El futuro de las energías renovables

Solar

La conversión de la luz solar en energía eléctrica se produce de dos maneras: energía solar fotovoltaica (PV) o concentración de energía solar térmica (CSP). El método más común, la energía solar fotovoltaica, recoge la luz solar mediante paneles solares, la convierte en energía eléctrica y la almacena en baterías para diversos usos.

Debido a la disminución de los precios de los materiales y a los avances en los procesos de instalación, el costo de la energía solar ha caído casi un 90% en la última década, haciéndola más accesible y rentable.1 Impulsando aún más esto está la próxima generación de tecnología solar fotovoltaica que está produciendo energías más livianas. y paneles solares más flexibles, potentes y eficientes que pueden generar electricidad incluso durante períodos de poca luz solar.

La generación de energía solar depende de sistemas de almacenamiento de energía (ESS) para una distribución consistente, por lo que a medida que aumenta la capacidad de generación, los sistemas de almacenamiento deben seguir el ritmo. Por ejemplo, se está mejorando la tecnología de baterías de flujo para respaldar el almacenamiento de energía a escala de red. Las baterías de flujo, una forma de ESS de bajo costo, confiable y escalable, pueden almacenar cientos de megavatios hora de electricidad con una sola carga. Esto permite a las empresas de servicios públicos almacenar energía a largo plazo durante períodos de baja o nula producción, lo que ayuda a gestionar la carga y crear una red eléctrica estable y resistente.

Ampliar las capacidades de ESS se vuelve cada vez más importante paradescarbonizaciónesfuerzos y un futuro de energía limpia a medida que se expande la capacidad de energía renovable. Según la Agencia Internacional de Energía (AIE), solo en 2023, la energía renovable aumentó su capacidad global en un 50%, y la energía solar fotovoltaica representó tres cuartas partes de esa capacidad. Y en el período comprendido entre 2023 y 2028, se espera que la capacidad de electricidad renovable crezca en 7.300 gigavatios y se espera que el uso de energía solar fotovoltaica y eólica terrestre al menos duplique los niveles actuales en India, Brasil, Europa y Estados Unidos hasta 2028.2

Viento

Los seres humanos han estado utilizando la energía eólica para generar energía mecánica y eléctrica durante generaciones. Como fuente de energía limpia, sostenible y rentable, la energía eólica ofrece un inmenso potencial para aumentar la transición a las energías renovables en todo el mundo con un impacto mínimo en los ecosistemas. Según el pronóstico de la AIE, se espera que la generación de electricidad eólica se duplique con creces hasta alcanzar los 350 gigavatios (GW) para 20283, y que el mercado de energía renovable de China aumente un 66 % solo en 2023.4

Las turbinas eólicas han evolucionado desde las de pequeña escala, como los molinos de viento para uso doméstico, hasta las de gran escala para parques eólicos. Pero algunos de los avances más interesantes en la tecnología eólica se encuentran en la generación de energía eólica marina, y muchos proyectos de energía eólica marina navegan hacia aguas más profundas. Se están desarrollando parques eólicos a gran escala para aprovechar los vientos marinos más fuertes y potencialmente duplicar la capacidad de energía eólica marina. En septiembre de 2022, la Casa Blanca anunció planes para implementar 30 GW de energía eólica marina flotante para 2030. Esta iniciativa proporcionará energía limpia a 10 millones de hogares más, ayudará a reducir los costos de energía, respaldará empleos de energía limpia y reducirá aún más la dependencia del país. sobre los combustibles fósiles.5

A medida que se integra más energía limpia en las redes eléctricas, pronosticar la producción de energía renovable se vuelve crucial para gestionar un suministro eléctrico estable y resiliente.Previsión de energías renovableses una solución basada enAI, sensores,aprendizaje automático,datos geoespaciales, análisis avanzados, los mejores datos meteorológicos de su clase y más para generar pronósticos precisos y consistentes para recursos de energía renovables variables como el viento. Unas previsiones más precisas ayudan a los operadores a integrar más tecnologías de energía renovable en la red eléctrica. Mejoran su eficiencia y confiabilidad al proyectar mejor cuándo aumentar o disminuir la producción, lo que reduce los costos operativos. Por ejemplo, Omega EnergíaMayor utilización de energías renovables al mejorar la precisión de los pronósticos.—15% para la eólica y 30% para la solar. Estas mejoras ayudaron a aumentar la eficiencia del mantenimiento y minimizar los costos operativos.

energía hidroeléctrica

Los sistemas de energía hidroeléctrica utilizan el movimiento del agua, incluido el flujo de ríos y arroyos, la energía marina y de las mareas, embalses y presas para hacer girar turbinas para generar electricidad. Según la AIE, la energía hidroeléctrica seguirá siendo el mayor proveedor de energía limpia hasta 2030, con nuevas tecnologías interesantes en el horizonte.6

Por ejemplo, las centrales hidroeléctricas de pequeña escala utilizan minirredes y microrredes para suministrar energía renovable a zonas rurales y zonas donde una infraestructura más grande (como represas) puede no ser viable. Utilizando una bomba, turbina o rueda hidráulica para convertir el flujo natural de pequeños ríos y arroyos en electricidad, las hidroeléctricas de pequeña escala proporcionan una fuente de energía sostenible con un impacto mínimo en los ecosistemas locales. En muchos casos, las comunidades pueden conectarse a una red centralizada y vender el exceso de energía producida.

En 2021, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) colocó tres turbinas hechas de un nuevo material compuesto termoplástico que es menos corrosible y más reciclable que los materiales tradicionales en el East River de la ciudad de Nueva York. Las nuevas turbinas generaron la misma cantidad de energía en el mismo período de tiempo que sus predecesoras, pero sin daños estructurales discernibles.7 Aún son necesarias pruebas en condiciones extremas, pero este material reciclable de bajo costo tiene el potencial de revolucionar el mercado de la energía hidroeléctrica si adoptado para un uso generalizado.

geotérmica

Las centrales geotérmicas (a gran escala) y las bombas de calor geotérmicas (BPH) (a pequeña escala) convierten el calor del interior de la Tierra en electricidad mediante vapor o hidrocarburos. La energía geotérmica alguna vez dependió de la ubicación, lo que requería acceso a depósitos geotérmicos en las profundidades de la corteza terrestre. Las últimas investigaciones están ayudando a que la geotermia sea más independiente de la ubicación.

Los sistemas geotérmicos mejorados (EGS) llevan el agua necesaria desde debajo de la superficie de la Tierra a donde no está, lo que permite la producción de energía geotérmica en lugares del mundo donde antes no era posible. Y a medida que la tecnología ESG evoluciona, aprovechar el suministro inagotable de calor de la Tierra tiene el potencial de proporcionar cantidades ilimitadas de energía limpia y de bajo costo para todos.

Biomasa

La bioenergía se genera a partir de biomasa que se compone de material orgánico como plantas y algas. Aunque a menudo se cuestiona que la biomasa sea verdaderamente renovable, la bioenergía actual es una fuente de energía con emisiones casi nulas.

Los avances en biocombustibles, incluidos el biodiesel y el bioetanol, son particularmente interesantes. Investigadores australianos están explorando la posibilidad de convertir material orgánico en combustibles de aviación sostenibles (SAF). Esto podría ayudar a reducir las emisiones de carbono del combustible para aviones hasta en un 80%.8 En Estados Unidos, la Oficina de Tecnologías de Bioenergía (BETO) del Departamento de Energía de EE.UU. (DOE) está desarrollando tecnología para ayudar a reducir los costos y los impactos ambientales de la producción de bioenergía y bioproductos, al tiempo que mejora su calidad.9

Tecnología para apoyar el futuro de la energía renovable

Una economía de energía limpia depende de fuentes de energía renovables que son vulnerables a factores ambientales y, a medida que se incorporan más a las redes eléctricas, la tecnología para ayudar a gestionar esos riesgos es crucial. IBM Environmental Intelligence puede ayudar a las organizaciones a impulsar la resiliencia y la sostenibilidad al anticipar posibles interrupciones y reducir proactivamente el riesgo en todas las operaciones y cadenas de suministro extendidas.

1 Los combustibles fósiles se están volviendo obsoletos a medida que los precios de los paneles solares se desploman(el enlace se encuentra fuera de ibm.com), The Independent, 27 de septiembre de 2023.

2 La expansión masiva de la energía renovable abre la puerta a lograr el objetivo global de triplicar establecido en la COP28(el enlace se encuentra fuera de ibm.com), Agencia Internacional de Energía, 11 de enero de 2024.

3Viento(el enlace se encuentra fuera de ibm.com), Agencia Internacional de Energía, 11 de julio de 2023.

4Energías renovables: electricidad(el enlace se encuentra fuera de ibm.com), Agencia Internacional de Energía, enero de 2024.

5Nuevas acciones para expandir la energía eólica marina en EE. UU.(el enlace se encuentra fuera de ibm.com), La Casa Blanca, 15 de septiembre de 2022.

6Hidroelectricidad(el enlace se encuentra fuera de ibm.com), Agencia Internacional de Energía, 11 de julio de 2023.

7Diez logros importantes en energía hidráulica a partir de 2021(el enlace se encuentra fuera de ibm.com), Laboratorio Nacional de Energías Renovables, 18 de enero de 2022.

8 Para impulsar un futuro construido para la vida(el enlace se encuentra fuera de ibm.com), Jet Zero Australia, consultado el 11 de enero de 2024.

9Recursos de carbono renovables(el enlace se encuentra fuera de ibm.com), Oficina de Eficiencia Energética y Energías Renovables, consultado el 28 de diciembre de 2023.