Is zonne-energie duurzaam? 4 problemen op te lossen vóór de zonnerevolutie

Advertentie

Wat zou er gebeuren als de wereld zonder fossiele brandstof zou komen te zitten? Geen auto's meer, geen elektriciteit meer, geen airconditioning meer. Zodra de laatste batterijen leeg waren, waren we zo terug in de middeleeuwen. Wij kan niet laat dat gebeuren.

Energie is duur, en terwijl we doorgaan met het opraken van de aarde van haar olie, de de prijs van energie zal alleen maar stijgen Nee, lage gasprijzen zijn niet het einde van de elektrische autoBetekenen dalende gasprijzen het einde voor elektrische auto's zoals de Tesla Model S? Niet zo snel. Gasprijzen zijn niet het hele verhaal. Lees verder - dat wil zeggen, tenzij we een andere manier kunnen vinden om elektriciteit op te wekken. Als brandstof zo cruciaal is gasbesparende apps 8 unieke apps om u te helpen gasgeld te besparenGeld besparen op gas is niet alleen goed voor jezelf, maar ook voor de planeet. Deze apps helpen u de kilometrage en brandstofkosten van uw voertuig efficiënt te beheren en tegelijkertijd een goed rijgedrag op te bouwen. Lees verder gemeengoed worden, dan weet je dat het probleem echt is.

Serieus, dat kunnen we in 2060 zonder fossiele brandstoffen.

Zonne-energie is onze beste hoop De energie van de toekomst, vandaag: hoe werken zonnepanelen en heliostaten?Hernieuwbare bronnen. Het is een probleem waarmee we elke dag worden geconfronteerd, of we het ons nu realiseren of niet. Met elke pomp van een gasgreep, met elke druk op het gaspedaal van een auto, met elke plug van onze ... Lees verder , maar de ontwikkeling van deze technologie in de afgelopen decennia was matig. Hoe lang duurt het voordat zonne-energie haar beloften waarmaakt? Waarom duurt het zo lang? Komt de energierevolutie op tijd?

De wereld heeft zonne-energie nodig ...

Om eerlijk te zijn, is zonne-energie niet de enkel en alleen alternatief voor fossiele brandstoffen. Er zijn tal van andere wegen die door briljante geesten over de hele wereld worden verkend, en hoewel ze allemaal verschillende hoeveelheden potentieel vertonen, hebben ze allemaal ernstige nadelen.

Bijvoorbeeld, windkracht. Wind is overal en vol energiepotentieel. Het is groen, heeft een verwaarloosbare uitstoot van vervuiling en is relatief efficiënt als het gaat om ruimtevereisten.

Helaas is wind onvoorspelbaar en komt het vaak met tussenpozen, wat niet erg nuttig is, tenzij we de opslag van de geproduceerde energie op lange termijn kunnen ontwikkelen. Om nog maar te zwijgen van het feit dat windturbines verontrustend luid kunnen zijn en gevaarlijk om te onderhouden.

Bovendien kunnen grote windparken een directe impact hebben op het lokale weer (door de luchtcirculatie te beïnvloeden) en de lokale fauna (turbines die vogels en vleermuizen doden). Dit kan worden verzacht door de ontwikkeling van bladloze windturbines, maar het is nog te vroeg om het te zeggen.

Waterkracht is een andere brandstofbron die effectief maar problematisch is gebleken. Waterkrachtdammen zijn schadelijk voor aquatische ecosystemen, creëren stagnerende watermassa's, verstoren de migratiegewoonten en doden ronduit vele soorten vis.

Andere vormen van alternatieve energie, waaronder biobrandstoffen en waterstof, hebben moeilijkheden om de meest elementaire problemen te overwinnen: het kost meer energie produceren hen dan de aangeboden energie wanneer verbruikt.

Een andere goede optie is kernenergie, wat veel milieuvriendelijker is dan fossiele brandstoffen per eenheid. Afvalverwijdering blijft echter een probleem en er is nog steeds het probleem van eindige brandstof. Kernenergie kan ons tijd opleveren, maar het is geen permanente oplossing voor het probleem.

Wat ons voorlopig alleen nog laat zonne energie als de enige plausibele langetermijnoplossing.

... Maar de obstakels zijn talrijk

We hebben het kort besproken waarom zonne-energie niet is opgestegen Wat is zonne-energie en waarom is het niet van de grond gekomen?Wat is het probleem met zonne-energie? Als het echt zo belangrijk en noodzakelijk is als velen beweren, waarom heeft het dan de energiesector nog niet overgenomen? Lees verder eerder, maar laten we het wat gedetailleerder bekijken. Als de zon onze veronderstelde redder is door uitputting van fossiele brandstoffen, wat houdt de zonnerevolutie dan in godsnaam op afstand?

Blijkt dat we een paar obstakels moeten overwinnen.

Allereerst, zoals windenergie, zonne-energie is met tussenpozen. Het is een bekend feit dat zonnecellen alleen energie opwekken terwijl de zon erop schijnt. Dit eenvoudige probleem maakt zonnecellen voor grote delen van de wereld volledig ondoeltreffend.

Neem een ​​stad als Seattle of Londen. Dit zijn gebieden waar het hele jaar door meer regen valt dan zonneschijn. Om deze steden van stroom te voorzien met alleen zonne-energie, zou elke dag zonneschijn minstens twee dagen aan elektriciteit moeten opwekken. Zonnetechnologie is op dit moment nog lang niet in de buurt van die mogelijkheid.

Hoe zit het met het Amazone-regenwoud? Dat is 2,1 miljoen vierkante mijl land dat niet in staat is de zonnestralen te gebruiken voor elektriciteit. Hoe zit het met landen rond de poolcirkel? Deze plaatsen kunnen gedurende zes opeenvolgende maanden zonneschijn zien en vervolgens de komende zes maanden duisternis. Ze zouden maar een half jaar elektriciteit hebben. Het bundelen van vermogen tussen verschillende gebieden vormt ook een probleem, omdat het energieverlies over lange hoogspanningslijnen onbetaalbaar wordt. We zouden dit kunnen oplossen met supergeleiders op kamertemperatuur, maar die technologie is nog ver weg.

Dat brengt ons bij het volgende grote probleem: zonne-energie-opslag. Als zonneproductie alleen op bepaalde tijden van de dag beschikbaar is in bepaalde regio's van de wereld, ligt het voor de hand om die energie op te kroppen en te bewaren voor later. Dat is helaas veel makkelijker gezegd dan gedaan.

Het probleem is dat goedkope accu's problemen met de levensduur of betrouwbaarheid hebben, terwijl hoogwaardige accu's onbetaalbaar zijn om te produceren. In 2013 schommelden grootschalige lithium-ionbatterijen rond de prijs van $ 1.000 / kWh.

Gelukkig voor ons luidde 2015 een nieuw tijdperk in toen Tesla CEO Elon Musk onthulde accu's van de volgende generatie Heeft Elon Musk ons ​​net gered van fossiele brandstoffen? Lees verder voor zowel kleinschalig consumentengebruik als grootschalig bedrijfsgebruik. De prijzen beginnen rond de $ 350 / kWh en worden vanaf nu alleen maar goedkoper.

Maar zonne-energieopslag doet er alleen toe als we meer elektriciteit kunnen produceren dan we eigenlijk nodig hebben, zodat we het overschot kunnen opslaan. Daarom moeten we ook praten over zonnecel efficiëntie.

Het gemiddelde Amerikaanse huishouden heeft ongeveer 24kWh per dag nodig (of 1kW per uur). Dit cijfer is echter niet gelijkmatig verdeeld: het elektriciteitsverbruik is de hele dag relatief constant, piekt 's avonds nadat mensen thuiskomen van het werk en daalt daarna tot bijna niets nadat iedereen is vertrokken slaap. Dit levert een probleem op.

Om 's nachts elektriciteit te hebben, moet zonne-energie overdag worden opgevangen en opgeslagen terwijl de zon nog schijnt. Maar als mensen elektriciteit gebruiken gedurende de dag, dan moeten zonnecellen zoveel mogelijk zon opvangen: genoeg om te voldoen aan de vraag naar elektriciteit overdag en genoeg om de batterijen voor de nacht te vullen.

Of met andere woorden, als we aannemen dat we zes uur 'goede zon' per dag krijgen - en dat is genereus - dan moet de zonnecapaciteit voldoende zijn om gedurende die zes uur 24 uur aan energie vast te leggen periode. De beoordelingen van zonnecellen zijn immers gebaseerd op ideale omstandigheden: een heldere middagzon op de evenaar van de aarde.

Laten we het hebben over efficiëntie. Gemiddeld kan een door consumenten beoordeeld zonnepaneel ongeveer 10 watt per uur per vierkante meter genereren. ft. Om 1kWh te genereren, heb je dus 100 vierkante meter nodig. ft. van zonnepanelen. Maar dit veronderstelt dat de zon elke dag de hele dag schijnt, en we weten dat dit niet waar is.

Als we uitgaan van zes uur 'goede zon', dan hebben we vier keer zoveel zonnepanelen nodig, wat ons op 400 vierkante meter brengt. ft. van zonnepanelen om te voldoen aan de elektriciteitsbehoeften van een gemiddeld Amerikaans huishouden. En de som van al deze panelen zou op 4 kW moeten worden geschat.

Bij een gemiddelde van $ 5 per watt kost een 4kW-systeem ongeveer $ 20.000. Dankzij Tesla kunnen we nu drie 10kWh-batterijen kopen voor $ 3.500 elk voor een totaal van $ 10.500. Dus voor ongeveer $ 30.500 zou u een operationeel systeem kunnen hebben dat aan uw dagelijkse elektriciteitsbehoeften voldoet en tot 30 uur batterij (ervan uitgaande dat u 400 vierkante meter heeft). ft. van paneel-compatibel land).

Dat alles veronderstelt natuurlijk dat je 400 vierkante meter hebt. ft. van land dat compatibel is met panelen, wat niet waar is voor de meeste mensen (vooral in stedelijke gebieden). Om dit een echte, praktische oplossing te laten zijn, moeten we de efficiëntie van zonnecellen enorm verbeteren, of in wezen alle gebouwen ermee afdekken, met behulp van zoiets als spray-on zonnecel Efficiënt. Goedkoop. Geweldig. Hier is waarom nieuwe spray-on zonnecellen belangrijk zijnDe kosten van zonne-energie zullen naar verwachting snel dalen nadat een team van wetenschappers die werkzaam zijn bij de De University of Sheffield in het Verenigd Koninkrijk heeft de ontwikkeling van zonnecellen aangekondigd met behulp van een spray-on werkwijze. Lees verder technologie.

Ten slotte hebben we grote problemen met zonne-energie-infrastructuur wereldwijd. De essentie van dit probleem komt hierop neer: denk aan alles dat momenteel op fossiele brandstoffen draait (bijv. Auto's, energiecentrales, enz.), En bedenk dan hoeveel werk er nodig is om te converteren dat allemaal om zonne-compatibel te zijn.

Veel energiecentrales zouden moeten worden stilgelegd en zelfs afgebroken om weer als zonnepark te kunnen worden gebouwd. Auto's op benzine, diesel en hybride zouden moeten worden verlaten ten gunste van volledig elektrische voertuigen zoals de Tesla Hoe elektrische auto's de laadlimieten zullen overwinnenElektrische auto's zijn geweldig, behalve hun actieradius. Kunnen elektrische auto's afstandstechnologieën overwinnen? Lees verder . En dan zijn er perifere kosten, zoals het omzetten van benzinestations in laadstations.

Dit is alles erg duur.

Maar als we kijken naar de toekomst van grootschalige zonne-infrastructuur, heeft MIT zojuist een studie vrijgegeven die het mogelijk bleek te maken terawatt-schaal inzet van zonne-energie tegen 2050. Dat is genoeg om 41,7 miljard huishoudens van stroom te voorzien tegen het gemiddelde Amerikaanse elektriciteitsverbruik.

Misschien is een wijdverbreide toepassing van zonne-energie voordat we zonder fossiele brandstoffen komen toch mogelijk.

Goed nieuws: de toekomst ziet er rooskleurig uit

Als je zover bent gekomen en nog steeds sceptisch bent over de toekomst van zonnetechnologie, zou ik het je niet kwalijk nemen. Het wordt al tientallen jaren aangeprezen als een game-changer en al deze recente ontwikkelingen lijken misschien alsof er meer rook wordt rondgeblazen.

Nou, de waarheid is dat alternatieve energie kan werk.

Costa Rica ging onlangs meer dan 75 dagen achter elkaar met niets anders dan hernieuwbare energie. Toegegeven, het meeste gebeurde via waterkrachtcentrales tijdens een zwaar regenseizoen, maar het geeft een sprankje hoop voor degenen onder ons die onze afhankelijkheid van olie willen doorbreken.

Bovendien heeft Frankrijk onlangs een decreet ondertekend dat alle nieuwe commerciële gebouwen verplicht bedek hun daken met zonnepanelen of planten. Het is een kleine maar belangrijke stap die laat zien dat de wereld begint te accepteren dat zonne-energie niet alleen is vereist voor de toekomst is het aannemelijk als een echte oplossing.

Als we het toestaan, heeft zonne-energie het potentieel om er een van te zijn verschillende technologieën die de wereld voor altijd zullen veranderen Top 10 opkomende technologieën die de wereld veranderenVan landbouw tot geneeskunde tot energie, elke dag worden er vorderingen gemaakt. Leer een beetje over deze 10 opkomende technologieën die de komende jaren direct van invloed kunnen zijn op uw leven. Lees verder . En dankzij recente ontwikkelingen en maatschappelijke verschuivingen komt die verandering misschien eerder dan we denken.

Heeft u bedenkingen bij zonne-energie? Hoe lang denk je voordat de wereld fossiele brandstoffen voorgoed verlaat? Zal die dag ooit komen? Deel uw mening met ons in de opmerkingen!

Afbeeldingscredits: Windenergiepark via Shutterstock, Corn Biofuel Via Shutterstock, Solar Horizon via Shutterstock, Zonnebatterijen via Shutterstock, Zonne-gloeilamp via Shutterstock, Solar Home Rooftops Via Shutterstock, Zonne-bushalte via Shutterstock