Är solenergi hållbar? 4 problem att lösa före soluppgången

Vad skulle hända om världen gick slut på fossilt bränsle? Inga fler bilar, ingen mer el, ingen luftkonditionering. Så snart de sista batterierna tömdes, skulle vi komma tillbaka i medeltiden. Vi kan inte låt det hända.

Energi är dyrt, och när vi fortsätter att tömma jordens olja, kommer energipriset bara att öka Nej, låga gaspriser är inte slutet på den elektriska bilen Nej, låga gaspriser är inte slutet på den elektriska Bil Faller gaspriserna i slutet för elbilar som Tesla Model S? Inte så snabbt. 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 avgörande att gasbesparande appar 8 Unika appar för att hjälpa dig spara gaspengar 8 Unika appar för att spara pengar på pengar 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 bygger bra körvanor. Läs mer blir vanligt, det är när du vet att problemet är verkligt.

Allvarligt kan vi släppa ut fossila bränslen år 2060.

Solenergi är vårt bästa hopp Framtidens energi, idag: Hur fungerar solpaneler och heliostater? Framtidens energi, idag: Hur fungerar solpaneler och heliostater? Förnybara resurser. Det är ett problem som vi möter varje dag om vi inser det eller inte. Med varje pump på ett gashandtag, med varje tryck på bilens accelerator, med alla pluggar av våra ... Läs mer, men utvecklingen av den här tekniken de senaste decennierna har varit bristfällig. Hur länge före solenergi lever upp till sina löften? Vad tar det så länge? Kommer energirevolutionen att komma fram i tiden?

Världen behöver solenergi ...

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

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

Tyvärr är vinden oförutsägbar och kommer ofta i intermittenta störningar, 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 vindkraftverk ha omedelbar inverkan på lokalt väder (genom att påverka luftcirkulationen) och det lokala vilda djuret (turbiner som dödar fåglar och fladdermus). Detta kan mildras av utvecklingen av bladlösa vindkraftverk, men det är fortfarande för tidigt att berätta.

Vattenkraft är en annan bränslekälla som har visat sig effektiv men problematisk. Vattenkraftdammar är destruktiva för vattenlevande ekosystem, skapar stillastående vattenkroppar, störar migrationsvanor och dödar direkt många slags fiskar.

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 miljövänligare än fossila bränslen per enhet. Avfallshantering är emellertid ett problem, och det är fortfarande fråga om ändligt bränsle. Kärnkraft skulle kunna köpa oss tid, men det är inte en permanent lösning på problemet.

Vilket för närvarande bara lämnar oss med solenergi som den enda trovärdiga långsiktiga lösningen.

... Men hindren är många

Vi har kort täckt varför solenergi inte har tagit av Vad är solenergi och varför har den inte tagits bort? Vad är solenergi och varför har den inte tagits bort? Vad är den stora affären med solenergi? Om det verkligen är lika viktigt och nödvändigt som så många hävdar att det är, varför har det inte tagit över energisektorn ännu? Läs mer innan, men låt oss utforska det i lite mer detalj. Om solen är vår förmodade frälsare från fossilt bränsleutsläpp, vad är det som håller solenergirevolutionen i rymd?

Visas, vi har några hinder att hoppa över.

Först och främst, 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. Det här är områden som ser mer regn än solsken under hela året. För att driva dessa städer med solenergi ensam, skulle varje dags solvärde kunna generera minst två dagar av el. Solteknologi ligger inte nära denna kapacitet just nu.

Vad sägs om Amazonas regnskog? Det är 2,1 miljoner kvadratkilometer mark som inte kan utnyttja solens strålar för el. Vad sägs om länder runt polcirkeln? Dessa platser kan se solsken under sex raka månader, sedan mörkret för följande sex månader. De hade bara el för halvåret. Poolkraft mellan olika områden är också ett problem, eftersom energiförlusten över långa kraftledningar blir oöverkomlig. Vi skulle kunna fixa detta med super-ledare för rumstemperatur, men den tekniken är långt ifrån.

Vilket tar oss till nästa stora problem: solenergilagring. Om solproduktion endast är tillgänglig vid vissa tider på vissa områden i världen, är det uppenbara svaret att flaska upp den energin och spara den för senare. Tyvärr är det mycket lättare sagt än gjort.

Problemet är att billiga batteripaket har lång livslängd eller tillförlitlighet, medan kvalitetsbatterier är otroligt dyra att producera. Under 2013 svängde storskaliga litiumjonbatterier runt priset på $ 1000 / kWh.

Lyckligtvis för oss alla, 2015 inledde en ny era när Tesla VD Elon Musk presenterade nästa generations batteripaket Har Elon Musk bara spara oss från fossila bränslen? Har Elon Musk bara spara oss från fossila bränslen? Läs mer för både småskaliga användningsområden och storskalig företagsanvändning. Priserna är inställda att börja runt $ 350 / kWh och kommer bara att bli billigare härifrån.

Men lagring av solenergi betyder bara om vi kan producera mer el än vi faktiskt behöver, så att vi kan lagra bort överskottet, det är därför som vi också behöver prata om solcellseffektivitet.

Det genomsnittliga amerikanska hushållet kräver cirka 24 kWh per dag (eller 1 kW per timme). Men den här siffran är inte jämnt fördelad: elanvändningen är relativt konstant genom dagen, spikar på kvällen efter att människor kommit hem från jobbet och sedan sjunker till nästan ingenting efter att alla har sovit. Detta ger ett problem.

För att det ska finnas el under natten måste solenergi fångas och lagras under dagen medan solen fortfarande är ute. Men om folk använder el under Dagen måste solcellerna fånga så mycket sol som möjligt: ​​tillräckligt för att uppfylla dagtidens elkrav och tillräckligt för att fylla batterier för natten.

Eller med andra ord, om vi antar att vi får sex timmar av “bra sol” per dag - och det är generöst - då måste solkapacitet vara tillräckligt för att fånga 24 timmars energi under den sex timmarsperioden. När allt kommer omkring är solcellerna baserade på idealiska förhållanden: en klar, middagssol på jordens ekvator.

Så, låt oss prata effektivitet. I genomsnitt kan en konsumentrelaterad solpanel generera cirka 10 watt per timme per kvadratfot. För att generera 1 kWh, skulle du behöva 100 kvadratfot solpaneler. Men det förutsätter att solen skiner hela dagen varje dag, och vi vet att det inte är sant.

Om vi ​​antar sex timmar av “bra sol”, då skulle vi behöva fyra gånger så mycket solpaneler, vilket ger oss upp till 400 kvadratfot solpaneler för att uppfylla kraven hos ett genomsnittligt amerikanskt hushåll. Och summan av alla dessa paneler skulle behöva värderas till 4kW.

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 på 3,500 dollar för en summa på totalt 10 500 dollar. Så för ungefär $ 30 500 kan du ha ett operativsystem som uppfyller dina dagliga elbehov och upp till 30 timmars batteri (förutsatt att du har 400 kvadratfot av panelkompatibelt land).

Naturligtvis förutsätter allt detta att du har 400 kvadratfot av panelkompatibelt land, vilket bara inte är sant för de flesta (särskilt i tätorter). För att detta ska vara en riktig, praktisk lösning, skulle vi behöva massivt förbättra effektiviteten hos solceller, eller täcka i huvudsak alla byggnader med dem, med hjälp av något som spray-on solcellseffektiva. Billig. Grymt bra. Här är varför ny spridning på solceller är effektiv. Billig. Grymt bra. Här är varför ny spray-on solcellsmateriel Kostnaden för solenergi är inställd att falla falligt efter ett team av forskare som arbetar vid University of Sheffield i Storbritannien meddelade utvecklingen av solceller med en spray-on-process. Läs mer teknik.

Slutligen har vi stora problem angående solenergi infrastruktur över hela världen. Kärnan i denna fråga kommer ner till detta: Tänk på allt som för närvarande går på fossila bränslen (t ex bilar, kraftverk etc.), tänk då 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 solkraftverk. Gas-, diesel- och hybriddrivna bilar skulle behöva överges till förmån för fullelektriska fordon som Tesla Hur elektriska bilar kommer att övervinna laddningsgränser Hur elektriska bilar kommer att övervinna laddningsgränserna Elbilar är stora - förutom deras sortiment . Kan elbilar övervinna sträckteknik? Läs mer . Och då finns det perifera kostnader, som att konvertera bensinstationer till laddstationer.

Detta är allt Väldigt dyr.

Men om vi tittar på framtiden för storskalig solinfrastruktur, släppte MIT just en studie som visade att det var möjligt att uppnå terawatt-skalautnyttjande av solenergi år 2050. Det räcker för att driva 41,7 miljarder hushåll med en genomsnittlig amerikansk elförbrukningshastighet.

Kanske utbredd solupptagning innan vi går ut ur fossila bränslen kan vara möjligt trots allt.

Goda nyheter: Framtiden ser ljus ut

Om du har fått det här långt och fortfarande är skeptisk till framtiden för solenergi, skulle jag inte skylla dig. Det har blivit uppskattat som en spelbytare i årtionden och alla dessa senaste utvecklingar kan verka som att mer rök blåses runt.

Jo, sanningen är det alternativ energi kan arbete.

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

Utöver detta har Frankrike nyligen undertecknat ett lagförslag som kräver att alla nya kommersiella byggnader 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 riktig lösning.

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

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

Bildkrediter: Vindkraftgård Via Shutterstock, Corn Biofuel Via Shutterstock, Solar Horizon Via Shutterstock, Solar Batterier Via Shutterstock, Solar Lightbulb Via Shutterstock, Solar Hustak Via Shutterstock, Solar Bus Stop Via Shutterstock

Utforska mer om: Energibesparing, Grön teknik, Solenergi.