The Future of Sustainability: What's Next in Green Tech

En värld av ren energi utvecklas snabbt. Solenergiinstallationer i USA ökade med 43 procent 2020, och priset på solel sjönk med nästan 90 procent mellan 2010 och 2020. På samma sätt ökade vindkraftverkens kapacitet med ett rekord 14,2 gigawatt bara förra året. Utöver det har försäljningen av elbilar ökat stadigt, och det förväntas att år 2025, 10 procent av alla sålda fordon kommer att vara elfordon. Av allt att döma är den gröna teknikrevolutionen på god väg.

Men även om dessa verkligen är lovande utvecklingar, är de knappast tillräckligt för att bromsa klimatförändringarna. För att göra ett betydande grepp i problemet måste vi skala upp och förbättra dessa tekniker. Så hur ser framtiden för grön energi ut? Vi pratade med miljöforskaren, författaren, föreläsaren och entreprenören Johnathan Koomey för att få lite insikter.

Sol

Enligt Koomey kommer solenergikostnaderna nästan säkert att fortsätta att minska under de kommande åren - men kanske på andra sätt än vi kan förvänta oss.

"Vi kommer till en plats nu där kostnaden för solpaneler inte är den största faktorn, per hus, och till och med för en stor solcellsinstallation i öknen eller var som helst", säger Koomey. "Nu när solpaneler är så superbilliga, finns det ett skifte till att fokusera på dessa andra kostnader och försöka bli av med dem."

Dessa kostnader kan inkludera kostnaden för arbetskraft, kostnaden för att få tillstånd och andra faktorer. Koomey säger att vi måste minska tillståndskostnaderna avsevärt för att uppfylla våra mål för ren energi.

Utöver dessa kostnader ser vi också lovande nya innovationer inom solcellsindustrin. Det är bra att solpaneler har blivit så billiga, men det skulle vara ännu bättre om de också var mer effektiva, och forskare funderar på sätt att få det att hända.

Ett sätt du kan göra en solpanel mer effektiv är genom att öka mängden ljus den kan fånga upp. Forskare har upptäckt under de senaste åren att man kan skikta olika material på panelen och fånga ett bredare spektrum av våglängder av ljus, vilket innebär att den kan fånga upp mer solenergi. Det betyder att du inte skulle behöva så många paneler för att generera vilken mängd energi du än behöver.

"Det kommer så mycket solstrålning in i jorden att vi egentligen bara är begränsade av vår smarthet," säger Koomey. "Vi är inte begränsade av solenergi."

Vind

Ungefär som solenergi säger Koomey att vindkraft också blir billigare, och hur vi närmar oss vindenergi börjar utvecklas.

"Den största utvecklingen, tror jag, i USA för vind är att öppna havsvind som en möjlighet", säger Koomey.

Offshorevind är vanligt i Europa, och det verkar som att det snart kan bli ganska vanligt i USA, vilket Biden-administrationen har bestämt att öppna upp delar av Västkusten för havsvind. Med tanke på den stora mängden tillgängligt utrymme och den relativt jämna mängden vind som blåser in från Stilla havet, havsbaserad vindkraft har potential att dramatiskt öka USA: s förnybara energi kapacitet.

Turbintekniken går också framåt. Förutom de vanliga trebladiga turbinerna, börjar ingenjörer utforska och utveckla nya system som fångar energi mer effektivt.

En sådan idé är storskaliga vertikalaxlade vindkraftverk (VAWT). Dessa turbiner bildar en slags vertikal fotbollsform och snurrar på en rotor. De har visat sig fånga 15 procent mer effekt än traditionella vindkraftverk, och är också lättare att underhålla. Deras största fördel är förmodligen en lägre tyngdpunkt, vilket gör att de kan byggas mycket större än vindkraftverk med horisontell axel.

Det finns också idéer för att fånga vindkraft utan några turbiner alls. De Vortex Bladeless är i grunden en pelare som vibrerar i vinden för att generera kraft, medan Googles Makani Energy genererar kraft med en planliknande drake som kan transporteras dit vinden blåser.

Batterier

När det kommer till batterierna som driver elfordon och som allt oftare finns i människors hem, säger Koomey att dessa kostnader också minskar kraftigt. Han säger att litiumjonbatterier följer banan för minskningen av priset på solpaneler som vi har sett under åren, men de är "typ i ett tidigare skede."

”För elbilar är batteriet den största kostnadsfrågan. När det kommer ner är det det som kommer att förändra ekonomin på ett övertygande sätt, säger han.

Litiumjonbatterier är fortfarande en industristandard för elfordon och de enheter vi använder, men vi ser lovande framsteg inom energilagringslösningar i nätskala som gör det möjligt för oss att lagra sol- och vindkraft och använda den senare. Flödesbatterier, till exempel, är allt populärare på platser som Kalifornien och Texas, där elefterfrågan ofta överstiger produktionskapaciteten. Andra tekniker, som avancerad lagring av tryckluftsenergi och gravitationslagring vinner mark också.

Informationsteknologi

Förutom den fysiska infrastrukturen som ligger till grund för vind-, sol- och batteriteknik, säger Koomey att informationsteknologi också kommer att vara en stor del av framtiden för grön teknik. Ju mer vi kan digitalisera och automatisera elsystemen i våra hem, kontorsbyggnader, infrastruktur med mera, desto mer energieffektiva kan vi göra dessa saker.

"Informationstekniken gör det möjligt för oss att samla in data och den gör att vi kan svara i realtid på data så att vi kan optimera våra system. Det gör att vi kan ersätta delar med smarta produkter, säger Koomey. "Det kommer att ske en rörelse mot virtualisering av vår fysiska infrastruktur."

Det verkar som om framtiden är elektrisk, och den rör sig i den riktningen snabbare än någon förutspått. Koomey föreslår att, eftersom dessa tekniker fortsätter att bli billigare, kommer den enkla ekonomin i situationen att driva antagandet av dem. Årtionden från nu kan vi håna tanken att vi någonsin bränt smutsiga bränslen för att driva våra hem, bilar och allt annat.

Redaktörens rekommendationer

• Framtiden för tillverkning: En blick framåt mot nästa era att tillverka saker
• Litiumjon är bara början. Här är en titt på framtiden för batterier
• Denna monstruösa vågboj på 826 ton förvandlar grov sjö till förnybar energi