Den härligaste tiden på året kan vara riktigt hård i plånboken. Det är presentköpet, resekostnaderna och enstaka höjningar av julgranar. Yuletides elräkningar är en speciell källa till fruktan för många familjer, särskilt de som går all-out på sina ljusdisplayer.

Men i december 2017, några verktygsanvändare i Tyskland fick en välkommen strumpstoppare. På grund av landets infrastruktur för ren energi det fanns elöverskott större delen av julafton och en del av juldagen. Så, tack vare grön kraft, människor fick mer eller mindre betalt för att använda el under semestern.

Vad hände? Var det ett julmirakel? Knappast. Faktiskt, under de senaste åren, den här typen av saker har blivit en halvregelbunden förekomst i Deutschland.

Höga mål

Under de senaste två decennierna har den tyska regeringen har vidtagit starka åtgärder för att stimulera användningen av förnybar energi. År 2040, nationen planerar att minska sina utsläpp av växthusgaser med 70 procent (i förhållande till de nivåer de låg på år 1990). För att uttrycka det milt, Detta är ett ambitiöst mål - ett som komplicerades av Tysklands beslut från 2011 att börja fasa ut kärnkraften.

För att hjälpa till att uppfylla sina koldioxidavtryckslösningar, regeringen har delat ut ungefär 180 miljarder euro-eller ungefär 222 miljarder dollar-i subventioner för förnybar energi sedan 2000. En intressant bieffekt av detta är så kallade "negativa priser".

Ibland, elpriset i Tyskland sjunker under noll. När det inträffar (som det gjorde på julen 2017), producenterna av elkraft betalar vissa konsumenter för att använda verktyget.

Nätlåst

Just nu, förnybar energi som sol- och vindkraft ger 35 procent av Tysklands kraft. Under tiden, kol och kärnkraftverk används fortfarande. Dessa anläggningar delar alla samma elnät, som är systemet som transporterar el från anläggningar till användare.

Och däri ligger frågan. Priserna på el på den tyska marknaden bestäms av utbud och efterfrågan. På elnäten, den elektriska effekten måste också matcha efterfrågan på effekt. Problemet är, efterfrågan på makt varierar alltid. Under dagen, människor använder mer el än de gör sent på kvällen. Likaså, strömförbrukningen minskar på helger och helgdagar, när fabriker stängs och kontorsbyggnader lämnas.

Om ett elnät inte distribuerar tillräckligt med el under en timme med hög efterfrågan, strömavbrott kan uppstå. Men vad händer när situationen är omvänd? Med andra ord, tänk om det finns mer el på nätet än vad folk behöver?

Väl, i en perfekt värld, att extra ström skulle lagras för senare användning. Tyvärr, det är inte alltid möjligt. "Lagringstekniken är ännu inte tillräckligt avancerad för att lagra stora mängder el, oavsett om elen kommer från förnybar energi eller andra källor, "energipolitisk expert och docent vid Indiana University Sanya Carley, Ph.D. berättade för oss via e -post. Hon fortsatte med att förklara att "vattenlagring [teknik] ... där vatten flyttas från en låg reservoar under tider med hög elförsörjning och låg efterfrågan, och sedan släppas under tider med hög efterfrågan och lågt utbud "är ett lovande alternativ. Men sådana faciliteter kräver specifika uppsättningar geografiska förhållanden - och för detta ändamål, Tysklands fysiska layout är mindre än idealisk.

En grön komplikation

Renewables presenterar ytterligare ett jokertecken. Av sin natur, sol- och vindkraft har utgångar som fluktuerar i enlighet med väderförhållandena. Tack vare förnybar energi, därför, det tyska nätet får ibland mycket extra el under låga efterfrågan.

Du kanske undrar varför de traditionella kraftverken (dvs. kol och kärnkraft) inte bara minskar deras effekt för att kompensera för plötsliga tillströmningar av grön energi till nätet. Enligt Scott Burger, en forskare vid MIT:s Electric Power Systems Center, denna strategi är inte alltid vettig. I ett e -postutbyte, han påpekar att dessa traditionella kraftverk tenderar att ha "långa nedtrappningsperioder ... och långa rampperioder".

I vissa fall, det kan ta dem åtta timmar eller mer att stänga av helt. Sedan, processen med att starta om igen kan ta ytterligare åtta timmar. Oftare än sällan, att gå igenom det krånglet är helt enkelt inte värt det, särskilt med tanke på det faktum att leveranssteg som produceras av förnybara energikällor tenderar att vara kortlivade.

Så när grön kraft överbelastar nätet, det billigaste alternativet för Tysklands elproducenter är att betala folk för att använda den extra juicen. Tyskland kan också exportera sin överskottsel till grannländerna för att balansera marknaden.

OK, Så vem fick betalt?

Vid vissa punkter på julafton och juldagen 2017, ägarna till fabriker och andra anläggningar som förbrukar el i stora mängder fick upp till 50 euro (cirka 60 dollar) eller mer per megawattimme. Men konsumenterna tjänar inte mycket på dessa negativa priser; det beror på att bara ungefär en femtedel av deras energiräkningar kommer från energikostnaden-resten består av skatter, avgifter och avgifter för att använda nätet.

Förresten, detta var inte en isolerad händelse. År 2017, Tyskland upplevde negativa elpriser vid mer än 100 separata tillfällen. Och det är inte bara begränsat till landet med bratwurst och kringlor. Belgien, Frankrike, Schweiz och Storbritannien har också fått hantera det också. Förhoppningsvis, eftersom förnybar energi fortsätter att växa i popularitet - och i takt med att lagringstekniken förbättras - kommer Europas nät att bli bättre på att hantera de mer inkonsekventa aspekterna av grön energi.

Enligt US Department of Energy, det genomsnittliga vindkraftverket står över 82 fot (270 meter) högt - och deras blad är vanligtvis cirka 170 fot (51 meter) långa.