Budućnost obnovljive energije

Solar

Pretvaranje sunčeve svjetlosti u električnu energiju događa se na dva načina – solarni fotonapon (PV) ili koncentriranje solarno-termalne energije (CSP). Najčešća metoda, solarni PV, prikuplja sunčevu svjetlost pomoću solarnih panela, pretvara je u električnu energiju i pohranjuje je u baterije za razne namjene.

Zbog smanjenja cijena materijala i napretka u instalacijskim procesima, cijena solarne energije je pala za gotovo 90% u protekloj deceniji, čineći je pristupačnijom i isplativijom.1 Ovo dodatno podstiče sljedeća generacija solarne PV tehnologije koja proizvodi lakši i fleksibilniji, snažniji i efikasniji solarni paneli koji mogu proizvesti električnu energiju čak i tokom perioda slabog sunčevog svjetla.

Proizvodnja solarne energije se oslanja na sisteme za skladištenje energije (ESS) za dosljednu distribuciju—tako da kako se proizvodni kapacitet povećava, sistemi za skladištenje moraju držati korak. Na primjer, tehnologija protočnih baterija se poboljšava kako bi podržala skladištenje energije u mreži. Jeftin, pouzdan i skalabilan oblik ESS, protočne baterije mogu držati stotine megavat sati električne energije s jednim punjenjem. Ovo omogućava komunalnim preduzećima da dugoročno skladište energiju za periode niske ili ne-proizvodnje, pomažući u upravljanju opterećenjem i stvaranju stabilne i otporne električne mreže.

Proširenje ESS mogućnosti postaje sve važnijedekarbonizacijanapori i budućnost čiste energije kako se kapacitet obnovljivih izvora energije širi. Prema Međunarodnoj agenciji za energiju (IEA), samo u 2023. godini obnovljiva energija je povećala svoj globalni kapacitet za 50%, a solarni fotonaponski paneli čine tri četvrtine tog kapaciteta. I u periodu između 2023. do 2028., očekuje se da će kapacitet obnovljive električne energije porasti za 7.300 gigavata uz solarnu PV i korištenje vjetra na kopnu, za koje se očekuje da će se barem udvostručiti u odnosu na trenutne nivoe u Indiji, Brazilu, Evropi i SAD-u do 2028.2.

Vjetar

Ljudi generacijama koriste energiju vjetra za proizvodnju mehaničke i električne energije. Kao čist, održiv i isplativ izvor energije, energija vjetra nudi ogroman potencijal za povećanje tranzicije obnovljive energije širom svijeta uz minimalan uticaj na ekosisteme. Na osnovu predviđanja IEA, očekuje se da će se proizvodnja električne energije iz vjetra više nego udvostručiti na 350 gigavata (GW) do 20283. godine, uz povećanje kineskog tržišta obnovljive energije za 66% samo u 2023.4.

Vjetroturbine su evoluirale od malih, kao što su vjetrenjače za kućnu upotrebu, do komunalnih za vjetroelektrane. Ali neki od najuzbudljivijih razvoja u tehnologiji vjetra su proizvodnja energije vjetra na moru, sa mnogim projektima vjetra na moru koji plove u dublje vode. Velike vjetroelektrane se razvijaju kako bi se iskoristili jači vjetrovi na moru kako bi se potencijalno udvostručili kapacitet energije vjetra na moru. U septembru 2022. godine, Bijela kuća je objavila planove za postavljanje 30 GW plutajuće energije vjetra na moru do 2030. Ova inicijativa bi trebala osigurati 10 miliona više domova čistom energijom, pomoći u smanjenju troškova energije, podržati radna mjesta čiste energije i dodatno smanjiti ovisnost zemlje na fosilna goriva.5

Kako je više čiste energije integrisano u električne mreže, predviđanje proizvodnje obnovljive energije postaje ključno za upravljanje stabilnim, otpornim snabdevanjem električnom energijom.Predviđanje obnovljivih izvora energijeje rješenje zasnovano naAI, senzori,mašinsko učenje,geoprostorni podaci, napredna analitika, najbolji vremenski podaci u klasi i još mnogo toga za generiranje tačnih, dosljednih prognoza za varijabilne obnovljive izvore energije poput vjetra. Preciznije prognoze pomažu operaterima da integrišu više tehnologija obnovljivih izvora energije u električnu mrežu. Oni poboljšavaju njegovu efikasnost i pouzdanost boljim projektovanjem kada treba povećati ili smanjiti proizvodnju, smanjujući operativne troškove. Na primjer, Omega Energiapovećano korištenje obnovljivih izvora putem poboljšanja tačnosti predviđanja—15% za vjetar i 30% za solarnu energiju. Ova poboljšanja su pomogla da se poveća efikasnost održavanja i minimiziraju operativni troškovi.

Hidroenergija

Hidroenergetski sistemi koriste kretanje vode uključujući tok rijeke i potoka, energiju mora i plime, rezervoare i brane za okretanje turbina za proizvodnju električne energije. Prema IEA, hidro će ostati najveći dobavljač čiste energije do 2030. godine sa uzbudljivim novim tehnologijama na horizontu.6

Na primjer, male hidroelektrane koriste mini- i mikro-mreže za pružanje obnovljive energije u ruralnim područjima i područjima gdje veća infrastruktura (kao što su brane) možda nije izvodljiva. Koristeći pumpu, turbinu ili vodeni kotač za pretvaranje prirodnog toka malih rijeka i potoka u električnu energiju, male hidroelektrane obezbjeđuju održivi izvor energije sa minimalnim uticajem na lokalne ekosisteme. U mnogim slučajevima, zajednice se mogu povezati u centraliziranu mrežu i prodati višak proizvedene energije.

Godine 2021., Nacionalna laboratorija za obnovljivu energiju (NREL) postavila je tri turbine napravljene od novog termoplastičnog kompozitnog materijala koji je manje korodivan i koji se više može reciklirati od tradicionalnih materijala u East River u New Yorku. Nove turbine su proizvele istu količinu energije u istom vremenskom periodu kao i njihovi prethodnici, ali bez vidljivih strukturalnih oštećenja.7 Ekstremno ispitivanje stanja je i dalje neophodno, ali ovaj jeftin materijal koji se može reciklirati ima potencijal da revolucionira tržište hidroenergije ako usvojen za široku upotrebu.

Geotermalni

Geotermalne elektrane (velike) i geotermalne toplotne pumpe (GHP) (male) pretvaraju toplotu iz unutrašnjosti Zemlje u električnu energiju koristeći paru ili ugljovodonik. Geotermalna energija je nekada zavisila od lokacije – zahtevala je pristup geotermalnim rezervoarima duboko ispod Zemljine kore. Najnovija istraživanja pomažu da geotermalna energija bude više agnostična za lokaciju.

Poboljšani geotermalni sistemi (EGS) dovode potrebnu vodu ispod površine Zemlje tamo gdje je nema, omogućavajući proizvodnju geotermalne energije na mjestima širom svijeta gdje to ranije nije bilo moguće. A kako se ESG tehnologija razvija, korištenje neiscrpnih zaliha Zemljine topline ima potencijal da obezbijedi neograničene količine čiste, jeftine energije za sve.

Biomasa

Bioenergija se proizvodi iz biomase koja se sastoji od organskog materijala kao što su biljke i alge. Iako se biomasa često osporava kao istinski obnovljiva, današnja bioenergija je izvor energije gotovo nulte emisije.

Razvoj biogoriva, uključujući biodizel i bioetanol, posebno je uzbudljiv. Istraživači u Australiji istražuju pretvaranje organskog materijala u održiva avionska goriva (SAF). Ovo bi moglo pomoći u smanjenju emisije ugljika iz mlaznog goriva do 80%.8 U Sjedinjenim Državama, Ured za bioenergetske tehnologije američkog Ministarstva energetike (DOE) razvija tehnologiju koja će pomoći u smanjenju troškova i uticaja na životnu sredinu proizvodnje bioenergije i bioproizvoda uz poboljšanje njihovog kvaliteta.9

Tehnologija za podršku budućnosti obnovljive energije

Ekonomija čiste energije oslanja se na obnovljive izvore energije koji su osjetljivi na okolišne faktore i kako se sve više uključuje u električne mreže, tehnologija koja pomaže u upravljanju tim rizicima je ključna. IBM Environmental Intelligence može pomoći organizacijama da povećaju otpornost i održivost predviđanjem potencijalnih poremećaja i proaktivnim smanjenjem rizika kroz operacije i proširene lance nabave.

1 Fosilna goriva 'zastarjela' kako cijene solarnih panela padaju(link se nalazi izvan ibm.com), The Independent, 27. septembar 2023.

2 Masivno širenje obnovljivih izvora energije otvara vrata za postizanje globalnog trostrukog cilja postavljenog na COP28(link se nalazi izvan ibm.com), Međunarodna agencija za energiju, 11. januar 2024.

3Vjetar(link se nalazi izvan ibm.com), Međunarodna agencija za energiju, 11. jul 2023.

4Obnovljivi izvori energije—električna energija(link se nalazi izvan ibm.com), Međunarodna agencija za energiju, januar 2024.

5Nove akcije za proširenje američke energije vjetra na moru(link se nalazi izvan ibm.com), Bijela kuća, 15. septembar 2022.

6Hidroelektrična energija(link se nalazi izvan ibm.com), Međunarodna agencija za energiju, 11. jul 2023.

710 značajnih vodoprivrednih dostignuća od 2021(link se nalazi izvan ibm.com), Nacionalna laboratorija za obnovljivu energiju, 18. januar 2022.

8 Napajati budućnost izgrađenu za život(link se nalazi izvan ibm.com), Jet Zero Australia, pristupljeno 11. januara 2024.

9Obnovljivi resursi ugljika(link se nalazi izvan ibm.com), Ured za energetsku efikasnost i obnovljivu energiju, pristupljeno 28. decembra 2023.