Жаңартылатын энергияның болашағы

Күн

Күн сәулесін электр энергиясына түрлендіру екі жолмен жүзеге асады: күн фотоэлектрлері (PV) немесе күн-жылу энергиясын шоғырландыру (CSP). Ең кең таралған әдіс, күн PV, күн панельдері арқылы күн сәулесін жинап, оны электр энергиясына түрлендіреді және әртүрлі мақсаттар үшін батареяларда сақтайды.

Материалдар бағасының төмендеуіне және орнату процестеріндегі жетістіктерге байланысты соңғы онжылдықта күн энергиясының құны 90%-ға дерлік төмендеп, оны қолжетімді және үнемді етті.1 Осыны одан әрі толықтыра түсу – жеңілірек өндіретін күн PV технологиясының келесі буыны. және икемді, қуатты және тиімді күн панельдері, тіпті күн сәулесі аз уақыттарда да электр энергиясын өндіре алады.

Күн энергиясын өндіру дәйекті бөлу үшін энергия сақтау жүйелеріне (ESS) сүйенеді, сондықтан генерациялау қуаты артқан сайын сақтау жүйелері қарқынмен жүруі керек. Мысалы, желілік масштабтағы энергияны сақтауды қолдау үшін ағынды батарея технологиясы жетілдірілуде. ESS-тің арзан, сенімді және ауқымды түрі, ағынды батареялар бір зарядта жүздеген мегаватт сағат электр энергиясын ұстай алады. Бұл коммуналдық қызметтерге энергияны аз немесе өндірілмейтін кезеңдер үшін ұзақ мерзімді сақтауға мүмкіндік береді, жүктемені басқаруға және тұрақты және серпімді электр желісін құруға көмектеседі.

ESS мүмкіндіктерін кеңейту барған сайын маңызды бола түсудедекарбонизациякүш-жігері мен таза энергия болашағы, өйткені жаңартылатын қуат қуаты кеңейеді. Халықаралық энергетика агенттігінің (IEA) мәліметтері бойынша, тек 2023 жылы жаңартылатын энергия өзінің жаһандық қуатын 50%-ға арттырды, бұл қуаттың төрттен үш бөлігін күн PV құрайды. Ал 2023-2028 жылдар аралығында жаңартылатын электр қуатының қуаты күн PV және құрлықтағы желді пайдалану арқылы 7300 гигаваттқа өседі деп күтілуде 2028 жылға дейін Үндістан, Бразилия, Еуропа және АҚШ-тағы ағымдағы деңгейден кем дегенде екі есе артады.2.

Жел

Адамдар ұрпақтар бойы механикалық және электр энергиясын өндіру үшін жел энергиясын пайдаланып келеді. Таза, тұрақты және үнемді қуат көзі ретінде жел энергиясы экожүйелерге аз әсер ете отырып, бүкіл әлем бойынша жаңартылатын энергияға көшуді арттыру үшін үлкен әлеуетті ұсынады. ХЭА болжамына сүйене отырып, жел электр энергиясын өндіру 20283 жылға қарай екі еседен астам 350 гигаваттқа (ГВт) жетеді деп күтілуде, бұл ретте Қытайдың жаңартылатын энергия нарығы 2023 жылы ғана 66%-ға өседі.4

Жел турбиналары үй шаруашылығына арналған жел диірмендері сияқты шағын масштабтан жел электр станциялары үшін пайдалы ауқымға дейін дамыды. Бірақ жел технологиясындағы ең қызықты жаңалықтардың кейбірі теңізде жел энергиясын өндіру болып табылады, көптеген теңіздегі жел жобалары тереңірек суларға барады. Теңіз желінің қуатын әлеуетті екі есе арттыру үшін күшті теңіз желдерін пайдалану үшін кең ауқымды жел электр станциялары әзірленуде. 2022 жылдың қыркүйегінде Ақ үй 2030 жылға қарай 30 ГВт қалқымалы теңіз жел қуатын орналастыру жоспарын жариялады. Бұл бастама тағы 10 миллион үйді таза энергиямен қамтамасыз етуге, энергия шығындарын азайтуға, таза энергия жұмыс орындарын қолдауға және елдің тәуелділігін одан әрі азайтуға бағытталған. қазбалы отындар бойынша.5

Электр желілеріне көбірек таза энергия біріктірілгендіктен, жаңартылатын энергия өндірісін болжау тұрақты, тұрақты электрмен жабдықтауды басқару үшін маңызды болады.Жаңартылатын энергия көздерін болжаунегізделген шешім болып табыладыAI, сенсорлар,машиналық оқыту,геокеңістіктік деректер, жел сияқты жаңартылатын энергия көздеріне қатысты дәл, дәйекті болжамдар жасау үшін жетілдірілген аналитика, ең жақсы ауа райы деректері және т.б. Нақтырақ болжамдар операторларға жаңартылатын энергия технологияларын электр желісіне қосуға көмектеседі. Олар операциялық шығындарды азайтып, өндірісті көтеру немесе төмендету уақытын жақсырақ болжау арқылы оның тиімділігі мен сенімділігін арттырады. Мысалы, Omega Energiaболжау дәлдігін арттыру арқылы жаңартылатын көздерді пайдалануды арттыру—15% жел және 30% күн. Бұл жақсартулар техникалық қызмет көрсету тиімділігін арттыруға және операциялық шығындарды азайтуға көмектесті.

Гидроэнергетика

Гидроэнергетикалық жүйелер электр энергиясын өндіру үшін турбиналарды айналдыру үшін өзен мен ағын ағынын, теңіз және толқындық энергияны, су қоймалары мен бөгеттерді қоса алғанда су қозғалысын пайдаланады. IEA мәліметтері бойынша, гидро 2030 жылға дейін көкжиекте қызықты жаңа технологиялары бар ең ірі таза энергия жеткізушісі болып қала береді.6

Мысалы, шағын көлемді гидротораптар шағын және микро желілерді ауылды жерлерді және үлкен инфрақұрылым (бөгеттер сияқты) іске асыру мүмкін емес аймақтарды жаңартылатын энергиямен қамтамасыз ету үшін пайдаланады. Кіші өзендер мен ағындардың табиғи ағынын электр энергиясына айналдыру үшін сорғыны, турбинаны немесе су дөңгелегін пайдалана отырып, шағын көлемді гидроэнергия жергілікті экожүйеге аз әсер ететін тұрақты энергия көзін қамтамасыз етеді. Көптеген жағдайларда қауымдастықтар орталықтандырылған желіге қосылып, өндірілген артық қуатты қайта сата алады.

2021 жылы Жаңартылатын энергия көздерінің ұлттық зертханасы (NREL) Нью-Йорк қаласының Шығыс өзеніне дәстүрлі материалдарға қарағанда тоттанбайтын және қайта өңдеуге болатын жаңа термопластикалық композициялық материалдан жасалған үш турбинаны орналастырды. Жаңа турбиналар бұрынғыларымен бірдей уақыт көлемінде энергияны өндірді, бірақ құрылымдық зақымданусыз.7 Төтенше жағдайды сынау әлі де қажет, бірақ бұл арзан, қайта өңделетін материалдың гидроэнергетика нарығында төңкеріс жасау мүмкіндігі бар. кеңінен қолдану үшін қабылданған.

Геотермалдық

Геотермалдық электр станциялары (үлкен масштабты) және геотермиялық жылу сорғылары (ШҚ) (шағын масштабты) бу немесе көмірсутекті пайдаланып, Жердің ішкі бөлігіндегі жылуды электр энергиясына айналдырады. Геотермалдық энергия бір кездері орналасуға байланысты болды - жер қыртысының терең астындағы геотермалдық резервуарларға қол жеткізуді талап етті. Соңғы зерттеулер геотермальды орынды анағұрлым агностикалық етуге көмектеседі.

Жетілдірілген геотермалдық жүйелер (EGS) қажетті суды жер бетінің астынан ол жоқ жерге жеткізеді, бұл жер шарындағы бұрын мүмкін болмаған жерлерде геотермалдық энергия өндіруге мүмкіндік береді. ESG технологиясы дамып келе жатқанда, Жердің сарқылмас жылу қорын пайдалану барлығына шексіз мөлшерде таза, арзан энергияны қамтамасыз ету мүмкіндігіне ие.

Биомасса

Биоэнергия өсімдіктер мен балдырлар сияқты органикалық материалдан тұратын биомассадан алынады. Биомасса шынымен жаңартылатын деп жиі дауласса да, бүгінгі биоэнергия нөлге жақын энергия көзі болып табылады.

Биоотынның, соның ішінде биодизель мен биоэтанолдың дамуы ерекше қызықты. Австралиялық зерттеушілер органикалық материалдарды тұрақты авиациялық отынға (SAF) айналдыруды зерттеп жатыр. Бұл авиакеросиннің көміртегі шығарындыларын 80%-ға дейін азайтуға көмектесуі мүмкін.8 Штатта АҚШ Энергетика министрлігінің (DOE) биоэнергетикалық технологиялар кеңсесі (BETO) биоэнергия мен биоөнім өндірісінің шығындары мен қоршаған ортаға тигізетін әсерін азайтуға көмектесетін технологияны әзірлеуде. сапа.9

Жаңартылатын энергияның болашағын қолдау технологиясы

Таза энергия экономикасы қоршаған орта факторларына осал жаңартылатын энергия көздеріне сүйенеді және олардың көпшілігі электр желілеріне енгізілгендіктен, осы тәуекелдерді басқаруға көмектесетін технология өте маңызды. IBM Environmental Intelligence ықтимал үзілістерді болжау және операциялар мен кеңейтілген жеткізу тізбегіндегі тәуекелдерді белсенді түрде азайту арқылы ұйымдарға тұрақтылық пен тұрақтылықты арттыруға көмектесе алады.

1 Күн панельдерінің бағасы құлдыраған сайын қазба отындары «ескіруде».(сілтеме ibm.com сайтынан тыс жерде), The Independent, 27 қыркүйек 2023 ж.

2 Жаңартылатын энергия көздерін жаппай кеңейту COP28-де қойылған жаһандық үш есеге арттыру мақсатына жетуге есік ашады.(сілтеме ibm.com сайтында орналасқан), Халықаралық энергетикалық агенттік, 11 қаңтар 2024 ж.

3Жел(сілтеме ibm.com сайтынан тыс жерде орналасқан), Халықаралық энергетикалық агенттік, 11 шілде 2023 ж.

4Жаңартылатын көздер — электр энергиясы(сілтеме ibm.com сайтында орналасқан), Халықаралық энергетикалық агенттік, 2024 жылдың қаңтары.

5АҚШ-тың теңіздегі жел энергиясын кеңейту бойынша жаңа әрекеттер(сілтеме ibm.com сайтынан тыс жерде), Ақ үй, 15 қыркүйек 2022 ж.

6Гидроэнергия(сілтеме ibm.com сайтынан тыс жерде орналасқан), Халықаралық энергетикалық агенттік, 11 шілде 2023 ж.

72021 жылдан бастап су энергетикасы саласындағы 10 маңызды жетістік(сілтеме ibm.com сайтынан тыс), Ұлттық жаңартылатын энергия зертханасы, 18 қаңтар 2022 ж.

8 Өмір үшін салынған болашаққа қуат беру(сілтеме ibm.com сайтынан тыс жерде), Jet Zero Australia, 2024 жылдың 11 қаңтарында қолжетімді.

9Жаңартылатын көміртегі ресурстары(сілтеме ibm.com сайтынан тыс), Энергия тиімділігі және жаңартылатын энергия басқармасы, 2023 жылдың 28 желтоқсанында қол жеткізілді.