Masa depan tenaga boleh diperbaharui

suria

Menukar cahaya matahari kepada tenaga elektrik berlaku dalam dua cara—fotovoltaik suria (PV) atau pemusatan kuasa terma suria (CSP). Kaedah yang paling biasa, PV solar, mengumpul cahaya matahari menggunakan panel solar, menukarnya kepada tenaga elektrik dan menyimpannya dalam bateri untuk pelbagai kegunaan.

Disebabkan oleh penurunan harga bahan dan kemajuan dalam proses pemasangan, kos tenaga suria telah menurun hampir 90% sepanjang dekad yang lalu, menjadikannya lebih mudah diakses dan menjimatkan kos.1 Menjana lagi ini ialah teknologi PV solar generasi seterusnya yang menghasilkan lebih ringan dan panel solar yang lebih fleksibel, berkuasa dan cekap yang boleh menjana elektrik walaupun dalam tempoh cahaya matahari yang rendah.

Penjanaan tenaga suria bergantung pada sistem storan tenaga (ESS) untuk pengedaran yang konsisten—maka apabila kapasiti penjanaan meningkat, sistem storan mesti mengikut rentak. Sebagai contoh, teknologi bateri aliran sedang dipertingkatkan untuk menyokong storan tenaga skala grid. Bateri aliran ESS yang kos rendah, boleh dipercayai dan berskala boleh menampung beratus-ratus jam megawatt elektrik dengan sekali cas. Ini membolehkan utiliti menyimpan tenaga jangka panjang untuk tempoh rendah atau bukan pengeluaran, membantu mengurus beban dan mencipta grid kuasa yang stabil dan berdaya tahan.

Memperluaskan keupayaan ESS menjadi semakin penting untukpenyahkarbonanusaha dan masa depan tenaga bersih apabila kapasiti kuasa boleh diperbaharui berkembang. Menurut Agensi Tenaga Antarabangsa (IEA), pada tahun 2023 sahaja, tenaga boleh diperbaharui meningkatkan kapasiti globalnya sebanyak 50%, dengan PV solar membentuk tiga perempat daripada kapasiti itu. Dan dalam tempoh antara 2023 hingga 2028, kapasiti elektrik boleh diperbaharui dijangka meningkat sebanyak 7,300 gigawatt dengan PV solar dan penggunaan angin darat dijangka sekurang-kurangnya dua kali ganda berbanding paras semasa di India, Brazil, Eropah dan AS hingga 2028.2

Angin

Manusia telah menggunakan kuasa angin untuk menjana tenaga mekanikal dan elektrik selama beberapa generasi. Sebagai sumber tenaga yang bersih, mampan dan menjimatkan kos, tenaga angin menawarkan potensi besar untuk meningkatkan peralihan tenaga boleh diperbaharui di seluruh dunia dengan impak minimum kepada ekosistem. Berdasarkan ramalan IEA, penjanaan elektrik angin dijangka meningkat lebih daripada dua kali ganda kepada 350 gigawatt (GW) menjelang 20283 dengan pasaran tenaga boleh diperbaharui China meningkat 66% pada tahun 2023 sahaja.4

Turbin angin telah berkembang daripada skala kecil, seperti kincir angin untuk kegunaan isi rumah, kepada skala utiliti untuk ladang angin. Tetapi beberapa perkembangan paling menarik dalam teknologi angin adalah dalam penjanaan kuasa angin luar pesisir, dengan banyak projek angin luar pesisir menavigasi ke perairan yang lebih dalam. Ladang angin berskala besar sedang dibangunkan untuk memanfaatkan angin luar pesisir yang lebih kuat kepada kapasiti kuasa angin luar pesisir yang berpotensi menggandakan. Pada September 2022, Rumah Putih mengumumkan rancangan untuk menggunakan 30 GW kuasa angin luar pesisir terapung menjelang 2030. Inisiatif ini ditetapkan untuk menyediakan 10 juta lagi rumah dengan tenaga bersih, membantu mengurangkan kos tenaga, menyokong pekerjaan tenaga bersih dan seterusnya mengurangkan pergantungan negara pada bahan api fosil.5

Memandangkan lebih banyak tenaga bersih disepadukan ke dalam grid kuasa, ramalan pengeluaran tenaga boleh diperbaharui menjadi penting untuk menguruskan bekalan elektrik yang stabil dan berdaya tahan.Ramalan tenaga boleh diperbaharuiadalah penyelesaian yang dibina di atasAI, penderia,pembelajaran mesin,data geospatial, analitik lanjutan, data cuaca terbaik dalam kelasnya dan banyak lagi untuk menjana ramalan yang tepat dan konsisten untuk sumber tenaga boleh diperbaharui berubah-ubah seperti angin. Ramalan yang lebih tepat membantu pengendali menyepadukan lebih banyak teknologi tenaga boleh diperbaharui ke dalam grid elektrik. Mereka meningkatkan kecekapan dan kebolehpercayaannya dengan mengunjurkan masa yang lebih baik untuk meningkatkan atau menurunkan pengeluaran, mengurangkan kos operasi. Contohnya, Omega Energiameningkatkan penggunaan boleh diperbaharui dengan meningkatkan ketepatan ramalan—15% untuk angin dan 30% untuk solar. Penambahbaikan ini membantu meningkatkan kecekapan penyelenggaraan dan meminimumkan kos operasi.

kuasa hidro

Sistem tenaga hidro menggunakan pergerakan air termasuk aliran sungai dan sungai, tenaga marin dan pasang surut, takungan dan empangan untuk memutar turbin untuk menjana tenaga elektrik. Menurut IEA, hidro akan kekal sebagai penyedia tenaga bersih terbesar menjelang 2030 dengan teknologi baharu yang menarik di ufuk.6

Sebagai contoh, hidro berskala kecil menggunakan grid mini dan mikro untuk menyediakan tenaga boleh diperbaharui ke kawasan luar bandar dan kawasan di mana infrastruktur yang lebih besar (seperti empangan) mungkin tidak dapat dilaksanakan. Menggunakan pam, turbin atau kincir air untuk menukar aliran semula jadi sungai dan sungai kecil kepada elektrik, hidro berskala kecil menyediakan sumber tenaga mampan dengan impak minimum kepada ekosistem tempatan. Dalam kebanyakan kes, komuniti boleh menyambung ke grid berpusat dan menjual balik kuasa berlebihan yang dihasilkan.

Pada tahun 2021, Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan (NREL) meletakkan tiga turbin yang diperbuat daripada bahan komposit termoplastik baharu yang kurang mudah terhakis dan lebih boleh dikitar semula berbanding bahan tradisional ke dalam East River di New York City. Turbin baharu menjana jumlah tenaga yang sama dalam jumlah masa yang sama seperti pendahulunya tetapi tanpa kerosakan struktur yang boleh dilihat.7 Ujian keadaan yang melampau masih perlu, tetapi bahan kos rendah yang boleh dikitar semula ini berpotensi untuk merevolusikan pasaran kuasa hidro jika diterima pakai untuk kegunaan meluas.

Geoterma

Loji janakuasa geoterma (berskala besar) dan pam haba geoterma (GHP) (berskala kecil) menukar haba dari bahagian dalam Bumi kepada elektrik menggunakan wap atau hidrokarbon. Tenaga geoterma dahulunya bergantung kepada lokasi—memerlukan akses kepada takungan geoterma jauh di bawah kerak bumi. Penyelidikan terkini membantu menjadikan geoterma lebih agnostik lokasi.

Sistem geoterma yang dipertingkatkan (EGS) membawa air yang diperlukan dari bawah permukaan Bumi ke tempat yang tidak, membolehkan pengeluaran tenaga geoterma di tempat di seluruh dunia yang tidak mungkin sebelum ini. Dan apabila teknologi ESG berkembang, memanfaatkan bekalan haba bumi yang tidak habis-habis mempunyai potensi untuk menyediakan tenaga bersih dan kos rendah tanpa had untuk semua.

Biojisim

Biotenaga dijana daripada biojisim yang terdiri daripada bahan organik seperti tumbuhan dan alga. Walaupun biojisim sering dipertikaikan sebagai benar-benar boleh diperbaharui, biotenaga hari ini merupakan sumber tenaga hampir sifar pelepasan.

Perkembangan dalam biofuel termasuk biodiesel dan bioetanol amat menarik. Penyelidik di Australia sedang meneroka menukar bahan organik kepada bahan api penerbangan mampan (SAF). Ini boleh membantu mengurangkan pelepasan karbon bahan api jet sehingga 80%.8 Di negeri-negeri, Pejabat Teknologi Tenaga Biotenaga (BETO) Jabatan Tenaga AS (JAS) sedang membangunkan teknologi untuk membantu mengurangkan kos dan kesan alam sekitar biotenaga dan pengeluaran bioproduk sambil menambah baik mereka. kualiti.9

Teknologi untuk menyokong masa depan tenaga boleh diperbaharui

Ekonomi tenaga bersih bergantung pada sumber tenaga boleh diperbaharui yang terdedah kepada faktor persekitaran dan apabila lebih banyak lagi digabungkan ke dalam grid kuasa, teknologi untuk membantu menguruskan risiko tersebut adalah penting. Perisikan Alam Sekitar IBM boleh membantu organisasi meningkatkan daya tahan dan kemampanan dengan menjangkakan potensi gangguan dan secara proaktif mengurangkan risiko sepanjang operasi dan rantaian bekalan lanjutan.

1 Bahan api fosil 'menjadi usang' kerana harga panel solar menjunam(pautan berada di luar ibm.com), The Independent, 27 September 2023.

2 Pengembangan besar-besaran kuasa boleh diperbaharui membuka pintu untuk mencapai matlamat tiga kali ganda global yang ditetapkan pada COP28(pautan berada di luar ibm.com), Agensi Tenaga Antarabangsa, 11 Januari 2024.

3Angin(pautan berada di luar ibm.com), Agensi Tenaga Antarabangsa, 11 Julai 2023.

4Boleh Diperbaharui—Elektrik(pautan berada di luar ibm.com), Agensi Tenaga Antarabangsa, Januari 2024.

5Tindakan Baharu untuk Memperluaskan Tenaga Angin Luar Pesisir AS(pautan berada di luar ibm.com), Rumah Putih, 15 September 2022.

6Hidroelektrik(pautan berada di luar ibm.com), Agensi Tenaga Antarabangsa, 11 Julai 2023.

710 Pencapaian Kuasa Air Yang Penting Mulai 2021(pautan berada di luar ibm.com), Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan, 18 Januari 2022.

8 Untuk menguasai masa depan yang dibina untuk kehidupan(pautan berada di luar ibm.com), Jet Zero Australia, diakses 11 Januari 2024.

9Sumber Karbon Boleh Diperbaharui(pautan berada di luar ibm.com), Pejabat Kecekapan Tenaga dan Tenaga Boleh Diperbaharui, diakses pada 28 Disember 2023.