Θα αντικατασταθεί πλήρως η θερμική ενέργεια;

ⅰΜαθήματα από διακοπές ρεύματος

Έχετε βιώσει ποτέ διακοπή ρεύματος; Ξαφνικά, όλα σκοτεινιάζουν, τα ασανσέρ σταματούν, τα κινητά τηλέφωνα μένουν χωρίς ρεύμα και τα κλιματιστικά κλείνουν. Αυτό το αίσθημα αδυναμίας κάνει κάποιον να συνειδητοποιήσει ότι ο ηλεκτρισμός είναι ο «αέρας» της σύγχρονης κοινωνίας.

Στην πραγματικότητα, έχουν σημειωθεί μεγάλες διακοπές ρεύματος παγκοσμίως:

Η συσκότιση στη Βόρεια Αμερική το 2003 άφησε δεκάδες εκατομμύρια χρήστες στο σκοτάδι εν μία νυκτί.

Κατά τη διάρκεια του κύματος ψύχους στο Τέξας το 2021, οι μονάδες αιολικής ενέργειας και φυσικού αερίου έκλεισαν μαζικά και, χωρίς αποθήκευση ενέργειας ως εφεδρική πηγή, εκατομμύρια άνθρωποι υπέφεραν από θερμοκρασίες κατάψυξης και διακοπές ρεύματος.

Διακοπές ρεύματος σε ορισμένες περιοχές της Κίνας: οι ελλείψεις άνθρακα και οι διακυμάνσεις στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας έχουν επιβαρύνει το δίκτυο, επιβάλλοντας περιορισμούς στην ηλεκτρική ενέργεια.

Αυτά τα παραδείγματα μας δείχνουν ότι η αποκλειστική εξάρτηση από τη θερμική ενέργεια είναι επικίνδυνη, όπως και η αποκλειστική εξάρτηση από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας χρειάζεται μια πιο σταθερή «στρατηγική συνδυασμού».

ⅡΔομές εξουσίας σε διαφορετικές χώρες

Οι πηγές ενέργειας ποικίλλουν σημαντικά σε όλο τον κόσμο:

Κίνα: Η παραγωγή ενέργειας από άνθρακα παραμένει η κύρια πηγή, αλλά τα τελευταία χρόνια, η εγκατεστημένη ισχύς φωτοβολταϊκών και αιολικών πάρκων έχει αυξηθεί κατακόρυφα και το μοντέλο «ανανεώσιμες πηγές ενέργειας + αποθήκευση ενέργειας» σταδιακά γίνεται τάση.

Ηνωμένες Πολιτείες: Μια ισορροπημένη προσέγγιση μεταξύ φυσικού αερίου και ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, ενώ παράλληλα ηγείται παγκοσμίως στην τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες, με την Καλιφόρνια και άλλες περιοχές να έχουν κατασκευάσει τους μεγαλύτερους σταθμούς παραγωγής ενέργειας αποθήκευσης ενέργειας στον κόσμο.

Ευρώπη: Η Γερμανία και η Ισπανία είναι πρωτοπόροι στην αιολική και ηλιακή ενέργεια, ενώ η Γαλλία βασίζεται στην πυρηνική ενέργεια για τη σταθερότητα του δικτύου. Η Ευρώπη στο σύνολό της έχει δεσμευτεί για την ενεργειακή μετάβαση, με την ανάπτυξη συστημάτων αποθήκευσης να επιταχύνεται.

Ιαπωνία και Νότια Κορέα: Εξαρτώμενες σε μεγάλο βαθμό από την εισαγόμενη ενέργεια, αυτές οι χώρες πρέπει να εξισορροπήσουν την ασφάλεια του εφοδιασμού, αναπτύσσοντας παράλληλα ενεργά συνδυασμούς ηλιακής ενέργειας, υδρογόνου και τεχνολογιών αποθήκευσης.

Συνολικά, όλες οι περιοχές κινούνται προς το μοντέλο «ανανεώσιμες πηγές ενέργειας + αποθήκευση», αν και με διαφορετικούς ρυθμούς.

ⅲΠοια είναι η τρέχουσα κατάσταση;

Η ανάπτυξη νέων μορφών ενέργειας ακμάζει, αλλά αντιμετωπίζει και προκλήσεις.

Η «ιδιοτροπία» της φωτοβολταϊκής και αιολικής ενέργειας: η φωτοβολταϊκή ενέργεια μπορεί να παραχθεί μόνο κατά τη διάρκεια της ημέρας, όταν ο ήλιος είναι έξω, και σταματά τη νύχτα. Η αιολική ενέργεια εξαρτάται από τον καιρό και σταματά κατά τη διάρκεια «περιόδων χωρίς άνεμο». Αυτή η αστάθεια ασκεί πίεση στη σταθερή λειτουργία του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας.

Η εμφάνιση μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας: Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου και οι μπαταρίες ροής λειτουργούν σαν γιγάντιες «τράπεζες ενέργειας», αποθηκεύοντας πλεονάζουσα ηλεκτρική ενέργεια σε περιόδους πλεονάσματος και απελευθερώνοντάς την κατά τη διάρκεια της μέγιστης ζήτησης για να βοηθήσουν στην εξισορρόπηση του δικτύου.

Παράγοντες πολιτικής: Η Κίνα έχει ορίσει ρητά ότι τα νέα έργα φωτοβολταϊκών και αιολικών πάρκων πρέπει να συνοδεύονται από εγκαταστάσεις αποθήκευσης ενέργειας. Εν τω μεταξύ, οι ΗΠΑ και η Ευρώπη χρησιμοποιούν δημοσιονομικές επιδοτήσεις και μηχανισμούς της αγοράς για να δώσουν κίνητρα στις εταιρείες να κατασκευάσουν υποδομές αποθήκευσης ενέργειας.

Οι προκλήσεις παραμένουν: Οι μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας είναι δαπανηρές, έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής και η ανακύκλωση και η επαναχρησιμοποίησή τους στο τέλος του κύκλου ζωής τους παραμένουν άλυτα ζητήματα.

Με άλλα λόγια, η αποθήκευση ενέργειας σταδιακά διαδίδεται ευρέως, αλλά θα χρειαστεί χρόνος πριν αντικαταστήσει πλήρως τις παραδοσιακές πηγές ενέργειας.

ⅳΓιατί να αντικαταστήσουμε την παραγωγή ενέργειας από άνθρακα;

Προστασία του περιβάλλοντος: Η παραγωγή ενέργειας από άνθρακα συμβάλλει σημαντικά στις εκπομπές άνθρακα, στην ατμοσφαιρική ρύπανση και στο φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Ενεργειακή ασφάλεια: Οι διακυμάνσεις στις τιμές του άνθρακα και του φυσικού αερίου επηρεάζουν άμεσα τις τιμές και την προσφορά ηλεκτρικής ενέργειας.

Οικονομική βιωσιμότητα: Η φωτοβολταϊκή και η αιολική ενέργεια γίνονται ολοένα και πιο προσιτές, ακόμη και πιο οικονομικά από την παραγωγή ενέργειας από άνθρακα.

Στόχοι ουδετερότητας άνθρακα: Για τη μείωση των εκπομπών, η παραγωγή ενέργειας από άνθρακα πρέπει να καταργηθεί σταδιακά και τελικά να εξαλειφθεί.

ⅤΜπορεί να αντικαταστήσει πλήρως την παραγωγή ενέργειας από άνθρακα;

Η απάντηση είναι: Τελικά, αλλά όχι σύντομα.

Τα επόμενα 10 χρόνια, η παραγωγή ενέργειας από άνθρακα θα παραμείνει η «ραχοκοκαλιά» του δικτύου.

2030–2040: Καθώς η αποθήκευση ενέργειας γίνεται φθηνότερη και η ενέργεια από υδρογόνο πιο αξιόπιστη, η παραγωγή ενέργειας από άνθρακα θα μεταφερθεί σταδιακά στον «πάγκο».

Γύρω στο 2050: Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας σε συνδυασμό με την αποθήκευση ενέργειας αναμένεται να αναλάβουν ηγετικό ρόλο, με την παραγωγή ενέργειας από άνθρακα να έχει σε μεγάλο βαθμό καταργηθεί σταδιακά.

Με άλλα λόγια, το μελλοντικό σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας είναι πιθανό να είναι: οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και η αποθήκευση ενέργειας ως οι κύριες πηγές, η ενέργεια από άνθρακα σε δεύτερη μοίρα, με την πυρηνική ενέργεια, την υδροηλεκτρική ενέργεια και την ενέργεια από υδρογόνο να παρέχουν συμπληρωματική υποστήριξη.

Οι μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας θα συνδυάζονται ολοένα και περισσότερο με την ηλιακή και την αιολική ενέργεια, όπως ακριβώς τα smartphones δεν μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς μπαταρίες. Ωστόσο, για να αντικαταστήσουν πλήρως οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας την ενέργεια από άνθρακα, εξακολουθούν να απαιτούνται τεχνολογικές καινοτομίες, πολιτική υποστήριξη και αναβαθμίσεις του δικτύου. Το μέλλον μπορεί να μην δει την ενέργεια από άνθρακα να εξαφανίζεται ξαφνικά, αλλά μάλλον να υποχωρεί σταδιακά στο παρασκήνιο, μέχρι που μια μέρα συνειδητοποιήσετε ότι ο τομέας της ενέργειας έχει ήδη κυριαρχηθεί από την καθαρή ενέργεια.