Il futuro delle energie rinnovabili

Solare

La conversione della luce solare in energia elettrica avviene in due modi: solare fotovoltaico (PV) o concentrazione di energia solare-termica (CSP). Il metodo più comune, il solare fotovoltaico, raccoglie la luce solare utilizzando pannelli solari, la converte in energia elettrica e la immagazzina in batterie per una varietà di usi.

A causa della diminuzione dei prezzi dei materiali e dei progressi nei processi di installazione, il costo dell’energia solare è sceso di quasi il 90% negli ultimi dieci anni, rendendola più accessibile ed economicamente vantaggiosa.1 Ad alimentare ulteriormente questo fenomeno è la prossima generazione di tecnologia solare fotovoltaica che sta producendo energia più leggera. e pannelli solari più flessibili, potenti ed efficienti in grado di generare elettricità anche durante i periodi di scarsa luce solare.

La produzione di energia solare si basa su sistemi di accumulo dell’energia (ESS) per una distribuzione coerente, quindi con l’aumento della capacità di generazione, i sistemi di accumulo devono tenere il passo. Ad esempio, la tecnologia delle batterie a flusso viene migliorata per supportare lo stoccaggio di energia su scala di rete. Una forma di ESS a basso costo, affidabile e scalabile, le batterie a flusso possono contenere centinaia di megawattora di elettricità con una singola carica. Ciò consente ai servizi pubblici di immagazzinare energia a lungo termine per periodi di bassa o mancata produzione, aiutando a gestire il carico e creare una rete elettrica stabile e resiliente.

L’estensione delle capacità ESS diventa sempre più importantedecarbonizzazionesforzi e un futuro di energia pulita man mano che la capacità di energia rinnovabile si espande. Secondo l’Agenzia internazionale per l’energia (IEA), solo nel 2023, l’energia rinnovabile ha aumentato la sua capacità globale del 50%, con il solare fotovoltaico che rappresenta i tre quarti di tale capacità. E nel periodo tra il 2023 e il 2028, si prevede che la capacità di elettricità rinnovabile crescerà di 7.300 gigawatt, mentre si prevede che l’utilizzo del solare fotovoltaico e dell’energia eolica onshore raddoppierà almeno rispetto ai livelli attuali in India, Brasile, Europa e Stati Uniti fino al 2028.2

Vento

Da generazioni gli esseri umani utilizzano l’energia eolica per generare energia meccanica ed elettrica. Essendo una fonte di energia pulita, sostenibile ed economicamente vantaggiosa, l’energia eolica offre un immenso potenziale per aumentare la transizione alle energie rinnovabili in tutto il mondo con un impatto minimo sugli ecosistemi. Secondo le previsioni dell’IEA, la produzione di elettricità eolica dovrebbe più che raddoppiare, raggiungendo i 350 gigawatt (GW) entro il 20283, con un mercato cinese delle energie rinnovabili che aumenterà del 66% solo nel 2023.4

Le turbine eoliche si sono evolute da piccola scala, come i mulini a vento per uso domestico, a scala di utilità per i parchi eolici. Ma alcuni degli sviluppi più interessanti nella tecnologia eolica riguardano la generazione di energia eolica offshore, con molti progetti eolici offshore che navigano in acque più profonde. Si stanno sviluppando parchi eolici su larga scala per sfruttare i venti offshore più forti e potenzialmente raddoppiare la capacità di energia eolica offshore. Nel settembre 2022, la Casa Bianca ha annunciato l'intenzione di implementare 30 GW di energia eolica offshore galleggiante entro il 2030. Questa iniziativa è destinata a fornire energia pulita a 10 milioni di case in più, contribuire a ridurre i costi energetici, sostenere posti di lavoro nel settore dell'energia pulita e ridurre ulteriormente la dipendenza del paese dall'elettricità. sui combustibili fossili.5

Poiché nelle reti elettriche viene integrata sempre più energia pulita, prevedere la produzione di energia rinnovabile diventa fondamentale per gestire una fornitura elettrica stabile e resiliente.Previsioni sulle rinnovabiliè una soluzione basata suAI, sensori,apprendimento automatico,dati geospaziali, analisi avanzate, dati meteorologici migliori del settore e altro ancora per generare previsioni accurate e coerenti per risorse energetiche rinnovabili variabili come l'energia eolica. Previsioni più precise aiutano gli operatori a integrare più tecnologie di energia rinnovabile nella rete elettrica. Ne migliorano l'efficienza e l'affidabilità prevedendo meglio quando aumentare o diminuire la produzione, riducendo i costi operativi. Ad esempio, Omega Energiamaggiore utilizzo delle energie rinnovabili migliorando l’accuratezza delle previsioni—15% per l'eolico e 30% per il solare. Questi miglioramenti hanno contribuito ad aumentare l’efficienza della manutenzione e a ridurre al minimo i costi operativi.

Energia idroelettrica

I sistemi energetici idroelettrici utilizzano il movimento dell’acqua, compreso il flusso di fiumi e torrenti, l’energia marina e delle maree, i bacini idrici e le dighe per far girare le turbine per generare elettricità. Secondo l’IEA, l’energia idroelettrica rimarrà il più grande fornitore di energia pulita fino al 2030, con nuove entusiasmanti tecnologie all’orizzonte.6

Ad esempio, l’energia idroelettrica su piccola scala utilizza mini e micro reti per fornire energia rinnovabile alle aree rurali e alle aree in cui infrastrutture più grandi (come le dighe) potrebbero non essere realizzabili. Utilizzando una pompa, una turbina o una ruota idraulica per convertire il flusso naturale di piccoli fiumi e ruscelli in elettricità, l’idroelettrico su piccola scala fornisce una fonte di energia sostenibile con un impatto minimo sugli ecosistemi locali. In molti casi, le comunità possono connettersi a una rete centralizzata e rivendere l’energia prodotta in eccesso.

Nel 2021, il National Renewable Energy Laboratory (NREL) ha posizionato tre turbine realizzate con un nuovo materiale composito termoplastico meno corrodibile e più riciclabile dei materiali tradizionali nell'East River di New York City. Le nuove turbine hanno generato la stessa quantità di energia nello stesso lasso di tempo delle turbine precedenti, ma senza danni strutturali rilevabili.7 Sono ancora necessari test in condizioni estreme, ma questo materiale riciclabile e a basso costo ha il potenziale per rivoluzionare il mercato dell’energia idroelettrica se adottato per un uso diffuso.

Geotermico

Le centrali geotermiche (su larga scala) e le pompe di calore geotermiche (GHP) (su piccola scala) convertono il calore dall'interno della Terra in elettricità utilizzando vapore o idrocarburi. Un tempo l'energia geotermica dipendeva dalla posizione, richiedendo l'accesso a serbatoi geotermici nelle profondità della crosta terrestre. Le ultime ricerche stanno contribuendo a rendere la geotermia più indipendente dalla posizione.

I sistemi geotermici avanzati (EGS) portano l’acqua necessaria da sotto la superficie terrestre dove non si trova, consentendo la produzione di energia geotermica in luoghi del mondo dove prima non era possibile. E con l’evoluzione della tecnologia ESG, attingere all’inesauribile fornitura di calore della Terra ha il potenziale per fornire quantità illimitate di energia pulita e a basso costo per tutti.

Biomassa

La bioenergia è generata dalla biomassa costituita da materiale organico come piante e alghe. Sebbene la biomassa sia spesso contestata come veramente rinnovabile, la bioenergia odierna è una fonte di energia quasi a emissioni zero.

Gli sviluppi nel campo dei biocarburanti, tra cui il biodiesel e il bioetanolo, sono particolarmente interessanti. Alcuni ricercatori australiani stanno studiando la possibilità di convertire il materiale organico in carburanti sostenibili per l'aviazione (SAF). Ciò potrebbe contribuire a ridurre le emissioni di carbonio dei carburanti per aerei fino all’80%.8 Negli Stati Uniti, il Bioenergy Technologies Office (BETO) del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) sta sviluppando una tecnologia per aiutare a ridurre i costi e gli impatti ambientali della produzione di bioenergia e bioprodotti, migliorando al contempo la loro efficienza. qualità.9

La tecnologia a supporto del futuro delle energie rinnovabili

Un’economia basata sull’energia pulita si basa su fonti di energia rinnovabile che sono vulnerabili ai fattori ambientali e poiché sempre più vengono incorporate nelle reti elettriche, la tecnologia per aiutare a gestire tali rischi è fondamentale. IBM Environmental Intelligence può aiutare le organizzazioni a rafforzare la resilienza e la sostenibilità anticipando potenziali interruzioni e riducendo in modo proattivo i rischi durante le operazioni e le catene di fornitura estese.

1 I combustibili fossili “diventano obsoleti” mentre i prezzi dei pannelli solari crollano(link esterno a ibm.com), The Independent, 27 settembre 2023.

2 La massiccia espansione delle energie rinnovabili apre le porte al raggiungimento dell’obiettivo globale di triplicazione fissato alla COP28(link esterno a ibm.com), International Energy Agency, 11 gennaio 2024.

3Vento(link esterno a ibm.com), International Energy Agency, 11 luglio 2023.

4Rinnovabili: elettricità(link esterno a ibm.com), International Energy Agency, gennaio 2024.

5Nuove azioni per espandere l’energia eolica offshore negli Stati Uniti(link esterno a ibm.com), Casa Bianca, 15 settembre 2022.

6Idroelettricità(link esterno a ibm.com), International Energy Agency, 11 luglio 2023.

710 risultati significativi nel settore dell’energia idrica dal 2021(link esterno a ibm.com), National Renewable Energy Laboratory, 18 gennaio 2022.

8 Per alimentare un futuro costruito per la vita(link esterno a ibm.com), Jet Zero Australia, accesso 11 gennaio 2024.

9Risorse di carbonio rinnovabili(link esterno a ibm.com), Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, accesso 28 dicembre 2023.