Czy energia cieplna zostanie całkowicie zastąpiona?

ⅰ. Lekcje z przerw w dostawie prądu

Czy doświadczyłeś kiedyś przerwy w dostawie prądu? Nagle wszystko pogrąża się w ciemności, windy stają, telefony komórkowe rozładowują się, a klimatyzatory wyłączają. To poczucie bezradności uświadamia nam, że elektryczność to „powietrze” współczesnego społeczeństwa.

W rzeczywistości na całym świecie zdarzały się poważne przerwy w dostawie prądu:

Awaria zasilania w Ameryce Północnej w 2003 r. spowodowała, że ​​dziesiątki milionów użytkowników straciło dostęp do sieci.

Podczas fali mrozów w Teksasie w 2021 r. masowo wyłączano elektrownie wiatrowe i gazowe, a bez możliwości korzystania z magazynów energii jako rozwiązań zapasowych miliony ludzi cierpiały z powodu ujemnych temperatur i przerw w dostawie prądu.

Przerwy w dostawach prądu w niektórych regionach Chin: niedobory węgla i wahania w dostawach energii odnawialnej nadwyrężyły sieć, wymuszając ograniczenia w dostawie prądu.

Te przykłady pokazują nam, że poleganie wyłącznie na energii cieplnej jest ryzykowne, podobnie jak poleganie wyłącznie na energii odnawialnej. System energetyczny potrzebuje bardziej stabilnej „strategii łączenia”.

Ⅱ. Struktury władzy w różnych krajach

Źródła energii różnią się znacząco w różnych częściach świata:

Chiny: Głównym źródłem energii pozostaje energia pochodząca z węgla, jednak w ostatnich latach zainstalowana moc elektrowni fotowoltaicznych i wiatrowych gwałtownie wzrosła, a model „energia odnawialna + magazynowanie energii” stopniowo staje się trendem.

Stany Zjednoczone: Zrównoważone podejście między gazem ziemnym a energią odnawialną, przy jednoczesnym wiodącej pozycji na świecie w dziedzinie technologii magazynowania energii w akumulatorach. Kalifornia i inne regiony wybudowały największe na świecie elektrownie magazynujące energię.

Europa: Niemcy i Hiszpania są pionierami w dziedzinie energii wiatrowej i słonecznej, podczas gdy Francja opiera się na energii jądrowej, aby zapewnić stabilność sieci. Europa jako całość jest zaangażowana w transformację energetyczną, a rozwój systemów magazynowania energii przyspiesza.

Japonia i Korea Południowa: Kraje te są w dużym stopniu uzależnione od importowanej energii i muszą zadbać o równowagę między bezpieczeństwem dostaw a aktywnym rozwojem technologii wykorzystujących energię słoneczną, wodorową i magazynującą.

Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie regiony przechodzą na model „energia odnawialna + magazynowanie”, choć w różnym tempie.

ⅢJaka jest aktualna sytuacja?

Rozwój nowych źródeł energii kwitnie, ale pojawiają się też pewne wyzwania.

„Kapryśność” fotowoltaiki i energii wiatrowej: energię fotowoltaiczną można wytwarzać tylko w ciągu dnia, kiedy świeci słońce, a produkcja energii ustaje w nocy; energia wiatrowa zależy od pogody i ustaje w „okresach bezwietrznych”. Ta zmienność wywiera presję na stabilną pracę sieci energetycznej.

Pojawienie się akumulatorów magazynujących energię: Akumulatory litowo-jonowe i przepływowe działają jak gigantyczne „banki energii”, przechowując nadmiar energii elektrycznej w okresach nadmiaru i uwalniając ją w okresach szczytowego zapotrzebowania, aby pomóc zrównoważyć sieć.

Czynniki polityczne: Chiny wyraźnie zastrzegły, że nowym projektom fotowoltaicznym i wiatrowym muszą towarzyszyć obiekty magazynowania energii. Tymczasem Stany Zjednoczone i Europa stosują subsydia fiskalne i mechanizmy rynkowe, aby zachęcić firmy do budowy infrastruktury magazynowania energii.

Nadal istnieją wyzwania: akumulatory do magazynowania energii są drogie, mają ograniczoną żywotność, a kwestie ich recyklingu i ponownego wykorzystania po zakończeniu okresu użytkowania pozostają nierozwiązane.

Innymi słowy, magazynowanie energii stopniowo zyskuje na popularności, ale minie jeszcze trochę czasu, zanim całkowicie zastąpi tradycyjne źródła energii.

ⅳ. Dlaczego warto zastąpić energię pochodzącą z węgla?

Ochrona środowiska: Energetyka węglowa jest głównym źródłem emisji dwutlenku węgla, zanieczyszczenia powietrza i efektu cieplarnianego.

Bezpieczeństwo energetyczne: Wahania cen węgla i gazu ziemnego mają bezpośredni wpływ na ceny i dostawy energii elektrycznej.

Opłacalność: Energia fotowoltaiczna i wiatrowa staje się coraz tańsza, a nawet bardziej opłacalna niż energia pochodząca z węgla.

Cele neutralności węglowej: Aby ograniczyć emisje, konieczne jest stopniowe wycofywanie energii ze spalania węgla, a ostatecznie całkowite jej wyeliminowanie.

ⅤCzy może całkowicie zastąpić energię pochodzącą z węgla?

Odpowiedź brzmi: Ostatecznie, ale nie w najbliższym czasie.

Przez następne 10 lat energia pochodząca z węgla pozostanie „kręgosłupem” sieci energetycznej.

2030–2040: W miarę jak magazynowanie energii staje się tańsze, a energia wodorowa staje się bardziej niezawodna, energia pochodząca z węgla będzie stopniowo przechodzić na „ławkę laboratoryjną”.

Około roku 2050: przewiduje się, że dominującą rolę odegrają odnawialne źródła energii w połączeniu z magazynowaniem energii, a energia pochodząca z węgla zostanie w dużej mierze wycofana.

Innymi słowy, przyszły system energetyczny prawdopodobnie będzie wyglądał następująco: głównymi źródłami energii będą energia odnawialna i magazynowanie energii, energia z węgla zejdzie na dalszy plan, a energia jądrowa, energia wodna i energia wodorowa będą stanowić wsparcie.

Akumulatory do magazynowania energii będą coraz częściej dołączane do energii słonecznej i wiatrowej, tak jak smartfony nie mogą działać bez baterii. Jednak aby energia odnawialna całkowicie zastąpiła energię węglową, nadal potrzebne są przełomy technologiczne, wsparcie polityczne i modernizacja sieci. Przyszłość może nie oznaczać nagłego zniknięcia energii węglowej, lecz jej stopniowe wycofanie się, aż pewnego dnia zdamy sobie sprawę, że sektor energetyczny został już zdominowany przez czystą energię.