluttua saatamme nauraa ajatukselle, että poltimme koskaan likaista polttoainetta kotimme, autojemme ja kaiken muun sähkönlähteenä.

Toimittajien suositukset

• Valmistuksen tulevaisuus: Katse eteenpäin asioiden valmistuksen seuraavaan aikakauteen
• Litium-ion on vasta alkua. Tässä kurkistus akkujen tulevaisuuteen
• Tämä hirviömäinen, 826 tonnin aaltopoiju muuttaa kovaa merenkulkua uusiutuvaksi energiaksi