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.

Ⅲ Jaka 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.

Ⅴ Czy 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.