Будучыня аднаўляльных крыніц энергіі

Сонечная

Пераўтварэнне сонечнага святла ў электрычную энергію адбываецца двума спосабамі - сонечная фотаэлектрыка (PV) або канцэнтрацыя сонечна-цеплавой энергіі (CSP). Найбольш распаўсюджаны метад, сонечная фотаэлектрыка, збірае сонечнае святло з дапамогай сонечных панэляў, пераўтварае яго ў электрычную энергію і захоўвае ў батарэях для розных мэтаў.

З-за зніжэння коштаў на матэрыялы і прагрэсу ў працэсах мантажу кошт сонечнай энергіі знізіўся амаль на 90% за апошняе дзесяцігоддзе, што зрабіла яе больш даступнай і эканамічна эфектыўнай. і больш гнуткія, магутныя і эфектыўныя сонечныя панэлі, якія могуць выпрацоўваць электрычнасць нават у перыяды нізкага сонечнага святла.

Выпрацоўка сонечнай энергіі абапіраецца на сістэмы назапашвання энергіі (ESS) для паслядоўнага размеркавання, таму, калі магутнасць выпрацоўкі павялічваецца, сістэмы назапашвання павінны ісці ў нагу. Напрыклад, тэхналогія праточнай батарэі ўдасканальваецца для падтрымкі назапашвання энергіі ў маштабе сеткі. Недарагая, надзейная і маштабуемая форма ESS, праточныя батарэі могуць утрымліваць сотні мегават-гадзін электраэнергіі на адной зарадцы. Гэта дазваляе камунальным службам назапашваць энергію ў доўгатэрміновай перспектыве на перыяды нізкай або адсутнасці вытворчасці, дапамагаючы кіраваць нагрузкай і ствараць стабільную і ўстойлівую электрасетку.

Пашырэнне магчымасцей ESS становіцца ўсё больш важнымдэкарбанізацыянамаганняў і чыстай энергетычнай будучыні па меры павелічэння магутнасці аднаўляльных крыніц энергіі. Па дадзеных Міжнароднага энергетычнага агенцтва (МЭА), толькі ў 2023 годзе аднаўляльныя крыніцы энергіі павялічылі сваю глабальную магутнасць на 50%, прычым сонечная фотаэлектрыка складае тры чвэрці гэтай магутнасці. Чакаецца, што ў перыяд з 2023 па 2028 год магутнасці аднаўляльнай электраэнергіі вырастуць на 7300 гігават, а выкарыстанне сонечнай фотаэлектрыкі і берагавога ветру павялічыцца як мінімум удвая ў параўнанні з цяперашнім узроўнем у Індыі, Бразіліі, Еўропе і ЗША да 2028 года.2

Вецер

На працягу многіх пакаленняў людзі выкарыстоўваюць энергію ветру для атрымання механічнай і электрычнай энергіі. З'яўляючыся чыстай, устойлівай і эканамічна эфектыўнай крыніцай энергіі, энергія ветру прапануе велізарны патэнцыял для павелічэння пераходу аднаўляльнай энергіі па ўсім свеце з мінімальным уздзеяннем на экасістэмы. Згодна з прагнозам МЭА, чакаецца, што выпрацоўка электраэнергіі ветрам павялічыцца больш чым у два разы да 350 гігават (ГВт) да 2028 г.3, пры гэтым рынак аднаўляльнай энергіі ў Кітаі вырасце на 66% толькі ў 2023 г.4.

Ветраныя турбіны эвалюцыянавалі ад малых, такіх як ветракі для хатняга выкарыстання, да камунальных для ветравых электрастанцый. Але некаторыя з самых цікавых распрацовак у галіне ветравой тэхнікі звязаны з афшорнай ветраэнергетыкай, прычым многія афшорныя ветраэнергетычныя праекты накіроўваюцца ў больш глыбокія воды. Маштабныя ветраныя электрастанцыі распрацоўваюцца, каб выкарыстаць мацнейшы марскі вецер, каб патэнцыяльна падвоіць магутнасць афшорнай ветраэнергетыкі. У верасні 2022 года Белы дом абвясціў аб планах разгарнуць 30 ГВт плывучай афшорнай ветраэнергетыкі да 2030 года. Гэтая ініцыятыва павінна забяспечыць яшчэ 10 мільёнаў дамоў чыстай энергіяй, знізіць выдаткі на энергію, падтрымаць працоўныя месцы ў галіне чыстай энергіі і яшчэ больш знізіць залежнасць краіны ад на выкапнёвым паліве.5

Па меры інтэграцыі больш чыстай энергіі ў электрасеткі прагназаванне вытворчасці энергіі з аднаўляльных крыніц становіцца вырашальным для стабільнага і ўстойлівага электразабеспячэння.Прагназаванне аднаўляльных крыніц энергіігэта рашэнне, пабудаванае наAI, датчыкі,машыннае навучанне,геапрасторавыя дадзеныя, пашыраная аналітыка, лепшыя ў сваім класе даныя аб надвор'і і многае іншае для стварэння дакладных і паслядоўных прагнозаў для зменных аднаўляльных крыніц энергіі, такіх як вецер. Больш дакладныя прагнозы дапамагаюць аператарам інтэграваць больш тэхналогій аднаўляльнай энергіі ў электрычную сетку. Яны павышаюць яго эфектыўнасць і надзейнасць, лепш прагназуючы, калі трэба павялічваць або зніжаць вытворчасць, зніжаючы эксплуатацыйныя выдаткі. Напрыклад, Omega Energiaпавелічэнне выкарыстання аднаўляльных крыніц энергіі за кошт павышэння дакладнасці прагназавання—15% для ветру і 30% для сонца. Гэтыя паляпшэнні дапамаглі павысіць эфектыўнасць абслугоўвання і мінімізаваць эксплуатацыйныя выдаткі.

Гідраэнергетыка

Гідраэнергетычныя сістэмы выкарыстоўваюць рух вады, уключаючы цячэнне рэк і ручаёў, энергію мора і прыліваў, вадасховішчаў і плацін для кручэння турбін для вытворчасці электраэнергіі. Па дадзеных МЭА, гідраэнергетыка застанецца найбуйнейшым пастаўшчыком чыстай энергіі да 2030 года з новымі захапляльнымі тэхналогіямі на гарызонце.6

Напрыклад, малыя ГЭС выкарыстоўваюць міні- і мікрасеткі для забеспячэння аднаўляльнай энергіяй сельскай мясцовасці і раёнаў, дзе больш буйная інфраструктура (напрыклад, плаціны) можа быць немагчымай. Выкарыстоўваючы помпа, турбіну або вадзяное кола для пераўтварэння натуральнага патоку малых рэк і ручаёў у электрычнасць, малая гідраэнергетыка забяспечвае ўстойлівую крыніцу энергіі з мінімальным уздзеяннем на мясцовыя экасістэмы. У многіх выпадках суполкі могуць падключацца да цэнтралізаванай сеткі і прадаваць лішкі вырабленай энергіі.

У 2021 годзе Нацыянальная лабараторыя аднаўляльных крыніц энергіі (NREL) паставіла ў Іст-Рывер у Нью-Ёрку тры турбіны, зробленыя з новага тэрмапластычнага кампазітнага матэрыялу, які менш паддаецца карозіі і лепш перапрацоўваецца, чым традыцыйныя матэрыялы. Новыя турбіны выпрацоўвалі такую ​​ж колькасць энергіі за той жа прамежак часу, што і іх папярэднікі, але без прыкметных структурных пашкоджанняў.7 Экстрэмальныя выпрабаванні па-ранейшаму неабходныя, але гэты недарагі матэрыял, які можна перапрацоўваць, можа зрабіць рэвалюцыю на рынку гідраэнергетыкі, калі прыняты для шырокага выкарыстання.

Геатэрмальная

Геатэрмальныя электрастанцыі (буйнамаштабныя) і геатэрмальныя цеплавыя помпы (GHP) (дробнамаштабныя) пераўтвараюць цяпло з нетраў Зямлі ў электрычнасць з дапамогай пары або вуглевадародаў. Калісьці геатэрмальная энергія залежала ад месцазнаходжання - патрабаваўся доступ да геатэрмальных рэзервуараў глыбока пад зямной карой. Апошнія даследаванні дапамагаюць зрабіць геатэрмальную энергетыку больш незалежнай ад месцазнаходжання.

Удасканаленыя геатэрмальныя сістэмы (EGS) дастаўляюць неабходную ваду з-пад паверхні Зямлі туды, дзе яе няма, дазваляючы вырабляць геатэрмальную энергію ў тых месцах па ўсім свеце, дзе раней гэта было немагчыма. І па меры развіцця тэхналогіі ESG выкарыстанне невычэрпных запасаў цяпла Зямлі можа забяспечыць бязмежную колькасць чыстай і недарагой энергіі для ўсіх.

Біямаса

Біяэнергія выпрацоўваецца з біямасы, якая складаецца з арганічных матэрыялаў, такіх як расліны і водарасці. Хоць біямасу часта аспрэчваюць як сапраўды аднаўляльную, сённяшняя біяэнергія з'яўляецца крыніцай энергіі з амаль нулявым узроўнем выкідаў.

Распрацоўкі ў галіне біяпаліва, уключаючы біядызель і біяэтанол, асабліва цікавыя. Даследчыкі ў Аўстраліі даследуюць пераўтварэнне арганічных матэрыялаў у ўстойлівае авіяцыйнае паліва (SAF). Гэта можа дапамагчы скараціць выкіды вугляроду ад рэактыўнага паліва да 80 %.8 У штаце Упраўленне па біяэнергетычных тэхналогіях (BETO) Міністэрства энергетыкі ЗША (DOE) распрацоўвае тэхналогію, якая дапамагае знізіць выдаткі і ўздзеянне на навакольнае асяроддзе вытворчасці біяэнергіі і біяпрадуктаў, адначасова паляпшаючы іх якасць.9

Тэхналогіі для падтрымкі будучыні аднаўляльных крыніц энергіі

Эканоміка чыстай энергіі абапіраецца на аднаўляльныя крыніцы энергіі, уразлівыя да ўздзеяння фактараў навакольнага асяроддзя, і па меры ўключэння большай колькасці ў электрасеткі тэхналогіі, якія дапамагаюць кіраваць гэтымі рызыкамі, маюць вырашальнае значэнне. IBM Environmental Intelligence можа дапамагчы арганізацыям павысіць устойлівасць і ўстойлівасць шляхам прагназавання патэнцыйных збояў і актыўнага зніжэння рызык на працягу аперацый і пашыраных ланцугоў паставак.

1 Выкапнёвае паліва «старэе» па меры рэзкага падзення коштаў на сонечныя батарэі(спасылка знаходзіцца па-за межамі ibm.com), The Independent, 27 верасня 2023 г.

2 Маштабнае пашырэнне аднаўляльных крыніц энергіі адкрывае шлях да дасягнення глабальнай мэты патроення, пастаўленай на COP28(спасылка знаходзіцца па-за межамі ibm.com), Міжнароднае энергетычнае агенцтва, 11 студзеня 2024 г.

3Вецер(спасылка знаходзіцца па-за межамі ibm.com), Міжнароднае энергетычнае агенцтва, 11 ліпеня 2023 г.

4Аднаўляльныя крыніцы энергіі — электрычнасць(спасылка знаходзіцца па-за межамі ibm.com), Міжнароднае энергетычнае агенцтва, студзень 2024 г.

5Новыя дзеянні па пашырэнні афшорнай ветраэнергетыкі ЗША(спасылка размешчана па-за ibm.com), Белы дом, 15 верасня 2022 г.

6Гідраэлектраэнергія(спасылка знаходзіцца па-за межамі ibm.com), Міжнароднае энергетычнае агенцтва, 11 ліпеня 2023 г.

710 важных дасягненняў воднай энергіі з 2021 года(спасылка знаходзіцца па-за межамі ibm.com), Нацыянальная лабараторыя аднаўляльных крыніц энергіі, 18 студзеня 2022 г.

8 Каб забяспечыць будучыню, пабудаваную на ўсё жыццё(спасылка знаходзіцца па-за межамі ibm.com), Jet Zero Australia, доступ 11 студзеня 2024 г.

9Аднаўляльныя вугляродныя рэсурсы(спасылка знаходзіцца па-за межамі ibm.com), Упраўленне па энергаэфектыўнасці і аднаўляльных крыніцах энергіі, доступ 28 снежня 2023 г.