Masa depan energi terbarukan

Tenaga surya

Mengubah sinar matahari menjadi energi listrik terjadi melalui dua cara—fotovoltaik surya (PV) atau memusatkan tenaga panas matahari (CSP). Metode yang paling umum, PV surya, mengumpulkan sinar matahari menggunakan panel surya, mengubahnya menjadi energi listrik dan menyimpannya dalam baterai untuk berbagai kegunaan.

Karena penurunan harga material dan kemajuan dalam proses instalasi, biaya tenaga surya telah turun hampir 90% selama satu dekade terakhir, menjadikannya lebih mudah diakses dan hemat biaya.1 Hal ini didukung oleh teknologi PV surya generasi berikutnya yang menghasilkan pemantik api. dan panel surya yang lebih fleksibel, bertenaga, dan efisien yang dapat menghasilkan listrik bahkan saat cahaya matahari rendah.

Pembangkit energi surya bergantung pada sistem penyimpanan energi (ESS) untuk distribusi yang konsisten—sehingga seiring dengan peningkatan kapasitas pembangkitan, sistem penyimpanan harus mengimbanginya. Misalnya, teknologi baterai aliran sedang ditingkatkan untuk mendukung penyimpanan energi skala jaringan. Bentuk ESS yang berbiaya rendah, andal, dan terukur, baterai aliran dapat menampung ratusan megawatt-jam listrik dengan sekali pengisian daya. Hal ini memungkinkan perusahaan utilitas menyimpan energi dalam jangka panjang untuk periode rendah atau non-produksi, membantu mengelola beban dan menciptakan jaringan listrik yang stabil dan tangguh.

Memperluas kemampuan ESS menjadi semakin pentingdekarbonisasiupaya dan masa depan energi bersih seiring dengan meningkatnya kapasitas energi terbarukan. Menurut Badan Energi Internasional (IEA), pada tahun 2023 saja, energi terbarukan meningkatkan kapasitas globalnya sebesar 50%, dengan PV surya mencapai tiga perempat dari kapasitas tersebut. Dan dalam periode antara tahun 2023 hingga 2028, kapasitas listrik terbarukan diperkirakan akan tumbuh sebesar 7.300 gigawatt dengan penggunaan panel surya dan pembangkit listrik tenaga angin diperkirakan akan meningkat setidaknya dua kali lipat dari tingkat saat ini di India, Brasil, Eropa, dan Amerika Serikat hingga tahun 2028.2

Angin

Manusia telah menggunakan tenaga angin untuk menghasilkan energi mekanik dan listrik selama beberapa generasi. Sebagai sumber energi yang bersih, berkelanjutan, dan hemat biaya, energi angin menawarkan potensi besar untuk meningkatkan transisi energi terbarukan di seluruh dunia dengan dampak minimal terhadap ekosistem. Berdasarkan perkiraan IEA, pembangkitan listrik tenaga angin diperkirakan meningkat dua kali lipat menjadi 350 gigawatt (GW) pada tahun 20283 dengan pasar energi terbarukan Tiongkok meningkat sebesar 66% pada tahun 2023 saja.4

Turbin angin telah berevolusi dari skala kecil, seperti kincir angin untuk keperluan rumah tangga, menjadi skala utilitas untuk ladang angin. Namun beberapa perkembangan paling menarik dalam teknologi pembangkit listrik tenaga angin terjadi pada pembangkit listrik tenaga angin lepas pantai, dengan banyak proyek pembangkit listrik tenaga angin lepas pantai yang mengarah ke perairan yang lebih dalam. Pembangkit listrik tenaga angin skala besar sedang dikembangkan untuk memanfaatkan angin lepas pantai yang lebih kuat sehingga berpotensi melipatgandakan kapasitas tenaga angin lepas pantai. Pada bulan September 2022, Gedung Putih mengumumkan rencana untuk mengerahkan 30 GW pembangkit listrik tenaga angin lepas pantai terapung pada tahun 2030. Inisiatif ini direncanakan untuk menyediakan energi bersih bagi 10 juta rumah lagi, membantu menurunkan biaya energi, mendukung pekerjaan energi bersih, dan semakin mengurangi ketergantungan negara. pada bahan bakar fosil.5

Dengan semakin banyaknya energi ramah lingkungan yang diintegrasikan ke dalam jaringan listrik, perkiraan produksi energi terbarukan menjadi sangat penting untuk mengelola pasokan listrik yang stabil dan berketahanan.Perkiraan energi terbarukanadalah solusi yang dibangunAI, sensor,pembelajaran mesin,data geospasial, analitik tingkat lanjut, data cuaca terbaik di kelasnya, dan banyak lagi untuk menghasilkan prakiraan yang akurat dan konsisten untuk berbagai sumber daya energi terbarukan seperti angin. Perkiraan yang lebih tepat membantu operator mengintegrasikan lebih banyak teknologi energi terbarukan ke dalam jaringan listrik. Mereka meningkatkan efisiensi dan keandalannya dengan memproyeksikan secara lebih baik kapan harus meningkatkan atau menurunkan produksi, sehingga mengurangi biaya pengoperasian. Misalnya Omega Energiameningkatkan pemanfaatan energi terbarukan dengan meningkatkan akurasi perkiraan—15% untuk angin dan 30% untuk tenaga surya. Peningkatan ini membantu meningkatkan efisiensi pemeliharaan dan meminimalkan biaya pengoperasian.

Pembangkit listrik tenaga air

Sistem energi tenaga air menggunakan pergerakan air termasuk aliran sungai dan sungai, energi laut dan pasang surut, waduk dan bendungan untuk memutar turbin guna menghasilkan listrik. Menurut IEA, pembangkit listrik tenaga air akan tetap menjadi penyedia energi ramah lingkungan terbesar hingga tahun 2030 dengan teknologi baru yang menarik yang akan segera hadir.6

Misalnya, pembangkit listrik tenaga air skala kecil menggunakan jaringan listrik mini dan mikro untuk menyediakan energi terbarukan ke wilayah pedesaan dan wilayah di mana infrastruktur yang lebih besar (seperti bendungan) mungkin tidak memungkinkan. Dengan menggunakan pompa, turbin, atau kincir air untuk mengubah aliran alami sungai-sungai kecil menjadi listrik, pembangkit listrik tenaga air skala kecil menyediakan sumber energi berkelanjutan dengan dampak minimal terhadap ekosistem lokal. Dalam banyak kasus, masyarakat dapat terhubung ke jaringan listrik terpusat dan menjual kembali kelebihan listrik yang dihasilkan.

Pada tahun 2021, Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (NREL) menempatkan tiga turbin yang terbuat dari bahan komposit termoplastik baru yang lebih tahan korosi dan lebih mudah didaur ulang dibandingkan bahan tradisional di East River Kota New York. Turbin-turbin baru ini menghasilkan jumlah energi yang sama dalam jangka waktu yang sama seperti turbin-turbin pendahulunya, namun tidak ada kerusakan struktural yang nyata.7 Pengujian kondisi ekstrem masih diperlukan, namun bahan yang berbiaya rendah dan dapat didaur ulang ini berpotensi merevolusi pasar pembangkit listrik tenaga air jika diadopsi untuk digunakan secara luas.

Panas Bumi

Pembangkit listrik tenaga panas bumi (skala besar) dan pompa panas bumi (GHP) (skala kecil) mengubah panas dari interior bumi menjadi listrik menggunakan uap atau hidrokarbon. Energi panas bumi dulunya bergantung pada lokasi sehingga memerlukan akses ke reservoir panas bumi jauh di bawah kerak bumi. Penelitian terbaru membantu menjadikan panas bumi lebih agnostik terhadap lokasi.

Sistem panas bumi yang ditingkatkan (EGS) membawa air yang diperlukan dari bawah permukaan bumi ke tempat yang tidak memerlukannya, memungkinkan produksi energi panas bumi di tempat-tempat di seluruh dunia yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan. Dan seiring berkembangnya teknologi ESG, memanfaatkan pasokan panas bumi yang tidak ada habisnya berpotensi menyediakan energi bersih dan berbiaya rendah dalam jumlah tak terbatas bagi semua orang.

Biomassa

Bioenergi dihasilkan dari biomassa yang terdiri dari bahan organik seperti tumbuhan dan alga. Meskipun biomassa sering diperdebatkan sebagai biomassa yang benar-benar terbarukan, bioenergi saat ini hampir merupakan sumber energi tanpa emisi.

Perkembangan biofuel termasuk biodiesel dan bioetanol sangatlah menarik. Para peneliti di Australia sedang menjajaki konversi bahan organik menjadi bahan bakar penerbangan berkelanjutan (SAF). Hal ini dapat membantu mengurangi emisi karbon bahan bakar jet hingga 80%.8 Di Amerika Serikat, Kantor Teknologi Bioenergi (BETO) Departemen Energi AS (DOE) sedang mengembangkan teknologi untuk membantu mengurangi biaya dan dampak lingkungan dari produksi bioenergi dan bioproduk sekaligus meningkatkan efisiensi energi mereka. kualitas.9

Teknologi untuk mendukung masa depan energi terbarukan

Perekonomian energi bersih bergantung pada sumber energi terbarukan yang rentan terhadap faktor lingkungan dan seiring dengan semakin banyaknya energi yang dimasukkan ke dalam jaringan listrik, teknologi untuk membantu mengelola risiko tersebut menjadi sangat penting. IBM Environmental Intelligence dapat membantu organisasi meningkatkan ketahanan dan keberlanjutan dengan mengantisipasi potensi gangguan dan secara proaktif mengurangi risiko di seluruh operasi dan perluasan rantai pasokan.

1 Bahan bakar fosil 'menjadi usang' karena harga panel surya anjlok(tautan berada di luar ibm.com), The Independent, 27 September 2023.

2 Ekspansi besar-besaran energi terbarukan membuka peluang untuk mencapai tiga kali lipat tujuan global yang ditetapkan pada COP28(tautan berada di luar ibm.com), Badan Energi Internasional, 11 Januari 2024.

3Angin(tautan berada di luar ibm.com), Badan Energi Internasional, 11 Juli 2023.

4Energi Terbarukan—Listrik(tautan berada di luar ibm.com), Badan Energi Internasional, Januari 2024.

5Tindakan Baru untuk Memperluas Energi Angin Lepas Pantai AS(tautan berada di luar ibm.com), Gedung Putih, 15 September 2022.

6pembangkit listrik tenaga air(tautan berada di luar ibm.com), Badan Energi Internasional, 11 Juli 2023.

710 Pencapaian Signifikan Pembangkit Listrik Tenaga Air Tahun 2021(tautan berada di luar ibm.com), Laboratorium Energi Terbarukan Nasional, 18 Januari 2022.

8 Untuk menggerakkan masa depan yang dibangun untuk kehidupan(tautan berada di luar ibm.com), Jet Zero Australia, diakses 11 Januari 2024.

9Sumber Daya Karbon Terbarukan(tautan berada di luar ibm.com), Kantor Efisiensi Energi dan Energi Terbarukan, diakses pada 28 Desember 2023.