Hernubare energieis energie wat uit die aarde se natuurlike hulpbronne geproduseer word, dié wat vinniger aangevul kan word as wat dit verbruik word. Algemene voorbeelde sluit in sonkrag, hidrokrag en windkrag. Die oorskakeling na hierdie hernubare energiebronne is die sleutel tot die stryd teenklimaatsverandering.
Vandag help 'n verskeidenheid aansporings en subsidies om dit makliker te maak vir maatskappye om op hernubare hulpbronne te steun as 'n stabiele bron van krag om die klimaatkrisis te help verlig. Maar die volgende generasie skoon energie verg meer as net aansporing, dit benodig innoverende tegnologie om energiedoeltreffendheid en kragopwekking te verbeter om die wêreld te help bereiknetto-nulemissies.
Sonkrag
Die omskakeling van sonlig na elektriese energie gebeur op twee maniere—sonkragfotovoltaïese (PV) of konsentreer son-termiese krag (CSP). Die mees algemene metode, sonkrag-PV, versamel sonlig met behulp van sonpanele, skakel dit om na elektriese energie en stoor dit in batterye vir 'n verskeidenheid van gebruike.
As gevolg van dalende materiaalpryse en vooruitgang in installasieprosesse, het die koste van sonkrag oor die afgelope dekade byna 90% gedaal, wat dit meer toeganklik en kostedoeltreffend maak.1 Die volgende generasie sonkrag-PV-tegnologie wat ligter produseer, maak dit verder. en meer buigsame, kragtige en doeltreffende sonpanele wat selfs gedurende periodes van min sonlig elektrisiteit kan opwek.
Sonkragopwekking maak staat op energiebergingstelsels (ESS) vir konsekwente verspreiding—soos opwekkingskapasiteit toeneem, moet bergingstelsels tred hou. Byvoorbeeld, vloeibatterytegnologie word verbeter om energieberging op roosterskaal te ondersteun. 'n Laekoste, betroubare en skaalbare vorm van ESS, vloeibatterye kan honderde megawatt-ure se elektrisiteit op 'n enkele lading hou. Dit stel nutsdienste in staat om langtermyn energie te stoor vir periodes van lae of nie-produksie, wat help om vrag te bestuur en 'n stabiele en veerkragtige kragnetwerk te skep.
Die uitbreiding van ESS-vermoëns word toenemend belangrik virontkarboniseringpogings en 'n skoon energie-toekoms namate hernubare kragkapasiteit uitbrei. Volgens die Internasionale Energieagentskap (IEA) het hernubare energie in 2023 alleen sy globale kapasiteit met 50% verhoog, met sonkrag-PV wat driekwart van daardie kapasiteit uitmaak. En in die tydperk tussen 2023 en 2028 sal hernubare elektrisiteitskapasiteit na verwagting met 7 300 gigawatt groei met sonkrag-PV en aanlandige windverbruik wat na verwagting tot 2028 ten minste verdubbel bo huidige vlakke in Indië, Brasilië, Europa en die VSA.
Wind
Mense gebruik al generasies lank windkrag om meganiese en elektriese energie op te wek. As 'n skoon, volhoubare en koste-effektiewe bron van krag, bied windenergie geweldige potensiaal om die hernubare energie-oorgang regoor die wêreld te verhoog met minimale impak op ekosisteme. Gebaseer op die IEA-voorspelling, word verwag dat windkragopwekking meer as verdubbel tot 350 gigawatt (GW) teen 20283 met China se mark vir hernubare energie wat in 2023 alleen met 66% sal toeneem.4
Windturbines het ontwikkel van kleinskaalse, soos windpompe vir huishoudelike gebruik, tot nutskaal vir windplase. Maar sommige van die opwindendste ontwikkelings in windtegnologie is in aflandige windkragopwekking, met baie aflandige windprojekte wat na dieper waters navigeer. Grootskaalse windplase word ontwikkel om sterker aflandige winde in te span om potensieel aflandige windkragkapasiteit te verdubbel. In September 2022 het die Withuis planne aangekondig om 30 GW drywende aflandige windkrag teen 2030 te ontplooi. Hierdie inisiatief is ingestel om 10 miljoen meer huise van skoon energie te voorsien, energiekoste te help verlaag, skoon energie werk te ondersteun en die land se afhanklikheid verder te verminder op fossielbrandstowwe.5
Namate meer skoon energie in kragnetwerke geïntegreer word, word die voorspelling van hernubare energieproduksie noodsaaklik om 'n stabiele, veerkragtige elektriese toevoer te bestuur.Hernubare voorspellingis 'n oplossing gebou opAI, sensors,masjienleer,georuimtelike data, gevorderde analise, beste-in-klas weerdata en meer om akkurate, konsekwente voorspellings vir veranderlike hernubare energiebronne soos wind te genereer. Meer presiese voorspellings help operateurs om meer hernubare energietegnologieë in die elektrisiteitsnetwerk te integreer. Hulle verbeter die doeltreffendheid en betroubaarheid daarvan deur beter te projekteer wanneer om produksie op of af te verhoog, wat bedryfskoste verminder. Byvoorbeeld, Omega Energiaverhoogde gebruik van hernubare energie deur voorspelling akkuraatheid te verbeter—15% vir wind en 30% vir sonkrag. Hierdie verbeterings het gehelp om instandhoudingsdoeltreffendheid te verhoog en bedryfskoste te verminder.
Waterkrag
Waterkrag-energiestelsels gebruik waterbeweging, insluitend rivier- en stroomvloei, see- en gety-energie, reservoirs en damme om turbines te laat draai om elektrisiteit op te wek. Volgens die IEA sal hidro tot 2030 die grootste verskaffer van skoon energie bly met opwindende nuwe tegnologie op die horison.6
Kleinskaalse hidro gebruik byvoorbeeld mini- en mikro-netwerke om hernubare energie te verskaf aan landelike gebiede en gebiede waar groter infrastruktuur (soos damme) dalk nie haalbaar is nie. Deur ’n pomp, turbine of waterwiel te gebruik om die natuurlike vloei van klein riviere en strome in elektrisiteit om te skakel, verskaf kleinskaalse hidro ’n volhoubare energiebron met minimale impak op plaaslike ekosisteme. In baie gevalle kan gemeenskappe by 'n gesentraliseerde netwerk aansluit en oortollige krag wat geproduseer word, terugverkoop.
In 2021 het die National Renewable Energy Laboratory (NREL) drie turbines gemaak van 'n nuwe termoplastiese saamgestelde materiaal wat minder korrodeerbaar en meer herwinbaar is as tradisionele materiale in New York City se Oosrivier geplaas. Die nuwe turbines het dieselfde hoeveelheid energie in dieselfde hoeveelheid tyd as hul voorgangers opgewek, maar met geen waarneembare strukturele skade nie.7 Uiterste toestandstoetsing is steeds nodig, maar hierdie laekoste, herwinbare materiaal het die potensiaal om die hidrokragmark te revolusioneer as aangeneem vir wydverspreide gebruik.
Geotermiese
Geotermiese kragsentrales (grootskaalse) en geotermiese hittepompe (GHP's) (kleinskaalse) skakel hitte van die Aarde se binneste om in elektrisiteit deur gebruik te maak van stoom of koolwaterstof. Geotermiese energie was eens liggingafhanklik—wat toegang tot geotermiese reservoirs diep onder die aardkors vereis het. Die jongste navorsing help om geotermiese omgewing meer agnosties te maak.
Verbeterde geotermiese stelsels (EGS) bring die nodige water van onder die aarde se oppervlak na waar dit nie is nie, wat geotermiese energieproduksie moontlik maak op plekke regoor die wêreld waar dit voorheen nie moontlik was nie. En soos ESG-tegnologie ontwikkel, het die benutting van die aarde se onuitputlike voorraad hitte die potensiaal om onbeperkte hoeveelhede skoon, laekoste-energie vir almal te voorsien.
Biomassa
Bio-energie word gegenereer uit biomassa wat bestaan uit organiese materiaal soos plante en alge. Alhoewel biomassa dikwels as werklik hernubaar betwis word, is vandag se bio-energie 'n byna nul-emissiebron van energie.
Ontwikkelings in biobrandstof insluitend biodiesel en bio-etanol is besonder opwindend. Navorsers in Australië ondersoek die omskakeling van organiese materiaal in volhoubare lugvaartbrandstowwe (SAF). Dit kan help om vliegtuigbrandstof-koolstofvrystellings met tot 80% te verminder.8 Stateside, die Amerikaanse departement van energie (DOE) se kantoor vir bio-energietegnologieë (BETO) ontwikkel tegnologie om te help om die koste en omgewingsimpakte van bio-energie en bioprodukproduksie te verminder, terwyl dit verbeter word. kwaliteit.9
Tegnologie om die toekoms van hernubare energie te ondersteun
’n Skoon energie-ekonomie maak staat op hernubare energiebronne wat kwesbaar is vir omgewingsfaktore en namate meer in kragnetwerke geïnkorporeer word, is tegnologie om daardie risiko's te help bestuur van kardinale belang. IBM Environmental Intelligence kan organisasies help om veerkragtigheid en volhoubaarheid 'n hupstoot te gee deur potensiële ontwrigtings te antisipeer en risiko proaktief deur bedrywighede en uitgebreide voorsieningskettings te verminder.
1 Fossielbrandstowwe raak 'verouderd' namate sonpaneelpryse daal(skakel is buite ibm.com), The Independent, 27 September 2023.
2 Massiewe uitbreiding van hernubare krag maak die deur oop vir die bereiking van die wêreldwye verdriedubbelingdoelwit wat op COP28 gestel is(skakel is buite ibm.com), Internasionale Energieagentskap, 11 Januarie 2024.
3Wind(skakel is buite ibm.com), Internasionale Energieagentskap, 11 Julie 2023.
4Hernubare energie—Elektrisiteit(skakel is buite ibm.com), Internasionale Energieagentskap, Januarie 2024.
5Nuwe aksies om Amerikaanse windenergie uit te brei(skakel is buite ibm.com), The White House, 15 September 2022.
6Hidro-elektrisiteit(skakel is buite ibm.com), Internasionale Energieagentskap, 11 Julie 2023.
710 beduidende waterkragprestasies vanaf 2021(skakel is buite ibm.com), Nasionale Hernubare Energie Laboratorium, 18 Januarie 2022.
8 Om 'n toekoms aan te dryf wat vir lewe gebou is(skakel is buite ibm.com), Jet Zero Australia, verkry op 11 Januarie 2024.
9Hernubare koolstofbronne(skakel is buite ibm.com), Kantoor vir Energiedoeltreffendheid en Hernubare Energie, verkry op 28 Desember 2023.
Postyd: 31 Oktober 2024