Снимка: Antalexion, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Миналата година светът е генерирал повеч мощност от слънчева енергия, отколкото всички други енергийни източници, взети заедно.
В момента слънчевата енергия се развива много по-бързо от която и да е друга енергийна технология в историята. Колко бързо? Достатъчно бързо, за да измести напълно изкопаемите горива от цялата световна икономика преди 2050 г. Възходът на евтината слънчева енергия е най-добрата ни надежда за бързо смекчаване на изменението на климата. Миналата година общият капацитет на слънчевата енергия за пръв път надхвърля 1 терават (1 000 гигавата). Секторът се разраства с около 20% годишно. Ако това продължи, около 2031 г. ще достигнем 6 теравата. По отношение на капацитета това ще бъде повече от общия обем на въглищата, газа, ядрената енергия и водните централи.
Снимка: https://www.irena.org, Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Както можете да видите, евтината слънчева енергия изпреварва всички останали енергийни източници за ново строителство. Увеличаване на световния производствен капацитет (2018-2022 г.).
Австралия открива верния път
Може би ще се изненадате да научите, че Австралия е световен лидер в областта на възобновяемата енергия. Повечето соларни панели например използват разработената в Австралия технология PERC. Всички водещи страни по производство на слънчева и вятърна енергия на глава от населението са в Европа - с изключение на Австралия. В Австралия 99 % от новите производствени мощности са слънчеви и вятърни, защото са евтини.
Снимка: Ember, Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Най-високо производство на слънчева и вятърна енергия на глава от населението през 2022 г.
Но за разлика от европейските страни, Австралия не може да споделя електроенергия отвъд пределите на страната. Вместо това трябва да се справяме с бързо нарастващите нива на слънчева и вятърна енергия, като я споделяме между границите на отделните щати. Това се оказва сравнително лесно. Делът на слънчевата и вятърната енергия на националния пазар на електроенергия достигнал 31%, а мрежата остава стабилна. Вече три щата или територии са достигнали много високо ниво на разпространение на възобновяемите енергийни източници. АСТ е изградила или закупила достатъчно възобновяеми енергийни източници, за да покрие 100% от потреблението си. Тасмания също има 100 % възобновяема енергия, благодарение на водната и вятърната енергия, и се стреми да удвои този дял, за да изнася за други щати. А Южна Австралия скоро ще се превърне в първата в света гигаватна мрежа, работеща с възобновяеми енергийни източници. Понастоящем около 70% от енергията в нея се добива от слънчева и вятърна енергия. Това е важно поради местоположението на Австралия. Подобно на 80% от населението на света, ние живеем на ниски и умерени географски ширини, където има много слънце, дори и през зимата. Това означава, че методите, които въвеждаме или тестваме, могат лесно да бъдат възприети от почти всички останали.
Снимка: https://www.irena.org, Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Глобален капацитет за производство на енергия от слънцето, ако се приеме, че годишният растеж ще продължи да бъде 20 %.
Къде ще ни отведе ерата на повсеместното използване на слънчевата енергия?
От десетилетия капацитетът на слънчевата енергия нараства с 20% годишно. Елиминирането на изкопаемите горива от световната икономика е просто: електрифицирайте всичко, използвайки чиста електроенергия от слънцето и вятъра. Това включва електрически превозни средства, които да заменят конвенционалните превозни средства, електрически термопомпи вместо газови отоплителни уреди за отопление на помещения и вода в домовете и предприятията, електрически печки, които заместват газовите горелки в заводите, електролиза на вода, която произвежда екологичен водород за химическата промишленост, позволяващ чисто производство на амоняк, метали, пластмаси и синтетично авиационно гориво.
За да захранваме домовете си, промишлеността и превозните средства с електроенергия, ще трябва да удвоим производството на електроенергия. Защо не повече? Защото електроенергията обикновено е много по-ефективна при производството на енергия. Например 85 % от бензина, който вкарвате в колата си, се губи като топлина. В страни със значителна химическа промишленост производството на електроенергия може да се утрои. Ако тези тенденции се запазят, до средата на века ще живеем в съвсем различен, но по-добър енергиен свят. Много развиващи се страни - включително гиганти като Индонезия, Индия, Китай и Нигерия - могат да догонят Европа или Австралия по потребление на енергия на глава от населението. Като се има предвид, че потреблението на електроенергия е в силна зависимост от благосъстоянието, достъпът до евтина електроенергия ще бъде голямо предимство за много страни.
Но възможно ли е?
До 2050 г. населението на Земята ще достигне около 10 милиарда души. За да осигурим на всички достатъчно електроенергия, за да живеят добре, ще са ни необходими около 200 милиарда мегаватчаса годишно (което се равнява на 200 000 тераватчаса годишно). Нека приемем, че слънчевата енергия върши тежката работа за декарбонизацията, като изпълнява две трети от задачата, а останалата една трета остава за вятъра, водата и всичко останало, взето заедно. Възможно ли е това? Да. Ако се поддържа, ръстът на слънчевата енергия от 20% годишно е достатъчно бърз, за да достигне 80 теравата инсталирана мощност през 2050 г., което е достатъчно, за да се осигурят 130 000 тераватчаса годишно и (с помощта на вятъра) да се декарбонизира изцяло един благоустроен свят.
Това би довело до увеличаване на световното потребление на електроенергия до 20 мегаватчаса на човек годишно - два пъти повече от сегашното потребление на човек в Австралия. Освен че ще премахнем повечето парникови емисии, ще се отървем и от изгорелите газове на автомобилите, комините, градския смог, въглищните мини, пепелищата, петролните разливи, военните действия, свързани с петрола, и газовия фракинг. Основните краткосрочни затруднения вероятно ще бъдат свързани с изграждането на достатъчно далекопроводи и осигуряването на достатъчно инженери и монтажници.
Снимка: https://ourworldindata.org , Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Текущо потребление на електроенергия на човек от населението през 2022 г.
Разполагаме с пространството и суровините
В дългосрочен план на практика няма ограничения за широкото използване на слънчевата енергия. Слънцето ще грее още милиарди години. Суровините за слънчеви панели са в изобилие - силиций от пясък и обикновени метали като стомана. В тях няма токсични метали или суровини от критично значение като кобалт и те могат да се рециклират в голяма степен. Съхранението на енергия вече е решен проблем. Повечето страни разполагат с много повече слънчеви и вятърни ресурси, отколкото е необходимо, за да бъдат енергийно независими. Това, от своя страна, ще повиши тяхната устойчивост в условията на война, пандемии и променящ се климат.
Гъсто населени региони без много свободна земя като Япония, Европа и североизточната част на САЩ разполагат с огромни офшорни вятърни ресурси, а Индонезия и Западна Африка - с огромни офшорни слънчеви ресурси, представете си слънчеви ферми, плаващи в спокойни тропически морета. Разполагаме с много пространство. Осемдесет теравата слънчева енергия се равняват на 8 киловата на човек. Това е размерът на типичната австралийска покривна соларна система, която обикновено се ползва от семейство, а не от отделен човек. Необходимата площ на соларния панел е около пет квадратни метра на киловат (общо 40 квадратни метра за 8 киловата). Някои от панелите ще бъдат разположени на покривите на къщите. Други ще бъдат монтирани на наземни слънчеви тракери и ще работят заедно със селското стопанство. Някои култури и треви предпочитат частичната сянка, която дават панелите. Други варианти включват плаване в езера и морета.
За нашия енергоинтензивен живот в Австралия ще са ни необходими около 15 киловата слънчева и вятърна енергия на човек, които ще работят надеждно в продължение на 30 години и след това ще могат да се разглобяват и рециклират. През 50-те години на миналия век привържениците на ядрената енергия са говорили за бъдеще, в което енергията ще бъде твърде евтина, за да се измерва. Това не се случва с ядрената енергия, но слънчевата енергия предлага евтина, неограничена енергия, която е на разположение вечно с минимални ресурси, екологични и социални ограничения.