13. januari 2017

Gratis energi

Vi har altid haft fri adgang til ilt, når vi trækker vejret. Vi har nu så billig adgang til information at det nærmest er gratis. Næste skridt er næsten fri adgang til energi. Det vil betyde en eksplosion i den personlige frihed. Forestil dig en verden hvor der ikke kæmpes om ressourcer. Utopi? Måske ikke.

Ja, jeg ved det godt. Gratis energi. Hold nu op. Det kan jo ikke lade sig gøre. Og nej, lad mig bare slå fast at det nok ikke bliver gratis på samme måde som den ilt vi indånder, men det kan blive så billigt at INGEN tænker over det.

Hvornår har du sidst sat dig ned og regnet ud hvad du betaler for de GB data du sender og modtager på din smartphone? Nå, du ved ikke engang hvor mange data du bruger? Det er der en grund til: fordi det er blevet latterligt billigt! For få år siden kunne man risikere kæmpe ekstraregninger fra teleselskaberne, hvis man havde glemt at slukke sit modem (en modulering-demodulerings-dims man brugte til at sende data over fastnettelefonforbindelsen i internettets barndom). For 15 år siden blev jeg indkaldt som teknisk vidne i sådan en sag, som drejede sig om en ekstraregning på 30.000 kr for 100 GB tomgangsforbrug over 6 måneder!

Hvad har det med energi at gøre? Priserne på energi har jo været de samme, eller stigende, i årevis. Ja, men det er fordi de har været baseret på en teknologi, som ikke har hjemme i elektronikkens verden. Kul, olie og gas halveres ikke i pris år for år, for de fylder for meget, altså fysisk. Tillad mig at vove denne påstand: om et par årtier er kul, olie og gas ligeså interessant for os alle , som telegrafen, radiorøret og fastnettelefonen. De ting vil du kun finde på et museum. Der var nemlig en grænse for hvor små radiorør kunne laves. Det var her halvledermaterialet silicium kom ind i billedet, og startede en voldsom udvikling indenfor informationsteknologi. Og de fossile brændsler er netop nu ved at blive overtaget på samme måde. Hov, af hvad? Af elektronik.

Solceller og batterier er elektronik. Elektronik kan krympes, og krympes, og krympes. Og da det meste elektronik flytter rundt på elektroner og fotoner, som fylder MEGET lidt, så kan man putte flere og flere elektroner og fotoner ind i kredsløb, jo mere man krymper det, og opskalerer det.

Allerførst har vi dog brug for en egnet energikilde. Energi kommer jo ikke ud af ingenting. NOGET skal da brændes af ikke? Jo, eller rettere, en eller anden form for lagret energi skal frigøres. Så lad os bygge en fusionsreaktor der sammensmelter brint til helium og som danner enorme mængder energi! Nej vent, sådan en har vi allerede. Den hænger lige der, 150 mio. km over dit hoved, i sikker afstand, og selvom kun en brøkdel af dens lys og varme rammer os, så skulle det være nok (jorden rammes konstant af 23.000 TW og jorden befolkning forbruger konstant 16 TW). Når solen har skinnet på 10 kvadratmeter sort jord i 1 time er ligeså meget energi blevet afsat som der er i 1 liter benzin.

Lad os springe alt det langhårede over, og blot erkende at elektroniske systemer som solceller (der omsætter fotoner til elektroner) og batterier (der lagrer elektroner) udvikler sig på samme måde som al anden elektronik og derfor bliver utrolig billig, meget hurtigt. Du ville faktisk for længe siden være holdt op med at tænke på hvad du betalte for energi, hvis ikke der havde været så stærke geopolitiske og økonomiske interesser i fossil brændsel.

Hvad med vindenergi? Vindenergi ER solenergi, blot ad en termomekanisk omvej. Ligesom fossil- og biobrændsler er solenergi ad en biokemisk omvej. Vind og kunstigt fremstillede gasser som brint og metan kan desuden være klimavenligt, praktisk og nødvendigt, men det er IKKE elektronik. Tænk over det.

Disse fire lidt hurtigt skitserede grafer viser en tydelig tendens (klik for at forstørre), men først lidt forklaring af enheder:

Harddisklagring i GB: 1 Giga byte = 1 mia. tegn lagret på medie.

Computerkraft i GFLOPS: 1 Giga floating point operations per second = 1 mia. decimaltalsberegninger pr. sekund.

Batterikapacitet i kWh: 1 kilowatt hour = 1000 watt effekt i 1 time (1 kWh = 3600 kJ).

Solcelleeffekt i Watt: 1 watt = effekt der svarer til forbrug af 1 Joule per. sekund.

(et senere blogindlæg vil tage alle disse enheder under kærlig behandling, og gøre alt soleklart ;-)

Ja, som det fremgår ret tydeligt er der et voldsomt fald i pris per enhed i disse fire eksempler på elektronik. Dette fald er ikke lineært, og man kan derfor ikke sige at prisen for en kWh batterikapacitet koster 100 kr mindre næste år fordi den kostede 100 kr mere sidste år, nej, så er det bedre at se på halveringstiden. Pt. ser halveringen i pris ud til at være 3 år for Li-ion-batterier (4000 kr/kWh i 2014 er blevet til 2000 kr/kWh her i 2017). Fremskriver man det nogle år frem, får man grafen ovenfor, som ligner det der sker på andre teknologier.

Der er også andre teknologier på vej, som fx. batterier baseret på vidundermaterialet grafen og flow-batterier, men vi skal huske at fx. dagens computerkraft stadig er baseret på silicium, trods mange nye lovende teknologier i støbeskeen (lyslederkredsløb, kvantecomputere osv.), og at gennemprøvet elektronik altid viser sig at kunne presses mere end man forestillede sig fra begyndelsen. Når grænsen endelig er nået er der altid et skift, som fx. gløderør til transistor, der gør at udviklingen fortsætter, hvis magthaverne ellers vil tillade det...

I skrivende stund hører jeg i radioen om optøjer i Gazastriben pga. mangel på strøm, som skyldes krigsskader på elværker og skænderier om brændselsaftaler. Udbredelsen af billig teknologi, som vil demokratisere adgangen til den rene energi der kommer fra oven, tror jeg får vidtgående positive konsekvenser for hele verdens befolkning.