Бъдещето на възобновяемата енергия

Слънчева

Преобразуването на слънчевата светлина в електрическа енергия се случва по два начина - слънчеви фотоволтаици (PV) или концентриране на слънчева топлинна енергия (CSP). Най-разпространеният метод, слънчевата PV, събира слънчева светлина с помощта на слънчеви панели, преобразува я в електрическа енергия и я съхранява в батерии за различни приложения.

Поради намаляващите цени на материалите и напредъка в инсталационните процеси, цената на слънчевата енергия е спаднала с почти 90% през последното десетилетие, което я прави по-достъпна и рентабилна.1 Следващото поколение слънчева PV технология, която произвежда по-леки и по-гъвкави, мощни и ефективни слънчеви панели, които могат да генерират електричество дори в периоди на слаба слънчева светлина.

Производството на слънчева енергия разчита на системи за съхранение на енергия (ESS) за последователно разпределение - така че с нарастването на производствения капацитет системите за съхранение трябва да вървят в крак. Например, технологията на поточните батерии се подобрява, за да поддържа съхранение на енергия в мрежов мащаб. Евтина, надеждна и мащабируема форма на ESS, поточните батерии могат да държат стотици мегаватчаса електроенергия с едно зареждане. Това позволява на комуналните услуги да съхраняват енергия в дългосрочен план за периоди на ниско или непроизводство, помагайки за управление на натоварването и създаване на стабилна и устойчива електроенергийна мрежа.

Разширяването на възможностите на ESS става все по-важно задекарбонизацияусилия и бъдеще с чиста енергия, тъй като капацитетът за възобновяема енергия се разширява. Според Международната агенция по енергетика (IEA) само през 2023 г. възобновяемата енергия е увеличила глобалния си капацитет с 50%, като слънчевата фотоволтаична енергия съставлява три четвърти от този капацитет. А в периода между 2023 г. и 2028 г. се очаква капацитетът за възобновяема електроенергия да нарасне със 7300 гигавата със слънчева фотоволтаична енергия и използването на вятърна енергия на сушата се очаква поне да се удвои спрямо сегашните нива в Индия, Бразилия, Европа и САЩ до 2028 г.2

Вятър

Хората са използвали вятърна енергия за генериране на механична и електрическа енергия от поколения. Като чист, устойчив и рентабилен източник на енергия, вятърната енергия предлага огромен потенциал за увеличаване на прехода към възобновяема енергия по целия свят с минимално въздействие върху екосистемите. Въз основа на прогнозата на МАЕ производството на вятърна електроенергия се очаква да се удвои до 350 гигавата (GW) до 2028 г.3, като пазарът на възобновяема енергия в Китай се увеличи с 66% само през 2023 г.4.

Вятърните турбини са еволюирали от малки, като вятърни мелници за домакинска употреба, до комунални за вятърни паркове. Но някои от най-вълнуващите разработки във вятърната технология са в производството на офшорна вятърна енергия, като много офшорни вятърни проекти се насочват към по-дълбоки води. Разработват се мащабни вятърни паркове, за да се използват по-силните офшорни ветрове за потенциално удвояване на капацитета на офшорната вятърна енергия. През септември 2022 г. Белият дом обяви планове за разполагане на 30 GW плаваща офшорна вятърна енергия до 2030 г. Тази инициатива е предназначена да осигури на 10 милиона повече домове с чиста енергия, да спомогне за намаляване на енергийните разходи, да подпомогне работните места за чиста енергия и допълнително да намали зависимостта на страната от на изкопаеми горива.5

Тъй като повече чиста енергия се интегрира в електрическите мрежи, прогнозирането на производството на енергия от възобновяеми източници става от решаващо значение за управлението на стабилно, устойчиво електроснабдяване.Прогнозиране на ВЕИе решение, изградено върхуAI, сензори,машинно обучение,геопространствени данни, усъвършенствани анализи, най-добрите в класа метеорологични данни и други за генериране на точни, последователни прогнози за променливи възобновяеми енергийни ресурси като вятъра. По-точните прогнози помагат на операторите да интегрират повече технологии за възобновяема енергия в електрическата мрежа. Те подобряват неговата ефективност и надеждност чрез по-добро проектиране кога да се увеличи или намали производството, намалявайки оперативните разходи. Например Omega Energiaувеличено използване на възобновяеми енергийни източници чрез подобряване на точността на прогнозиране—15% за вятър и 30% за слънчева енергия. Тези подобрения спомогнаха за повишаване на ефективността на поддръжката и минимизиране на оперативните разходи.

Хидроенергия

Хидроенергийните системи използват движението на водата, включително течение на реки и потоци, морска енергия и енергия от приливи и отливи, резервоари и язовири за въртене на турбини за генериране на електричество. Според IEA водноелектрическите централи ще останат най-големият доставчик на чиста енергия до 2030 г. с вълнуващи нови технологии на хоризонта.6

Например малките водноелектрически централи използват мини- и микро-мрежи, за да осигурят възобновяема енергия в селските райони и районите, където по-голямата инфраструктура (като язовири) може да не е осъществима. Използвайки помпа, турбина или водно колело за преобразуване на естествения поток от малки реки и потоци в електричество, малката водна централа осигурява устойчив източник на енергия с минимално въздействие върху местните екосистеми. В много случаи общностите могат да се свържат в централизирана мрежа и да продават обратно излишната произведена енергия.

През 2021 г. Националната лаборатория за възобновяема енергия (NREL) постави три турбини, изработени от нов термопластичен композитен материал, който е по-малко корозионен и по-рециклируем от традиционните материали в Ийст Ривър в Ню Йорк. Новите турбини генерираха същото количество енергия за същия период от време като своите предшественици, но без забележими структурни повреди.7 Тестването при екстремни условия все още е необходимо, но този евтин, рециклируем материал има потенциала да революционизира пазара на хидроенергия, ако приети за широко използване.

Геотермална

Геотермалните електроцентрали (големи) и геотермалните термопомпи (GHP) (малки) преобразуват топлината от вътрешността на Земята в електричество с помощта на пара или въглеводороди. Геотермалната енергия някога е била зависима от местоположението – изисквайки достъп до геотермални резервоари дълбоко под земната кора. Най-новите изследвания помагат геотермалната енергия да стане по-независима от местоположението.

Подобрените геотермални системи (EGS) пренасят необходимата вода от под повърхността на Земята там, където я няма, като позволяват производството на геотермална енергия на места по света, където преди това не е било възможно. И тъй като технологията ESG се развива, използването на неизчерпаеми запаси от топлина на Земята има потенциала да осигури неограничени количества чиста енергия на ниска цена за всички.

биомаса

Биоенергията се генерира от биомаса, която се състои от органичен материал като растения и водорасли. Въпреки че биомасата често се оспорва като наистина възобновяема, днешната биоенергия е източник на енергия с почти нулеви емисии.

Развитието на биогоривата, включително биодизел и биоетанол, е особено вълнуващо. Изследователи в Австралия изследват превръщането на органичния материал в устойчиви авиационни горива (SAF). Това може да помогне за намаляване на въглеродните емисии от реактивното гориво с до 80%.8 В Щатите Службата за биоенергийни технологии (BETO) на Министерството на енергетиката на САЩ (DOE) разработва технология, която да помогне за намаляване на разходите и въздействието върху околната среда от производството на биоенергия и биопродукти, като същевременно подобрява техните качество.9

Технология в подкрепа на бъдещето на възобновяемата енергия

Икономиката на чиста енергия разчита на възобновяеми енергийни източници, които са уязвими към факторите на околната среда и тъй като все повече се включват в електрическите мрежи, технологията, която помага за управлението на тези рискове, е от решаващо значение. IBM Environmental Intelligence може да помогне на организациите да повишат устойчивостта и устойчивостта чрез предвиждане на потенциални прекъсвания и проактивно намаляване на риска в операциите и разширените вериги на доставки.

1 Изкопаемите горива „остаряват“, тъй като цените на слънчевите панели рязко падат(връзката се намира извън ibm.com), The Independent, 27 септември 2023 г.

2 Мащабното разширяване на възобновяемата енергия отваря врати за постигане на целта за глобално утрояване, поставена на COP28(връзката се намира извън ibm.com), Международна енергийна агенция, 11 януари 2024 г.

3Вятър(връзката се намира извън ibm.com), Международна енергийна агенция, 11 юли 2023 г.

4Възобновяеми източници - електричество(връзката се намира извън ibm.com), Международна енергийна агенция, януари 2024 г.

5Нови действия за разширяване на офшорната вятърна енергия на САЩ(връзката се намира извън ibm.com), Белият дом, 15 септември 2022 г.

6Водноелектрическа енергия(връзката се намира извън ibm.com), Международна енергийна агенция, 11 юли 2023 г.

710 значими постижения на водната енергия от 2021 г(връзката се намира извън ibm.com), Национална лаборатория за възобновяема енергия, 18 януари 2022 г.

8 За захранване на бъдеще, изградено за цял живот(връзката се намира извън ibm.com), Jet Zero Australia, достъп на 11 януари 2024 г.

9Възобновяеми въглеродни ресурси(връзката се намира извън ibm.com), Служба за енергийна ефективност и възобновяема енергия, достъп на 28 декември 2023 г.