El futur de les energies renovables

Solar

La conversió de la llum solar en energia elèctrica es fa de dues maneres: solar fotovoltaica (PV) o concentrant l'energia solar tèrmica (CSP). El mètode més comú, la fotovoltaica solar, recull la llum solar mitjançant plaques solars, la converteix en energia elèctrica i l'emmagatzema en bateries per a diversos usos.

A causa de la disminució dels preus dels materials i dels avenços en els processos d'instal·lació, el cost de l'energia solar s'ha reduït gairebé un 90% durant l'última dècada, fent-la més accessible i rendible.1 La propera generació de tecnologia solar fotovoltaica està produint més lleugeres. i plaques solars més flexibles, potents i eficients que poden generar electricitat fins i tot durant els períodes de poca llum solar.

La generació d'energia solar depèn dels sistemes d'emmagatzematge d'energia (ESS) per a una distribució coherent, de manera que a mesura que augmenta la capacitat de generació, els sistemes d'emmagatzematge han de seguir el ritme. Per exemple, s'està millorant la tecnologia de bateries de flux per donar suport a l'emmagatzematge d'energia a escala de xarxa. Una forma de baix cost, fiable i escalable d'ESS, les bateries de flux poden contenir centenars de megawatts-hora d'electricitat amb una sola càrrega. Això permet als serveis públics emmagatzemar energia a llarg termini durant períodes de baixa o no producció, ajudant a gestionar la càrrega i crear una xarxa elèctrica estable i resistent.

Ampliar les capacitats de l'ESS és cada cop més importantdescarbonitzacióesforços i un futur d'energia neta a mesura que s'amplia la capacitat d'energia renovable. Segons l'Agència Internacional de l'Energia (IEA), només l'any 2023, les energies renovables van augmentar la seva capacitat global en un 50%, amb la solar fotovoltaica que representava les tres quartes parts d'aquesta capacitat. I en el període comprès entre el 2023 i el 2028, s'espera que la capacitat d'electricitat renovable creixi en 7.300 gigawatts amb l'ús d'energia solar fotovoltaica i eòlica terrestre com a mínim es dupliqui amb els nivells actuals a l'Índia, el Brasil, Europa i els EUA fins al 2028.2

Vent

Els humans han estat utilitzant l'energia eòlica per generar energia mecànica i elèctrica durant generacions. Com a font d'energia neta, sostenible i rendible, l'energia eòlica ofereix un potencial immens per augmentar la transició a les energies renovables a tot el món amb un impacte mínim als ecosistemes. Segons el pronòstic de l'IEA, s'espera que la generació d'electricitat eòlica es dupliqui més que 350 gigawatts (GW) l'any 20283 i el mercat d'energies renovables de la Xina augmentarà un 66% només el 2023.4

Els aerogeneradors han evolucionat de petita escala, com ara molins de vent per a ús domèstic, a escala de serveis per a parcs eòlics. Però alguns dels desenvolupaments més emocionants de la tecnologia eòlica es troben en la generació d'energia eòlica marina, amb molts projectes eòlics marí navegant en aigües més profundes. S'estan desenvolupant parcs eòlics a gran escala per aprofitar vents marí més forts per duplicar potencialment la capacitat d'energia eòlica marina. El setembre de 2022, la Casa Blanca va anunciar plans per desplegar 30 GW d'energia eòlica marina flotant l'any 2030. Aquesta iniciativa preveu proporcionar 10 milions de llars més amb energia neta, ajudar a reduir els costos energètics, donar suport als llocs de treball d'energia neta i reduir encara més la dependència del país. sobre els combustibles fòssils.5

A mesura que s'integra més energia neta a les xarxes elèctriques, la previsió de la producció d'energia renovable esdevé crucial per gestionar un subministrament elèctric estable i resistent.Previsió d'energies renovablesés una solució construïdaAI, sensors,aprenentatge automàtic,dades geoespacials, anàlisis avançades, les millors dades meteorològiques de la seva categoria i més per generar previsions precises i coherents de recursos d'energia renovable variables com el vent. Les previsions més precises ajuden els operadors a integrar més tecnologies d'energies renovables a la xarxa elèctrica. Milloren la seva eficiència i fiabilitat projectant millor quan augmentar o baixar la producció, reduint els costos operatius. Per exemple, Omega Energiaaugmentar la utilització de les energies renovables millorant la precisió de les previsions—15% per a eòlica i 30% per a solar. Aquestes millores van ajudar a augmentar l'eficiència del manteniment i minimitzar els costos operatius.

Energia hidràulica

Els sistemes d'energia hidroelèctrica utilitzen el moviment de l'aigua, inclòs el flux dels rius i rieres, l'energia marina i mareomotriu, els embassaments i les preses per fer girar les turbines per generar electricitat. Segons l'AIE, l'energia hidràulica continuarà sent el major proveïdor d'energia neta fins al 2030 amb noves tecnologies interessants a l'horitzó.6

Per exemple, la hidràulica a petita escala utilitza mini i microxarxes per proporcionar energia renovable a les zones rurals i a les zones on una infraestructura més gran (com les preses) no sigui factible. Utilitzant una bomba, una turbina o una roda hidràulica per convertir el flux natural de petits rius i rierols en electricitat, la hidràulica a petita escala proporciona una font d'energia sostenible amb un impacte mínim als ecosistemes locals. En molts casos, les comunitats es poden connectar a una xarxa centralitzada i tornar a vendre l'excés d'energia produïda.

El 2021, el National Renewable Energy Laboratory (NREL) va col·locar tres turbines fetes d'un nou material compost termoplàstic que és menys corrosible i més reciclable que els materials tradicionals a l'East River de la ciutat de Nova York. Les noves turbines van generar la mateixa quantitat d'energia en el mateix període de temps que les seves predecessores, però sense danys estructurals perceptibles.7 Encara calen proves en condicions extremes, però aquest material reciclable de baix cost té el potencial de revolucionar el mercat de l'energia hidroelèctrica si adoptat per a un ús generalitzat.

Geotèrmica

Les centrals geotèrmiques (a gran escala) i les bombes de calor geotèrmiques (GHP) (a petita escala) converteixen la calor de l'interior de la Terra en electricitat mitjançant vapor o hidrocarburs. L'energia geotèrmica antigament depenia de la ubicació, requerint accés a dipòsits geotèrmics profunds sota l'escorça terrestre. Les darreres investigacions estan ajudant a fer que la geotèrmia sigui més agnòstica de la ubicació.

Els sistemes geotèrmics millorats (EGS) porten l'aigua necessària des de sota la superfície de la Terra fins on no hi és, permetent la producció d'energia geotèrmica en llocs d'arreu del món on abans no era possible. I a mesura que la tecnologia ESG evoluciona, aprofitar el subministrament inesgotable de calor de la Terra té el potencial de proporcionar quantitats il·limitades d'energia neta i de baix cost per a tothom.

Biomassa

La bioenergia es genera a partir de la biomassa que consisteix en matèria orgànica com plantes i algues. Tot i que sovint es discuteix que la biomassa és realment renovable, la bioenergia actual és una font d'energia gairebé zero emissions.

Els desenvolupaments dels biocombustibles, com ara el biodièsel i el bioetanol, són especialment emocionants. Investigadors d'Austràlia estan explorant la conversió de material orgànic en combustibles d'aviació sostenibles (SAF). Això podria ajudar a reduir les emissions de carboni fins a un 80%.8 Als Estats Units, l'Oficina de Tecnologies Bioenergètiques (BETO) del Departament d'Energia dels EUA (DOE) està desenvolupant tecnologia per ajudar a reduir els costos i els impactes ambientals de la producció de bioenergia i bioproductes alhora que millora la seva producció. qualitat.9

Tecnologia per donar suport al futur de les energies renovables

Una economia d'energia neta es basa en fonts d'energia renovables que són vulnerables als factors ambientals i, a mesura que s'incorporen més a les xarxes elèctriques, la tecnologia per ajudar a gestionar aquests riscos és crucial. IBM Environmental Intelligence pot ajudar les organitzacions a augmentar la resiliència i la sostenibilitat anticipant possibles interrupcions i reduint de manera proactiva el risc durant les operacions i les cadenes de subministrament esteses.

1 Els combustibles fòssils "es queden obsolets" a mesura que els preus dels panells solars cauen en picat(l'enllaç resideix fora d'ibm.com), The Independent, 27 de setembre de 2023.

2 L'expansió massiva de l'energia renovable obre la porta a l'assoliment de l'objectiu de triplicació global establert a la COP28(link resides outside ibm.com), Agència Internacional de l'Energia, 11 de gener de 2024.

3Vent(enllaç resideix fora d'ibm.com), Agència Internacional de l'Energia, 11 de juliol de 2023.

4Renovables: electricitat(enllaç resideix fora d'ibm.com), Agència Internacional de l'Energia, gener de 2024.

5Noves accions per expandir l'energia eòlica marina dels EUA(l'enllaç resideix fora d'ibm.com), La Casa Blanca, 15 de setembre de 2022.

6Hidroelectricitat(l'enllaç resideix fora d'ibm.com), Agència Internacional de l'Energia, 11 de juliol de 2023.

710 assoliments significatius d'energia hídrica a partir del 2021(link resides outside ibm.com), National Renewable Energy Laboratory, 18 de gener de 2022.

8 Per impulsar un futur construït per a la vida(l'enllaç resideix fora d'ibm.com), Jet Zero Australia, consultat l'11 de gener de 2024.

9Recursos de carboni renovables(link reside outside ibm.com), Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, consultat el 28 de desembre de 2023.