Budućnost obnovljive energije

Solarni

Pretvaranje sunčeve svjetlosti u električnu energiju događa se na dva načina—solarna fotonaponska energija (PV) ili koncentriranje solarne toplinske energije (CSP). Najčešća metoda, solarni PV, prikuplja sunčevu svjetlost pomoću solarnih panela, pretvara je u električnu energiju i pohranjuje u baterije za različite namjene.

Zbog pada cijena materijala i napretka u procesima instalacije, cijena solarne energije pala je gotovo 90% tijekom prošlog desetljeća, što ju je učinilo pristupačnijom i isplativijom.1 To dodatno potiče sljedeća generacija solarne PV tehnologije koja proizvodi manje energije i fleksibilniji, snažniji i učinkovitiji solarni paneli koji mogu generirati električnu energiju čak i tijekom razdoblja niske sunčeve svjetlosti.

Proizvodnja solarne energije oslanja se na sustave za pohranu energije (ESS) za dosljednu distribuciju—pa kako se proizvodni kapacitet povećava, sustavi za pohranu moraju držati korak. Na primjer, tehnologija protočnih baterija poboljšava se kako bi podržala mrežno skladištenje energije. Jeftin, pouzdan i skalabilan oblik ESS-a, protočne baterije mogu držati stotine megavat sati električne energije s jednim punjenjem. To omogućuje komunalnim poduzećima dugoročno skladištenje energije za razdoblja niske ili ne-proizvodnje, pomažući u upravljanju opterećenjem i stvaranju stabilne i otporne električne mreže.

Proširenje ESS mogućnosti postaje sve važnijedekarbonizacijanaporima i budućnošću čiste energije kako se kapacitet obnovljive energije širi. Prema Međunarodnoj agenciji za energiju (IEA), samo u 2023. godini obnovljivi izvori energije povećali su svoj globalni kapacitet za 50%, pri čemu solarna fotonaponska energija čini tri četvrtine tog kapaciteta. A u razdoblju između 2023. i 2028. očekuje se porast kapaciteta obnovljive električne energije za 7300 gigavata uz očekivano povećanje solarne fotonaponske energije i kopnenog vjetra barem udvostručenja u odnosu na sadašnje razine u Indiji, Brazilu, Europi i SAD-u do 2028.2.

Vjetar

Ljudi već generacijama koriste snagu vjetra za proizvodnju mehaničke i električne energije. Kao čist, održiv i isplativ izvor energije, energija vjetra nudi ogroman potencijal za povećanje prijelaza na obnovljivu energiju diljem svijeta uz minimalan utjecaj na ekosustave. Na temelju predviđanja IEA-e, očekuje se da će se proizvodnja električne energije iz vjetra više nego udvostručiti na 350 gigavata (GW) do 2028. godine3, pri čemu će se kinesko tržište obnovljive energije povećati za 66% samo u 2023. godini.4

Vjetroturbine su se razvile od malih, kao što su vjetrenjače za kućanstvo, do uslužnih za vjetroelektrane. Ali neki od najuzbudljivijih razvoja u tehnologiji vjetra su proizvodnja energije vjetra na pučini, s mnogim projektima vjetroelektrane na pučini koji plove u dublje vode. Vetroelektrane velikih razmjera razvijaju se kako bi iskoristile jače pučinske vjetrove za potencijalno udvostručenje pučinskog vjetroelektranskog kapaciteta. U rujnu 2022. Bijela kuća objavila je planove za postavljanje 30 GW plutajuće pučinske vjetroelektrane do 2030. Ova inicijativa trebala bi osigurati 10 milijuna domova više s čistom energijom, pomoći u smanjenju troškova energije, podržati poslove s čistom energijom i dodatno smanjiti ovisnost zemlje na fosilna goriva.5

Kako se sve više čiste energije integrira u električne mreže, predviđanje proizvodnje obnovljive energije postaje ključno za upravljanje stabilnom, otpornom opskrbom električnom energijom.Predviđanje obnovljivih izvora energijeje rješenje izgrađeno naAI, senzori,strojno učenje,geoprostorni podaci, naprednu analitiku, vremenske podatke najbolje u klasi i više za generiranje točnih, dosljednih prognoza za varijabilne obnovljive izvore energije poput vjetra. Preciznije prognoze pomažu operaterima da integriraju više tehnologija obnovljive energije u električnu mrežu. Poboljšavaju njegovu učinkovitost i pouzdanost boljim projektiranjem kada povećati ili smanjiti proizvodnju, smanjujući operativne troškove. Na primjer, Omega Energiapovećano korištenje obnovljivih izvora energije poboljšanjem točnosti predviđanja—15% za vjetar i 30% za sunce. Ova su poboljšanja pomogla povećati učinkovitost održavanja i minimizirati operativne troškove.

Hidroenergija

Energetski sustavi hidroelektrana koriste kretanje vode uključujući tok rijeka i potoka, morsku energiju i energiju plime, rezervoare i brane za okretanje turbina za proizvodnju električne energije. Prema IEA-i, hidro će ostati najveći dobavljač čiste energije do 2030. s uzbudljivim novim tehnologijama na horizontu.6

Na primjer, male hidroelektrane koriste mini- i mikro-mreže za pružanje obnovljive energije ruralnim područjima i područjima gdje veća infrastruktura (kao što su brane) možda nije izvediva. Korištenjem pumpe, turbine ili vodenog kotača za pretvaranje prirodnog toka malih rijeka i potoka u električnu energiju, male hidroelektrane osiguravaju održivi izvor energije s minimalnim utjecajem na lokalne ekosustave. U mnogim slučajevima zajednice se mogu spojiti na centraliziranu mrežu i prodati natrag višak proizvedene energije.

Godine 2021. Nacionalni laboratorij za obnovljivu energiju (NREL) postavio je tri turbine izrađene od novog termoplastičnog kompozitnog materijala koji je manje korodivan i više se može reciklirati od tradicionalnih materijala u East River u New Yorku. Nove turbine generirale su istu količinu energije u istom vremenskom razdoblju kao i njihove prethodnice, ali bez vidljivih strukturnih oštećenja.7 Još ​​uvijek je potrebno ispitivanje ekstremnih uvjeta, ali ovaj jeftini materijal koji se može reciklirati ima potencijal revolucionirati tržište hidroenergije ako usvojen za široku upotrebu.

Geotermalna

Geotermalne elektrane (velike) i geotermalne dizalice topline (GHP) (male) pretvaraju toplinu iz Zemljine unutrašnjosti u električnu energiju pomoću pare ili ugljikovodika. Geotermalna energija nekada je ovisila o lokaciji — zahtijevala je pristup geotermalnim rezervoarima duboko ispod Zemljine kore. Najnovija istraživanja pomažu da geotermalna energija više ne ovisi o lokaciji.

Poboljšani geotermalni sustavi (EGS) dovode potrebnu vodu ispod površine Zemlje tamo gdje je nema, omogućujući proizvodnju geotermalne energije na mjestima diljem svijeta gdje to prije nije bilo moguće. I kako se ESG tehnologija razvija, iskorištavanje Zemljine neiscrpne zalihe topline ima potencijal pružiti 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 s gotovo nultom emisijom.

Razvoj biogoriva, uključujući biodizel i bioetanol, posebno je uzbudljiv. Istraživači u Australiji istražuju pretvorbu organskog materijala u održiva zrakoplovna goriva (SAF). To bi moglo pomoći u smanjenju emisija ugljika iz mlaznog goriva do 80%.8 U Sjedinjenim Američkim Državama, Ured za bioenergetske tehnologije (BETO) Ministarstva energetike SAD-a (DOE) razvija tehnologiju koja pomaže u smanjenju troškova i utjecaja na okoliš proizvodnje bioenergije i bioproizvoda, dok istovremeno poboljšava njihovu kvaliteta.9

Tehnologija za podršku budućnosti obnovljive energije

Ekonomija čiste energije oslanja se na obnovljive izvore energije koji su osjetljivi na čimbenike okoliša, a 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 tijekom operacija i proširenih opskrbnih lanaca.

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

2 Ogromno širenje obnovljive energije otvara vrata postizanju globalnog utrostručenog cilja postavljenog na COP28(link se nalazi izvan ibm.com), Međunarodna agencija za energiju, 11. siječnja 2024.

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

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

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

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

710 značajnih postignuća vodene energije od 2021(link se nalazi izvan ibm.com), Nacionalni laboratorij za obnovljivu energiju, 18. siječnja 2022.

8 Za napajanje budućnosti izgrađene za život(link se nalazi izvan ibm.com), Jet Zero Australia, pristupljeno 11. siječnja 2024.

9Obnovljivi izvori ugljika(link se nalazi izvan ibm.com), Ured za energetsku učinkovitost i obnovljivu energiju, pristupljeno 28. prosinca 2023.