A fenntarthatóság jövője: mi következik a zöld technológiában?

A tiszta energia világa rohamosan fejlődik. A napelemes létesítmények száma az Egyesült Államokban nőtt 43 százalék 2020-ban, és a napenergia ára csökkent közel 90 százaléka 2010 és 2020 között. Hasonlóan rekord mértékben nőtt a szélturbinák kapacitása 14,2 gigawatt tavaly egyedül. Ráadásul az elektromos járművek értékesítése folyamatosan nőtt, és várhatóan 2025-re 10 százalék az összes eladott járműből elektromos járművek lesznek. Mindent összevetve, a zöld technológia forradalma jól halad.

De bár ezek minden bizonnyal ígéretes fejlemények, aligha elegendőek az éghajlatváltozás lelassításához. A probléma jelentős mértékű csökkentése érdekében bővítenünk és fejlesztenünk kell ezeket a technológiákat. Hogyan néz ki tehát a zöld energia jövője? Johnathan Koomey környezetkutatóval, íróval, előadóval és vállalkozóval beszélgettünk, hogy betekintést nyerjünk.

Nap

Koomey szerint a napenergia-költségek szinte biztosan tovább fognak csökkenni az elkövetkező években – de talán más módon, mint azt várnánk.

„Most olyan helyre értünk, ahol nem a napelemek költsége a legnagyobb tényező házonként, sőt még egy nagy napelem-telepítés esetében sem a sivatagban vagy bárhol” – mondja Koomey. „Most, hogy a napelemek olyan szuperolcsók, elmozdulás következik, hogy ezekre az egyéb költségekre összpontosítsunk, és megpróbáljunk megszabadulni ezektől.”

Ezek a költségek magukban foglalhatják a munkaerő költségét, az engedélyek megszerzésének költségeit és egyéb tényezőket. Koomey szerint jelentősen csökkentenünk kell az engedélyezési költségeket, hogy elérjük tiszta energiával kapcsolatos céljainkat.

Ezeken a költségeken kívül ígéretes újításokkal is találkozhatunk a napenergia-iparban. Nagyszerű, hogy a napelemek ilyen olcsók lettek, de még jobb lenne, ha hatékonyabbak is lennének, és a kutatók kitalálják, hogyan valósítsák meg ezt.

A napelemek hatékonyabbá tételének egyik módja az, hogy növeli a befogható fény mennyiségét. A kutatóknak van felfedezték az elmúlt években különböző anyagokat rétegezhet a panelen, és a fény hullámhosszainak szélesebb tartományát rögzítheti, ami azt jelenti, hogy több napenergiát képes rögzíteni. Ez azt jelenti, hogy nincs szüksége annyi panelre, hogy a szükséges mennyiségű energiát előállítsa.

„Olyan sok napsugárzás érkezik a Földre, hogy valójában csak az okosságunk korlátoz bennünket” – mondja Koomey. "Nem korlátoz minket a napenergia."

Szél

A napenergiához hasonlóan Koomey szerint a szélenergia is egyre olcsóbb, és a szélenergia megközelítésének módjai kezdenek fejlődni.

„Úgy gondolom, hogy az Egyesült Államokban a szél területén a legnagyobb fejlemény a tengeri szél, mint lehetőség megnyitása” – mondja Koomey.

A tengeri szél gyakori Európában, és úgy tűnik, hamarosan egészen általánossá válhat az Egyesült Államokban A Biden-kormányzat határozott hogy megnyissa a nyugati part egyes részeit a tengeri szél előtt. Tekintettel a rengeteg rendelkezésre álló hely és a viszonylag egyenletes mennyiségű szél befújására A Csendes-óceán, a tengeri szélenergia drámaian növelheti az Egyesült Államok megújuló energiaforrásait kapacitás.

A turbinatechnika is fejlődik. A szokásos háromlapátos turbinák mellett a mérnökök új rendszereket kezdenek felfedezni és kifejleszteni, amelyek hatékonyabban rögzítik az energiát.

Az egyik ilyen ötlet a nagyméretű függőleges tengelyű szélturbinák (VAWT). Ezek a turbinák egyfajta függőleges futballformát alkotnak, és egy forgórészen forognak. Úgy találták, hogy elfogják őket 15 százalék nagyobb teljesítményű, mint a hagyományos szélturbinák, és könnyebben karbantarthatók. Legnagyobb előnyük vitathatatlanul az alacsonyabb súlypont, amely lehetővé teszi, hogy sokkal nagyobbak legyenek, mint a vízszintes tengelyű szélturbinák.

Vannak ötletek a szélenergia megörökítésére is turbinák nélkül. A Vortex Bladeless lényegében egy oszlop, amely rezeg a szélben, hogy energiát termeljen, míg a Google Makani Energy a egy repülőgép-szerű sárkány amelyet bárhová el lehet szállítani, ahol fúj a szél.

Elemek

Amikor az elektromos járműveket meghajtó akkumulátorokról van szó, amelyek egyre gyakrabban találhatók meg az emberek otthonában, Koomey szerint ezek a költségek is nagymértékben csökkennek. Azt mondja, hogy a lítium-ion akkumulátorok követik a napelemek árának az évek során tapasztalt csökkenésének pályáját, de „valamilyen korai szakaszban vannak”.

„Az elektromos autók esetében az akkumulátor jelenti a legnagyobb költségproblémát. Ahogy ez lezajlik, ez az a dolog, ami lenyűgöző módon megváltoztatja a gazdaságot” – javasolja.

A lítium-ion akkumulátorok továbbra is az elektromos járművek és az általunk használt eszközök ipari szabványa, de ezt látjuk ígéretes előrelépések a hálózati méretű energiatárolási megoldások terén, amelyek lehetővé teszik számunkra a nap- és szélenergia tárolását és felhasználását a későbbiekben. Flow akkumulátorokpéldául egyre népszerűbbek olyan helyeken, mint Kalifornia és Texas, ahol az áramigény gyakran meghaladja a termelési kapacitást. Más technológiák, pl fejlett sűrített levegő energiatárolás és gravitációs tároló is teret hódítanak.

Információs technológia

A szél-, nap- és akkumulátortechnológiát megalapozó fizikai infrastruktúra mellett Koomey szerint az információs technológia is nagy részét képezi majd a zöld technológia jövőjének. Minél jobban tudjuk digitalizálni és automatizálni az elektromos rendszereket otthonainkban, irodaépületeinkben, infrastruktúránkban és egyebekben, annál energiahatékonyabbá tehetjük ezeket a dolgokat.

„Az információs technológia lehetővé teszi számunkra, hogy adatokat gyűjtsünk, és valós időben reagáljunk az adatokra, így optimalizálni tudjuk rendszereinket. Lehetővé teszi számunkra, hogy intelligens elemeket cseréljünk az alkatrészekre” – mondja Koomey. „Elmozdulás lesz fizikai infrastruktúránk virtualizációja felé.”

Úgy tűnik, hogy a jövő elektromos, és gyorsabban halad ebbe az irányba, mint azt bárki megjósolta. Koomey azt sugallja, hogy amint ezek a technológiák egyre olcsóbbakká válnak, a helyzet egyszerű gazdaságossága ösztönzi majd az alkalmazásukat. Évtizedek múlva gúnyolódhatunk azon a gondolaton, hogy valaha is piszkos tüzelőanyagot égettünk el otthonaink, autóink és minden más energiaellátására.

Szerkesztői ajánlások

• A gyártás jövője: Előretekintés a dolgok gyártásának következő korszakába
• A lítium-ion csak a kezdet. Íme egy pillantás az akkumulátorok jövőjébe
• Ez a szörnyű, 826 tonnás hullámbója megújuló energiává változtatja a viharos tengereket