Är solenergi hållbar? 4 problem att lösa före solrevolutionen

Annons

Vad skulle hända om världen slutade på fossilt bränsle? Inga fler bilar, inte mer el, inte mer luftkonditionering. Så snart de sista batterierna tömdes skulle vi vara tillbaka redan under medeltiden. Vi kan inte låt det hända.

Energi är dyrt, och när vi fortsätter att tömma jorden för dess olja, priset på energi kommer bara att öka Nej, låga gaspriser är inte slutet på elbilenSpelar fallande gaspriser slutet för elbilar som Tesla Model S? Inte så fort. Gaspriserna är inte hela historien. Läs mer - det vill säga om vi inte kan hitta ett annat sätt att generera el. När bränsle är så viktigt att apparater som sparar gas-pengar 8 unika appar som hjälper dig spara gaspengarAtt spara pengar på gas är inte bara bra för dig själv utan också för planeten. Dessa appar hjälper dig att effektivt hantera ditt fordons körsträcka och bränslekostnader samtidigt som du skapar goda körvanor. Läs mer bli vanligt, det är när du vet att problemet är verkligt.

Vi kan allvarligt slut på fossila bränslen år 2060.

Solenergi är vårt bästa hopp Framtidens energi i dag: Hur fungerar solpaneler och heliostatister?Förnybara resurser. Det är ett problem som vi möter varje dag oavsett om vi inser det eller inte. Med varje pump i ett gashandtag, med varje tryck på bilens accelerator, med varje plugg i vår ... Läs mer , men utvecklingen av nämnda teknik under de senaste decennierna har varit obekvärad. Hur länge innan solenergin uppfyller sina löften? Vad tar så lång tid? Kommer energirevolutionen att komma i tid?

Världen behöver solenergi ...

För att vara rättvis är solenergi inte det endast alternativ till fossila bränslen. Det finns många andra vägar som utforskas av lysande sinnen runt om i världen, och medan de alla visar olika mängder av potential, har de alla allvarliga nackdelar.

Till exempel, vindkraft. Vind är överallt och full av energipotential. Den är grön, har försumbar produktion av föroreningar och är relativt effektiv när det gäller rymdkrav.

Tyvärr är vinden oförutsägbar och kommer ofta i intermittenta kraftiga växlar, vilket inte är särskilt användbart om vi inte kan utveckla långvarig lagring av den producerade energin. För att inte tala om det faktum att vindkraftverk kan vara störande högt och farligt att underhålla.

Dessutom kan stora vindkraftsparker omedelbart påverka det lokala vädret (genom att påverka luftcirkulationen) och det lokala djurlivet (turbiner som dödar fåglar och fladdermöss). Detta kan mildras genom utvecklingen av bladeless vindkraftverk, men det är fortfarande för tidigt att berätta.

Vattenkraft är en annan bränslekälla som har visat sig vara effektiv men problematisk. Vattenkraftsdammar är förstörande för akvatiska ekosystem, skapar stillastående vattendrag, stör migrationsvanor och dödar många fiskarter.

Andra former av alternativ energi, inklusive biobränslen och väte, har svårigheter att övervinna de mest grundläggande problemen: det tar mer energi till producera dem än den energi som erbjuds när förbrukad.

Ett annat anständigt alternativ är kärnkraft, vilket är mycket mer miljövänligt än fossila bränslen per enhet. Avfallshantering är dock fortfarande en fråga, och det finns fortfarande frågan om ändligt bränsle. Kärnkraft kan köpa oss tid, men det är inte en permanent lösning på problemet.

Som för tillfället bara lämnar oss med solenergi som den enda troliga långsiktiga lösningen.

... men hinder är många

Vi har kort täckt varför solenergi inte har tagit fart Vad är solenergi och varför har det inte tagit fart?Vad är det som handlar om solenergi? Om det verkligen är lika viktigt och nödvändigt som så många hävdar att det är, varför har det inte tagit över energiindustrin än? Läs mer tidigare, men låt oss utforska det mer detaljerat. Om solen är vår förmodade räddare från utarmning av fossilt bränsle, vad heck håller därmed solrevolutionen i fjärd?

Det visar sig att vi har några hinder för att hoppa över.

Först av allt, som vindkraft, solenergi är intermittent. Det är ett välkänt faktum att solceller bara genererar energi medan solen skiner på dem. Detta enkla problem gör solceller helt ineffektiva för stora delar av världen.

Ta en stad som Seattle eller London. Dessa är områden som ser mer regn än solsken hela året. För att driva dessa städer med solenergi ensam, måste varje dags solvärde generera minst två dagars värde av elektricitet. Solteknologi är ingenstans nära den möjligheten just nu.

Vad sägs om Amazonas regnskog? Det är 2,1 miljoner kvadratkilometer mark som inte kan utnyttja solstrålarna för el. Vad sägs om länder runt polcirkeln? Dessa platser kan se solsken i sex raka månader, sedan mörker under de följande sex månaderna. De skulle bara ha el under halva året. Att samla kraft mellan olika områden representerar också ett problem, eftersom energiförlusten över långa kraftledningar blir oöverkomliga. Vi kan fixa detta med superledare vid rumstemperatur, men den tekniken är långt borta.

Som leder oss till nästa stora problem: lagring av solenergi. Om solproduktion endast är tillgänglig på vissa tider på dygnet i vissa regioner i världen, är det uppenbara svaret att flaska upp energin och spara den för senare. Tyvärr är det mycket lättare sagt än gjort.

Problemet är att billiga batteripaket har problem med livslängd eller pålitlighet medan batteripaket av kvalitet är oöverkomligt dyra att producera. Under 2013 svävde storskaliga litiumjonbatterier runt priset $ 1 000 / kWh.

Lyckligtvis för oss alla inledde 2015 en ny era då Teslas VD Elon Musk avslöjade nästa generations batteripaket Räddade Elon Musk oss bara från fossila bränslen? Läs mer för såväl småskalig konsumentbruk som storskalig företagsanvändning. Priserna kommer att börja omkring $ 350 / kWh och kommer bara att bli billigare härifrån och ut.

Men lagring av solenergi betyder bara om vi kan producera mer el än vi faktiskt behöver så att vi kan lagra bort överskottet, varför vi också behöver prata om solcelleffektivitet.

Det genomsnittliga amerikanska hushållet kräver cirka 24 kWh per dag (eller 1 kW per timme). Denna siffra är dock inte jämnt fördelad: elanvändningen är relativt konstant under dagen, spikar på kvällen efter att människor kommer hem från jobbet, sjunker sedan till nästan ingenting efter att alla har gått till sova. Detta utgör ett problem.

För att det ska finnas el under natten måste solenergi fångas och lagras under dagen medan solen fortfarande är ute. Men om människor använder el under dagen, då behöver solceller fånga så mycket sol som möjligt: ​​tillräckligt för att uppfylla elkrav på dagen och tillräckligt för att fylla på batterier för natten.

Eller med andra ord, om vi antar att vi får sex timmar "god sol" per dag - och det är det generös - då måste solkapaciteten räcka för att fånga 24 timmars energi under den sex timmen period. Trots allt är solcellsbetyg baserade på ideala förhållanden: en klar sol på solnedgången vid jordens ekvator.

Så låt oss prata effektivitet. I genomsnitt kan en konsumentklassad solpanel generera cirka 10 watt per timme per kvadratmeter. med. För att generera 1kWh skulle du behöva 100 kvm. med. av solpaneler. Men detta antar att solen lyser hela dagen varje dag, och vi vet att det inte är sant.

Om vi ​​antar sex timmars "bra sol", skulle vi behöva fyra gånger så mycket solpaneler, vilket ger oss upp till 400 kvm. med. av solpaneler för att uppfylla elkraven från ett genomsnittligt amerikanskt hushåll. Och summan av all denna panelering skulle behövas till 4 kW.

Med ett genomsnitt på 5 dollar per watt skulle ett 4kW-system kosta cirka 20 000 dollar. Tack vare Tesla kan vi nu köpa tre 10kWh-batterier till 3.500 dollar vardera för totalt 10 500 $. Så för cirka $ 30 500 kan du ha ett operativsystem som uppfyller dina dagliga elbehov och upp till 30 timmars batteri (förutsatt att du har 400 kvm. med. av panelkompatibelt land).

Naturligtvis förutsätter allt detta att du har 400 kvm. med. av panelen kompatibel mark, vilket helt enkelt inte är sant för de flesta (särskilt i stadsområden). För att detta ska bli en verklig, praktisk lösning måste vi massivt förbättra solcells effektivitet eller täcka väsentligen alla byggnader med dem genom att använda något liknande spray-på solcell Effektiv. Billig. Grymt bra. Här är varför nya spray-på solceller MatterKostnaden för solenergi kommer att minska brant efter ett team av forskare som arbetar på University of Sheffield i Storbritannien tillkännagav utveckling av solceller med en spray-on bearbeta. Läs mer teknologi.

Slutligen har vi stora frågor angående infrastruktur för solenergi över hela världen. Kärnan i denna fråga kommer till detta: tänk på allt som för närvarande körs på fossila bränslen (t.ex. bilar, kraftverk etc.), tänk sedan på hur mycket arbete som krävs för att konvertera allt detta att vara solkompatibel.

Många kraftverk skulle behöva stängas ned, till och med rivas, för att byggas om som solanläggningar. Gas-, diesel- och hybriddrivna bilar skulle behöva överges till förmån för helelektriska fordon som Tesla Hur elbilar kommer att övervinna laddningsgränserElbilar är fantastiska - utom deras sortiment. Kan elbilar övervinna sortimentsteknologier? Läs mer . Och sedan finns det perifera kostnader, som att konvertera bensinstationer till laddstationer.

Detta är allt Väldigt dyr.

Men om vi tittar på framtiden för större solinfrastruktur, släppte MIT just en studie som fann att det var möjligt att uppnå terawatt-skala distribution av solenergi år 2050. Det räcker för att driva 41,7 miljarder hushåll med den genomsnittliga amerikanska elförbrukningstakten.

Kanske utbredd solupptagning innan vi slutar på fossila bränslen kanske trots allt är möjligt.

Goda nyheter: Framtiden ser ljus ut

Om du har kommit så långt och fortfarande är skeptisk till solteknikens framtid, skulle jag inte skylla på dig. Det har utropats som en spelväxlare i årtionden och alla de senaste utvecklingen kan verka som mer rök som blåses runt.

Sanningen är det alternativ energi kan arbete.

Costa Rica gick nyligen mer än 75 dagar i rad med ingenting annat än förnybar energi. Visst sagt, det mesta gjordes genom vattenkraftverk under en kraftig regnsäsong, men det ger ett glimt av hopp för de av oss som vill bryta vårt beroende av olja.

Dessutom undertecknade Frankrike nyligen lagen ett dekret som kräver att alla nya kommersiella byggnader ska täcker sina hustak med solpaneler eller växter. Det är ett litet men viktigt steg som visar att världen börjar acceptera att solenergi inte bara är nödvändig för framtiden är det rimlig som en verklig lösning.

Om vi ​​tillåter det har solenergi potentialen att vara en av flera tekniker som kommer att förändra världen för alltid Topp 10 nya tekniker som förändrar världenFrån jordbruk till medicin till energi görs framsteg varje dag. Lär dig lite om dessa 10 nya tekniker som kan direkt påverka ditt liv inom de närmaste åren. Läs mer . Och tack vare den senaste utvecklingen och de sociala förändringarna kan den förändringen komma förr än vi tror.

Har du reservationer om solenergi? Hur länge tror du innan världen överger fossila bränslen för gott? Kommer den dagen någonsin? Dela dina tankar med oss ​​i kommentarerna!

Bildkrediter: Wind Energy Farm Via Shutterstock, Corn Biofuel Via Shutterstock, Solar Horizon Via Shutterstock, Solbatterier via Shutterstock, Solar Lightbulb Via Shutterstock, Solar Home Rooftops Via Shutterstock, Solbusshållplats via Shutterstock