再生可能エネルギーの未来

太陽

太陽光を電気エネルギーに変換するには、太陽光発電 (PV) と集光太陽熱発電 (CSP) の 2 つの方法があります。最も一般的な方法である太陽光発電は、ソーラーパネルを使用して太陽光を収集し、それを電気エネルギーに変換し、さまざまな用途のためにバッテリーに蓄えます。

材料価格の低下と設置プロセスの進歩により、太陽光発電のコストは過去 10 年間でほぼ 90% 低下し、より利用しやすく、コスト効率が高くなりました。1 これをさらに促進するのが、より軽量な発電を実現する次世代の太陽光発電技術です。そして、より柔軟で強力かつ効率的なソーラーパネルは、日照量が少ない期間でも発電できます。

太陽エネルギーの生成は、一貫した分配のためにエネルギー貯蔵システム (ESS) に依存しているため、発電容量の増加に伴い、貯蔵システムもそれに対応する必要があります。たとえば、フローバッテリー技術は、グリッドスケールのエネルギー貯蔵をサポートするために改良されています。低コストで信頼性が高く拡張性の高い ESS 形式のフロー電池は、1 回の充電で数百メガワット時の電力を蓄えることができます。これにより、電力会社は低生産または非生産期間にエネルギーを長期貯蔵することができ、負荷を管理し、安定した復元力のある電力網を構築するのに役立ちます。

ESS 機能の拡張はますます重要になっています脱炭素化再生可能電力の容量が拡大するにつれて、取り組みとクリーン エネルギーの未来が実現します。国際エネルギー機関 (IEA) によると、2023 年だけで再生可能エネルギーは世界の発電容量を 50% 増加させ、その容量の 4 分の 3 を太陽光発電が占めています。また、2023 年から 2028 年までの期間で、再生可能電力の容量は 7,300 ギガワット増加すると予想されており、太陽光発電と陸上風力発電の使用量は、インド、ブラジル、ヨーロッパ、米国で 2028.2 年までに現在のレベルの少なくとも 2 倍になると予想されています。

風

人類は何世代にもわたって風力発電を利用して機械エネルギーと電気エネルギーを生成してきました。風力エネルギーは、クリーンで持続可能でコスト効率の高い電源として、生態系への影響を最小限に抑えながら、世界中で再生可能エネルギーへの移行を促進する計り知れない可能性を秘めています。 IEA の予測に基づくと、風力発電は 2028 年までに 2 倍以上の 350 ギガワット (GW) に増加すると予想されており3、中国の再生可能エネルギー市場は 2023 年だけで 66% 増加します。4

風力タービンは、家庭用風車などの小規模から風力発電所用の実用規模まで進化してきました。しかし、風力技術の最もエキサイティングな発展の一部は洋上風力発電であり、多くの洋上風力プロジェクトが深海に進出しています。大規模な風力発電所は、より強力な洋上風力を利用して洋上風力発電容量を潜在的に倍増するために開発されています。 2022年9月、ホワイトハウスは、2030年までに30ギガワットの浮体式洋上風力発電を導入する計画を発表した。この取り組みは、さらに1,000万世帯にクリーンエネルギーを供給し、エネルギーコストの削減に貢献し、クリーンエネルギー関連の雇用を支援し、国の依存度をさらに下げることを目的としている。化石燃料について。5

より多くのクリーン エネルギーが電力網に統合されるにつれ、安定した回復力のある電力供給を管理するには、再生可能エネルギーの生産量を予測することが重要になります。再生可能エネルギーの予測に基づいて構築されたソリューションですAI、センサー、機械学習、地理空間データ、高度な分析、クラス最高の気象データなどを利用して、風力などの変動する再生可能エネルギー資源について正確で一貫した予測を生成します。より正確な予測は、事業者がより多くの再生可能エネルギー技術を電力網に統合するのに役立ちます。生産の増減を適切に予測することで効率と信頼性が向上し、運用コストが削減されます。例えばオメガ・エネルギア予測精度の向上による再生可能エネルギー利用の増加—風力発電が 15%、太陽光発電が 30%。これらの改善により、メンテナンス効率が向上し、運用コストが最小限に抑えられました。

水力発電

水力エネルギー システムは、川や小川の流れ、海洋や潮流のエネルギー、貯水池やダムなどの水の動きを利用してタービンを回転させて発電します。 IEA によると、水力発電は 2030 年まで最大のクリーン エネルギー供給者であり続け、エキサイティングな新技術が目前に迫っています6。

たとえば、小規模水力発電では、ミニグリッドおよびマイクログリッドを使用して、農村部や大規模なインフラ（ダムなど）が不可能な地域に再生可能エネルギーを供給します。小規模水力発電は、ポンプ、タービン、または水車を使用して小さな川や小川の自然の流れを電力に変換し、地元の生態系への影響を最小限に抑えた持続可能なエネルギー源を提供します。多くの場合、コミュニティは集中型送電網に接続し、生成された余剰電力を売り戻すことができます。

2021年、国立再生可能エネルギー研究所（NREL）は、従来の材料よりも腐食しにくくリサイクル可能な新しい熱可塑性複合材料で作られたタービン3基をニューヨーク市のイーストリバーに設置した。新しいタービンは、前任者と同じ時間内に同じ量のエネルギーを生成しましたが、認識できる構造上の損傷はありませんでした。7 極限状態での試験は依然として必要ですが、この低コストでリサイクル可能な材料は、水力発電市場に革命をもたらす可能性があります。広く普及するために採用されました。

地熱

地熱発電所（大規模）と地熱ヒートポンプ（GHP）（小規模）は、蒸気または炭化水素を使用して地球内部の熱を電気に変換します。かつて地熱エネルギーは場所に依存しており、地殻の下深くにある地熱貯留層へのアクセスが必要でした。最新の研究は、地熱をより場所に依存しないものにするのに役立っています。

強化された地熱システム (EGS) は、必要な水を地表の下から地下に運び込み、これまで不可能だった世界中の場所で地熱エネルギーの生産を可能にします。そして ESG テクノロジーが進化するにつれて、地球の無尽蔵の熱供給を利用することで、クリーンで低コストのエネルギーを無制限にすべての人に提供できる可能性があります。

バイオマス

バイオエネルギーは、植物や藻類などの有機物からなるバイオマスから生成されます。バイオマスが真に再生可能であるかどうかについてはしばしば議論がありますが、今日のバイオエネルギーはほぼゼロ排出のエネルギー源です。

バイオディーゼルやバイオエタノールなどのバイオ燃料の開発は特に刺激的です。オーストラリアの研究者は、有機材料を持続可能な航空燃料（SAF）に変換することを研究しています。これにより、ジェット燃料の炭素排出量を最大 80% 削減できる可能性があります。8 米国では、米国エネルギー省 (DOE) のバイオエネルギー技術局 (BETO) が、バイオエネルギーとバイオ製品の生産効率を向上させながら、コストと環境への影響を削減するのに役立つ技術を開発しています。品質.9

再生可能エネルギーの未来を支える技術

クリーン エネルギー経済は、環境要因の影響を受けやすい再生可能エネルギー源に依存しており、送電網に組み込まれるエネルギーが増えるにつれ、それらのリスクを管理するためのテクノロジーが重要になります。 IBM Environmental Intelligence は、潜在的な混乱を予測し、業務全体および拡張されたサプライ・チェーン全体でリスクを積極的に軽減することで、組織が回復力と持続可能性を高めるのに役立ちます。

1 太陽光パネルの価格急落で化石燃料は「時代遅れになりつつある」(リンクは ibm.com の外にあります)、The Independent、2023 年 9 月 27 日。

2 再生可能電力の大規模な拡大は、COP28で設定された世界3倍目標の達成への扉を開く(リンクは ibm.com の外にあります)、国際エネルギー機関、2024 年 1 月 11 日。

3風(リンクは ibm.com の外にあります)、国際エネルギー機関、2023 年 7 月 11 日。

4再生可能エネルギー—電力(リンクは ibm.com の外にあります)、国際エネルギー機関、2024 年 1 月。

5米国の洋上風力エネルギー拡大に向けた新たな取り組み(リンクは ibm.com の外にあります)、ホワイトハウス、2022 年 9 月 15 日。

6水力発電(リンクは ibm.com の外にあります)、国際エネルギー機関、2023 年 7 月 11 日。

72021 年以降の水力発電に関する 10 の重要な成果(リンクは ibm.com の外にあります)、国立再生可能エネルギー研究所、2022 年 1 月 18 日。

8 人生のために築かれる未来に力を与えるために(リンクは ibm.com の外にあります)、Jet Zero Australia、2024 年 1 月 11 日にアクセス。

9再生可能な炭素資源(リンクは ibm.com の外にあります)、エネルギー効率・再生可能エネルギー局、2023 年 12 月 28 日にアクセス。