Uusiutuva energiaon maapallon luonnonvaroista tuotettua energiaa, joka voidaan täydentää nopeammin kuin kulutetaan. Yleisiä esimerkkejä ovat aurinkovoima, vesivoima ja tuulivoima. Näihin uusiutuviin energialähteisiin siirtyminen on avainasemassa torjuttaessa niitäilmastonmuutos.
Nykyään erilaiset kannustimet ja tuet auttavat yrityksiä tukemaan uusiutuvia luonnonvaroja vakaana voimanlähteenä ilmastokriisin lievittämiseksi. Mutta seuraavan sukupolven puhdas energia vaatii enemmän kuin vain kannustimia, se tarvitsee innovatiivista teknologiaa parantaakseen energiatehokkuutta ja sähköntuotantoa auttaakseen maailmaa saavuttamaannetto-nollapäästöt.
Aurinko
Auringonvalon muuntaminen sähköenergiaksi tapahtuu kahdella tavalla – aurinkosähköllä (PV) tai aurinkolämpövoiman keskittämisellä (CSP). Yleisin menetelmä, aurinkosähkö, kerää auringonvaloa aurinkopaneeleilla, muuntaa sen sähköenergiaksi ja varastoi sen akkuihin eri käyttötarkoituksiin.
Laskevien materiaalihintojen ja asennusprosessien edistymisen vuoksi aurinkoenergian hinta on laskenut lähes 90 % viimeisen vuosikymmenen aikana, mikä tekee siitä helpomman ja kustannustehokkaamman.1 Tätä ruokkii seuraavan sukupolven aurinkosähköteknologia, joka tuottaa kevyempiä. ja joustavammat, tehokkaammat ja tehokkaammat aurinkopaneelit, jotka voivat tuottaa sähköä myös heikossa auringonpaisteessa.
Aurinkoenergian tuotanto perustuu energian varastointijärjestelmiin (ESS) johdonmukaiseen jakeluun, joten kun tuotantokapasiteetti kasvaa, varastointijärjestelmien on pysyttävä tahdissa. Esimerkiksi virtausakkutekniikkaa parannetaan tukemaan verkkomittakaavaa energian varastointia. Edullinen, luotettava ja skaalautuva ESS-muoto, virtausakut voivat säilyttää satoja megawattitunteja sähköä yhdellä latauksella. Tämän ansiosta energialaitokset voivat varastoida energiaa pitkällä aikavälillä vähäisen tuotannon tai tuotantokyvyttömyyden aikoja varten, mikä auttaa hallitsemaan kuormitusta ja luomaan vakaan ja kestävän sähköverkon.
ESS-valmiuksien laajentaminen on yhä tärkeämpäähiilidioksidipäästötponnisteluja ja puhtaan energian tulevaisuutta uusiutuvan energian kapasiteetin kasvaessa. Kansainvälisen energiajärjestön (IEA) mukaan pelkästään vuonna 2023 uusiutuva energia lisäsi maailmanlaajuista kapasiteettiaan 50 prosenttia, ja aurinkoenergian osuus kapasiteetista oli kolme neljäsosaa. Ja ajanjaksolla 2023–2028 uusiutuvan sähkön kapasiteetin odotetaan kasvavan 7 300 gigawattia aurinkosähkön ja maatuulen käytön odotetaan vähintään kaksinkertaistuvan nykyiseen verrattuna Intiassa, Brasiliassa, Euroopassa ja Yhdysvalloissa vuoteen 2028 mennessä.2
Tuuli
Ihminen on käyttänyt tuulivoimaa tuottamaan mekaanista ja sähköistä energiaa sukupolvien ajan. Puhtaana, kestävänä ja kustannustehokkaana energianlähteenä tuulienergia tarjoaa valtavan potentiaalin lisätä uusiutuvan energian siirtymistä kaikkialla maailmassa minimaalisella vaikutuksella ekosysteemeihin. IEA:n ennusteen perusteella tuulisähkön tuotannon odotetaan yli kaksinkertaistuvan 350 gigawattiin (GW) vuoteen 2028 mennessä3, kun Kiinan uusiutuvan energian markkinat kasvavat 66 % pelkästään vuonna 2023.4
Tuulivoimalat ovat kehittyneet pienistä, kuten kotitalouskäyttöön tarkoitetuista tuulimyllyistä, yleishyödyllisiin tuulipuistoihin. Mutta eräät jännittävimmistä tuuliteknologian kehityksestä ovat merituulivoiman tuotanto, ja monet offshore-tuuliprojektit suuntautuvat syvemmille vesille. Laajamittaisia tuulipuistoja kehitetään valjastamaan voimakkaammat merituulet, mikä mahdollisesti kaksinkertaistaa merituulivoimakapasiteetin. Syyskuussa 2022 Valkoinen talo ilmoitti suunnitelmistaan ottaa käyttöön 30 GW kelluvaa offshore-tuulivoimaa vuoteen 2030 mennessä. Tämän aloitteen on määrä tarjota 10 miljoonalle lisää puhdasta energiaa, auttaa alentamaan energiakustannuksia, tukemaan puhtaan energian työpaikkoja ja vähentämään maan riippuvuutta entisestään. fossiilisista polttoaineista.5
Kun sähköverkkoihin integroidaan enemmän puhdasta energiaa, uusiutuvan energian tuotannon ennustaminen tulee ratkaisevan tärkeäksi vakaan ja kestävän sähkönsyötön hallinnassa.Uusiutuvien energialähteiden ennustaminenon ratkaisu, joka perustuuAI, anturit,koneoppimista,paikkatietoa, kehittynyt analytiikka, luokkansa parhaat säätiedot ja paljon muuta, jotta voidaan luoda tarkkoja ja johdonmukaisia ennusteita muuttuvista uusiutuvista energialähteistä, kuten tuulesta. Tarkemmat ennusteet auttavat toimijoita integroimaan enemmän uusiutuvan energian teknologioita sähköverkkoon. Ne parantavat sen tehokkuutta ja luotettavuutta ennakoimalla paremmin, milloin tuotanto nostetaan tai lasketaan, mikä vähentää käyttökustannuksia. Esimerkiksi Omega Energialisäsi uusiutuvien energialähteiden käyttöä parantamalla ennustetarkkuutta-15% tuulelle ja 30% aurinkoenergialle. Nämä parannukset auttoivat tehostamaan ylläpitoa ja minimoivat käyttökustannukset.
Vesivoima
Vesivoimajärjestelmät käyttävät veden liikettä, mukaan lukien jokien ja purojen virtausta, meri- ja vuorovesienergiaa, altaita ja patoja turbiinien pyörittämiseen sähkön tuottamiseksi. IEA:n mukaan vesivoima on suurin puhtaan energian toimittaja vuoteen 2030 asti, ja näköpiirissä on jännittäviä uusia teknologioita.6
Esimerkiksi pienimuotoinen vesivoimalaitos käyttää mini- ja mikroverkkoja uusiutuvan energian tuottamiseen maaseutualueille ja alueille, joilla laajempi infrastruktuuri (kuten padot) ei ehkä ole mahdollista. Käyttämällä pumppua, turbiinia tai vesipyörää pienten jokien ja purojen luonnollisen virtauksen muuttamiseksi sähköksi, pienimuotoinen vesivoima tarjoaa kestävän energialähteen, jolla on minimaalinen vaikutus paikallisiin ekosysteemeihin. Monissa tapauksissa yhteisöt voivat liittyä keskitettyyn verkkoon ja myydä takaisin ylimääräisen tuotetun sähkön.
Vuonna 2021 National Renewable Energy Laboratory (NREL) sijoitti New Yorkin East Riveriin kolme turbiinia, jotka oli valmistettu uudesta termoplastisesta komposiittimateriaalista, joka on vähemmän syöpyvää ja kierrätettävämpää kuin perinteiset materiaalit. Uudet turbiinit tuottivat saman määrän energiaa samassa ajassa kuin edeltäjänsä, mutta ilman havaittavia rakenteellisia vaurioita.7 Äärimmäisen kunnon testaus on edelleen tarpeen, mutta tämä edullinen, kierrätettävä materiaali voi mullistaa vesivoimamarkkinat, jos hyväksytty laajaan käyttöön.
Geoterminen
Geotermiset voimalaitokset (suuren mittakaavan) ja maalämpöpumput (GHP:t) (pienimittakaavaiset) muuttavat lämpöä maan sisältä sähköksi käyttämällä höyryä tai hiilivetyä. Geoterminen energia oli aikoinaan riippuvaista sijainnista – se vaati pääsyn syvälle maankuoren alle oleviin geotermiin varastoihin. Uusin tutkimus on auttanut tekemään geotermisestä sijaintiagnostiikan paremmin.
Tehostetut geotermiset järjestelmät (EGS) tuovat tarvittavan veden maanpinnan alta sinne, missä sitä ei ole, mikä mahdollistaa geotermisen energian tuotannon paikoissa ympäri maailmaa, missä se ei aiemmin ollut mahdollista. Ja ESG-tekniikan kehittyessä maapallon ehtymättömän lämmön hyödyntämisellä on potentiaalia tarjota rajattomasti puhdasta ja edullista energiaa kaikille.
Biomassa
Bioenergiaa tuotetaan biomassasta, joka koostuu orgaanisista materiaaleista, kuten kasveista ja levistä. Vaikka biomassaa kiistetään usein aidosti uusiutuvana, nykypäivän bioenergia on lähes päästötön energialähde.
Biopolttoaineiden, mukaan lukien biodieselin ja bioetanolin, kehitys on erityisen jännittävää. Australialaiset tutkijat tutkivat orgaanisen materiaalin muuntamista kestäviksi lentopolttoaineiksi (SAF). Tämä voisi auttaa vähentämään lentopetrolin hiilipäästöjä jopa 80 %.8 Yhdysvaltain energiaministeriön (DOE) Bioenergy Technologies Office (BETO) USA:n osavaltioissa kehittää teknologiaa, joka auttaa vähentämään bioenergian ja biotuotteiden tuotannon kustannuksia ja ympäristövaikutuksia sekä parantamaan niiden tuotantoa. laatu.9
Teknologia, joka tukee uusiutuvan energian tulevaisuutta
Puhdas energiatalous perustuu uusiutuviin energialähteisiin, jotka ovat haavoittuvia ympäristötekijöille, ja kun niitä liitetään enemmän sähköverkkoihin, teknologia, joka auttaa hallitsemaan näitä riskejä, on ratkaisevan tärkeää. IBM Environmental Intelligence voi auttaa organisaatioita lisäämään kestävyyttä ja kestävyyttä ennakoimalla mahdollisia häiriöitä ja vähentämällä ennakoivasti riskejä toiminnan ja laajennetun toimitusketjun aikana.
1 Fossiiliset polttoaineet "vanhenevat", kun aurinkopaneelien hinnat putoavat(linkki sijaitsee ibm.com-sivuston ulkopuolella), The Independent, 27. syyskuuta 2023.
2 Uusiutuvan energian massiivinen laajentaminen avaa oven COP28:ssa asetettujen maailmanlaajuisten kolminkertaistamistavoitteiden saavuttamiseen(linkki sijaitsee ibm.com-sivuston ulkopuolella), Kansainvälinen energiajärjestö, 11. tammikuuta 2024.
3Tuuli(linkki sijaitsee ibm.com-sivuston ulkopuolella), Kansainvälinen energiajärjestö, 11. heinäkuuta 2023.
4Uusiutuvat energiat – sähkö(linkki sijaitsee ibm.com-sivuston ulkopuolella), Kansainvälinen energiajärjestö, tammikuu 2024.
5Uusia toimia Yhdysvaltain offshore-tuulienergian laajentamiseksi(linkki sijaitsee ibm.com-sivuston ulkopuolella), Valkoinen talo, 15. syyskuuta 2022.
6Vesivoima(linkki sijaitsee ibm.com-sivuston ulkopuolella), Kansainvälinen energiajärjestö, 11. heinäkuuta 2023.
710 merkittävää vesivoimasaavutusta vuodesta 2021(linkki sijaitsee ibm.com-sivuston ulkopuolella), National Renewable Energy Laboratory, 18. tammikuuta 2022.
8 Voidakseen rakentaa tulevaisuutta elämää varten(linkki sijaitsee ibm.com-sivuston ulkopuolella), Jet Zero Australia, käytetty 11. tammikuuta 2024.
9Uusiutuvat hiilivarat(linkki sijaitsee ibm.comin ulkopuolella), Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, käytetty 28. joulukuuta 2023.
Postitusaika: 31.10.2024