B) Маломасштабні або загальні системи змішаного використання
У попередньому розділі був описаний широкий потенціал великомасштабного видобутку енергії базового навантаження з відновлюваних джерел. Вітер, сонце, вода, гідроджерела, а також геотермальні джерела показали, що вони окремо здатні задовольнити або досить сильно перевищити поточне щорічне споживання в 0,55 ЗДж.
Правильним питанням є те, як розумним чином реалізувати такі методи на практиці. Враховуючи регіональні обмеження в поєднанні з іншими місцевими проблемами, як наприклад, з переміжністю, потрібна справжня дизайнерська ініціатива для створення придатної до роботи комбінації таких засобів. Такий системний підхід є реальним рішенням, яке гармонізує оптимізовану частку кожного з цих відновлювальних джерел для досягнення глобального всезагального споживацького достатку.
Наприклад, це не є чимось неймовірним – уявити собі серію створених людиною островів, плаваючих далеко від узбережжя, які спроектовані для можливості видобутку енергії одразу з вітру, сонця, термальної різниці, припливів і відпливів, хвиль та океанських течій – все водночас і в одному місці. Такі енергетичні острови потім би передавали зібрану енергію назад на сушу для її використання людиною. Різноманітні комбінації могли би також застосовуватися і для наземних систем, наприклад, створення вітрової та сонячної комбінації враховуючи той факт, що вітер часто є більш доступним вночі, в той час як сонце доступне протягом дня.
Ба більше, творча винахідливість щодо того, як ми можемо розумно поєднувати різноманітні методи також поширюється і на те, що маємо змогу розглядати як локалізований видобуток енергії. Менші за своєю масштабністю відновлювальні методи, які підходять для одиничних структур або невеликих областей, мають ту ж саму системну логіку, що стосується комбінування. Такі локалізовані системи за необхідності могли б також об’єднуватися у більші системи базового навантаження, створюючи загальну інтегровану систему отримання енергії зі змішаних середовищ.
Загальнопоширеним прикладом сьогодні є використання єдиної структури сонячних панелей, як це відбувається із застосуванням на рівні будинку. Незважаючи на те, що ефективність цих панелей продовжує удосконалюватися, в поєднанні з введеними грошовими обмеженнями через ринковий механізм інвестицій та прибутку, більшість людей, які використовують ці системи сонячної енергії, можуть дозволити їх собі лише на рівні домашнього споживання, аніж покрити ними всі 100%. (Наприклад, більшість систем застосовуються для того, щоб живити електроенергією будинок протягом дня, тоді як вночі енергія отримується з регіональної мережі базового навантаження). Такий підхід, при якому шукається максимізація використання можливостей локально, перш ніж вдаватися до споживання енергії з вищого рівня, тобто системний підхід, є ключем до практичного достатку енергії, ефективності та стійкості.
Для того, щоб у більш повній мірі зрозуміти його доречність, розширмо приклад домашнього застосування панелей сонячних батарей до його можливого теоретичного потенціалу. В 2011 році середньостатистичне річне споживання електроенергії для житлового господарства (будинку) США складало 11 280 кВт-год[681]. Враховуючи, що в 2010 році налічувалося 114 800 000 будинків[682], це означає, що споживалося близько 1295 ТВт-год/рік. Загальне споживання електроенергії в 2012 році для США становило 3 886 400 000 МВт-год/рік[683]. Це означає, що 33% всього споживання електроенергії відбувалося в будинках людей, причому більша частина цієї енергії надходила з електростанцій, які працювали на викопному паливі.
Якби всі будинки в Сполучених Штатах змогли забезпечити себе електроенергією, використовуючи тільки сонячні батареї, таке локалізоване використання енергії значною мірою зменшило б навантаження на базові мережі. Всупереч переконанням людей, станом вже на 2013 рік це було реальною можливістю, враховуючи рівень ефективності сонячних батарей та технологій зберігання електроенергії[684]. Проблема в тому, що сучасна енергетична промисловість не готова до такої ефективності, а наявні споживчі сонячні системи потерпають від високих фінансових затрат в результаті обмеженого масового виробництва, конкуренції та браку соціальної ініціативи.
Тут варто зазначити, що фінансова система та її орієнтовані на ціну механізми є бар’єром для повсюдного та оптимізованого розвитку домашніх сонячних систем в широкій перспективі (так само, як це відбувається з розвитком будь-якої іншої технології після певної моменту затвердженої ефективності). В той час як захисники капіталізму стверджують, що процес ринкового інвестування в товари, які мають попит, в загальному з плином часу зменшують собівартість цих товарів, що робить їх більш доступними для тих, хто не міг їх собі дозволити раніше, вони часто забувають, що весь цей процес є вигадкою.
Якщо з системи прибрати ціну та прибуток, сфокусувавшись лише на технології та її статистичних заслугах, як на теперішній момент, так і беручи до уваги її довготермінові тенденції ефективності (майбутні покращення), то для того, щоби набагато швидше донести до населення багатообіцяючі технології, можна було би застосовувати дослідження та стратегії відповідного розподілу ресурсів. У випадку сонячних батарей для домашнього генерування електроенергії, враховуючи їх неймовірну продуктивність, яку вони мають для того, щоби полегшити тиск базового енергетичного навантаження, що своєю чергою на сьогодні зменшило б емісію та забруднення, пов’язані з викопним паливом. Дуже шкода, що при таких обставинах ця технологія і її застосування є об’єктом забаганок ринку[685].
Якщо ми розглянемо комерційні витрати середньостатистичних сонячних батарей на 2013 рік, то побачимо, що при середньому домашньому споживанні в 11,280 кВт-год на місяць потрібно було б близько 30 панелей із ефективністю сонячних батарей близько 9-15% та системою батарей для нічного часу. Це б коштувало понад $20 000[686]. Такі витрати є непосильними для більшості населення світу, хоча навіть базові матеріали, які застосовуються в традиційних системах фотовольтаїки є простими та перебувають у достатній кількості, що супроводжується постійним полегшенням виробництва.
Також, на жаль, сучасне будівництво має мало спільного із застосуванням інших базових місцевих відновлювальних методів, які можуть ще більше сприяти реальній можливості світу привести всі будинки (не лише в США, а й в усьому світі) до енергетичної незалежності.
Беручи до уваги потужність сонця, можливими є також інші майже універсальні застосування. Поряд з невеликими системами видобутку енергії з вітру[687] та технологією геотермального нагріву й охолодження[688], в поєднанні з архітектурним дизайном, що робить кращим використання природного світла та піднімає ефективність збереження тепла й холоду[689], існує спектр дизайнерських корегувань, які можуть зробити квартири й будинки не лише самодостатніми, але й також більш екологічно стійкими. Поєднуючи це з системами повторного використання задля збереження води, разом з іншими підходами для оптимізації ефективності енергії та ресурсів, стає очевидним, що наші поточні методи є неймовірно марнотратними, порівняно з такими можливостями.
Продовжуючи тему міської інфраструктури, ми бачимо ті ж самі помилки майже скрізь. Наприклад, велетенська сума енергії витрачається в процесі транспортування. Так само, як і з електричними транспортними засобами, що доказали свою життєздатність для повного глобального використання, незважаючи на лобіювання інтересів та інші ринкові обмеження, що продовжують утримувати це застосування далеко позаду бензинових паливних норм, багато системних методів також залишаються незастосованими.
Окремо від загальної необхідності реорганізувати міське середовище для того, щоб зробити його сприятливішим для зручної мережі громадського транспорту, усуваючи потребу в численній кількості автономних транспортних засобів, просте повторне використання механізованих рухів всіх транспортних середовищ могло б значною мірою полегшити енергетичний тиск.
Технологія під назвою «п’єзоелектрика»[690], що може перетворювати тиск та механічну енергію в електроенергію, є прекрасним прикладом методу повторного використання енергії, який має велетенський потенціал. Наявні методи включають генерування енергії людьми, які проходять по сконструйованій п’єзопідлозі[691] та тротуарах[692], вулиці, які можуть генерувати електроенергію, коли автомобілі проїжджають по них[693], та залізничні системи, які також можуть вловлювати енергію тиску при проходженні по них залізничних вагонів[694]. Аерокосмічний інженер Хаїм Абрамович зазначив, що відрізок чотирисмугової дороги завдовжки менше милі із завантаженістю близько 1000 машин на годину може генерувати орієнтовно 0,4 МВт електроенергії, чого було б достатньо, щоб живити 600 будинків[695].
Інші теоретичні застосування значною мірою поширюються на все, що пов’язано з тиском чи діями, включаючи незначні вібрації. Наприклад, існують проекти, які працюють над використанням, здавалося б, мізерних обсягів енергії – наприклад, зарядка телефону від натискання кнопок, коли Ви набираєте текст, або ж у момент, коли Ви просто торкаєтеся телефону чи робите ним якісь рухи[696] [697]; застосування, при якому енергія отримується з повітряного потоку літаків[698]; та навіть електричні автомобілі, які частково використовують п’єзотехнологію для того, щоб зарядитися під час подорожі[699].
Якщо ми подумаємо про велетенську кількість механічної енергії, яка марнується транспортними засобами та високозавантаженими пішохідними центрами, як наприклад, центральними вулицями, то потенціал можливості такого генерування енергії є досить значним. Це той вид системного мислення, який є необхідним для того, щоби підтримувати стійкість, активно намагаючись при цьому досягнути глобального енергетичного достатку.