Viitorul energiei regenerabile

Solar

Transformarea luminii solare în energie electrică are loc în două moduri: solar fotovoltaic (PV) sau concentrarea energiei solare-termice (CSP). Cea mai comună metodă, solar PV, colectează lumina soarelui folosind panouri solare, o transformă în energie electrică și o stochează în baterii pentru o varietate de utilizări.

Datorită scăderii prețurilor materialelor și progreselor în procesele de instalare, costul energiei solare a scăzut cu aproape 90% în ultimul deceniu, făcând-o mai accesibilă și mai eficientă din punct de vedere al costurilor1. și panouri solare mai flexibile, puternice și eficiente, care pot genera electricitate chiar și în perioadele de lumină solară scăzută.

Generarea de energie solară se bazează pe sistemele de stocare a energiei (ESS) pentru o distribuție consecventă – astfel încât, pe măsură ce capacitatea de generare crește, sistemele de stocare trebuie să țină pasul. De exemplu, tehnologia bateriei cu flux este îmbunătățită pentru a sprijini stocarea energiei la scară de rețea. O formă ieftină, fiabilă și scalabilă de ESS, bateriile flow pot stoca sute de megawați-oră de energie electrică la o singură încărcare. Acest lucru permite utilităților să stocheze energie pe termen lung pentru perioade de producție scăzută sau neproducție, ajutând la gestionarea sarcinii și la crearea unei rețele electrice stabile și rezistente.

Extinderea capabilităților ESS devine din ce în ce mai importantă pentrudecarbonizareeforturi și un viitor cu energie curată pe măsură ce capacitatea de energie regenerabilă se extinde. Potrivit Agenției Internaționale pentru Energie (IEA), doar în 2023, energia regenerabilă și-a mărit capacitatea globală cu 50%, energia solară fotovoltaică reprezentând trei sferturi din această capacitate. Iar în perioada 2023-2028, se preconizează că capacitatea de energie electrică din surse regenerabile va crește cu 7.300 gigawați, iar utilizarea energiei solare fotovoltaice și a energiei eoliene pe uscat se așteaptă să se dubleze cel puțin față de nivelurile actuale din India, Brazilia, Europa și SUA până în 2028.2

Vânt

Oamenii au folosit energia eoliană pentru a genera energie mecanică și electrică de generații. Fiind o sursă de energie curată, durabilă și eficientă din punct de vedere al costurilor, energia eoliană oferă un potențial imens de a crește tranziția la energie regenerabilă pe tot globul, cu impact minim asupra ecosistemelor. Pe baza previziunilor AIE, generarea de energie electrică eoliană este de așteptat să se dubleze cu peste 350 gigawați (GW) până în 20283, piața de energie regenerabilă din China crescând cu 66% numai în 2023.4

Turbinele eoliene au evoluat de la scară mică, cum ar fi morile de vânt pentru uz casnic, la scară de utilitate pentru fermele eoliene. Dar unele dintre cele mai interesante dezvoltări ale tehnologiei eoliene sunt în generarea de energie eoliană offshore, cu multe proiecte eoliene offshore navigând în ape mai adânci. Parcurile eoliene la scară largă sunt în curs de dezvoltare pentru a valorifica vânturi mai puternice din larg pentru a dubla potențial capacitatea de energie eoliană offshore. În septembrie 2022, Casa Albă a anunțat planuri de a implementa 30 GW de energie eoliană plutitoare offshore până în 2030. Această inițiativă este programată să ofere încă 10 milioane de case cu energie curată, să ajute la scăderea costurilor cu energie, să sprijine locurile de muncă din energie curată și să reducă în continuare dependența țării. asupra combustibililor fosili.5

Pe măsură ce mai multă energie curată este integrată în rețelele electrice, prognoza producției de energie regenerabilă devine crucială pentru gestionarea unei aprovizionări electrice stabile și rezistente.Prognoza energiilor regenerabileeste o soluție construită peAI, senzori,învățarea automată,date geospațiale, analize avansate, date meteorologice de cea mai bună calitate și multe altele pentru a genera prognoze precise și consecvente pentru resurse variabile de energie regenerabilă, cum ar fi vântul. Prognoze mai precise ajută operatorii să integreze mai multe tehnologii de energie regenerabilă în rețeaua electrică. Își îmbunătățesc eficiența și fiabilitatea prin proiectarea mai bună a momentului în care să crească sau să scadă producția, reducând costurile de operare. De exemplu, Omega Energiacreșterea utilizării surselor regenerabile prin îmbunătățirea preciziei prognozelor—15% pentru vânt și 30% pentru solar. Aceste îmbunătățiri au contribuit la creșterea eficienței întreținerii și la minimizarea costurilor de operare.

Hidroenergie

Sistemele de energie hidroenergetică utilizează mișcarea apei, inclusiv debitul râului și al pârâului, energia marină și mareele, rezervoarele și barajele pentru a învârti turbinele pentru a genera electricitate. Potrivit AIE, hidro va rămâne cel mai mare furnizor de energie curată până în 2030, cu noi tehnologii interesante la orizont.6

De exemplu, hidrocentralele la scară mică utilizează mini-și micro-rețele pentru a furniza energie regenerabilă zonelor rurale și zonelor în care infrastructura mai mare (cum ar fi barajele) ar putea să nu fie fezabilă. Folosind o pompă, o turbină sau o roată hidraulică pentru a converti debitul natural al râurilor și râurilor mici în energie electrică, hidrocentrala la scară mică oferă o sursă de energie durabilă cu impact minim asupra ecosistemelor locale. În multe cazuri, comunitățile se pot conecta la o rețea centralizată și pot vinde excesul de energie produsă.

În 2021, Laboratorul Național de Energie Regenerabilă (NREL) a plasat trei turbine realizate dintr-un nou material compozit termoplastic, care este mai puțin corodabil și mai reciclabil decât materialele tradiționale în East River din New York. Noile turbine au generat aceeași cantitate de energie în aceeași perioadă de timp ca și predecesorii lor, dar fără daune structurale vizibile.7 Testarea în condiții extreme este încă necesară, dar acest material reciclabil, cu costuri reduse, are potențialul de a revoluționa piața hidroenergiei dacă adoptat pentru utilizare pe scară largă.

geotermal

Centralele geotermale (la scară mare) și pompele de căldură geotermale (GHP) (la scară mică) transformă căldura din interiorul Pământului în energie electrică folosind abur sau hidrocarburi. Energia geotermală a fost odată dependentă de locație - necesitând acces la rezervoare geotermale adânci sub scoarța terestră. Cele mai recente cercetări ajută la crearea geotermală mai agnostică a locației.

Sistemele geotermale îmbunătățite (EGS) aduc apa necesară de sub suprafața Pământului acolo unde nu este, permițând producerea de energie geotermală în locuri de pe tot globul unde nu era posibil anterior. Și pe măsură ce tehnologia ESG evoluează, folosirea inepuizabilă a sursei de căldură a Pământului are potențialul de a oferi tuturor cantități nelimitate de energie curată, la preț redus.

Biomasă

Bioenergia este generată din biomasă care constă din material organic, cum ar fi plante și alge. Deși biomasa este adesea contestată ca fiind cu adevărat regenerabilă, bioenergia de astăzi este o sursă de energie cu emisii aproape zero.

Evoluțiile biocombustibililor, inclusiv biodieselul și bioetanolul, sunt deosebit de interesante. Cercetătorii din Australia explorează transformarea materialelor organice în combustibili durabili pentru aviație (SAF). Acest lucru ar putea ajuta la reducerea emisiilor de carbon cu până la 80%.8 În Statele Unite, Biroul pentru Tehnologii Bioenergetice (DOE) al Departamentului de Energie al SUA (BETO) dezvoltă tehnologie pentru a ajuta la reducerea costurilor și a impactului asupra mediului ale producției de bioenergie și bioproduse, îmbunătățind în același timp calitate.9

Tehnologie pentru a sprijini viitorul energiei regenerabile

O economie cu energie curată se bazează pe surse de energie regenerabilă care sunt vulnerabile la factorii de mediu și, pe măsură ce mai multe sunt încorporate în rețelele electrice, tehnologia care ajută la gestionarea acestor riscuri este crucială. IBM Environmental Intelligence poate ajuta organizațiile să sporească reziliența și sustenabilitatea anticipând potențialele întreruperi și reducând în mod proactiv riscul pe parcursul operațiunilor și lanțurilor de aprovizionare extinse.

1 Combustibilii fosili „devin învechiți” pe măsură ce prețurile panourilor solare scad(linkul rezidă în afara ibm.com), The Independent, 27 septembrie 2023.

2 Expansiunea masivă a energiei regenerabile deschide ușa pentru atingerea obiectivului global de triplare stabilit la COP28(link rezidă în afara ibm.com), Agenția Internațională pentru Energie, 11 ianuarie 2024.

3Vânt(link rezidă în afara ibm.com), Agenția Internațională pentru Energie, 11 iulie 2023.

4Energii regenerabile — Electricitate(linkul rezidă în afara ibm.com), Agenția Internațională pentru Energie, ianuarie 2024.

5Noi acțiuni pentru extinderea energiei eoliene offshore din SUA(linkul rezidă în afara ibm.com), Casa Albă, 15 septembrie 2022.

6Hidroelectricitate(linkul se află în afara ibm.com), Agenția Internațională pentru Energie, 11 iulie 2023.

710 realizări semnificative privind energia apei din 2021(link rezidă în afara ibm.com), National Renewable Energy Laboratory, 18 ianuarie 2022.

8 Pentru a alimenta un viitor construit pentru viață(linkul rezidă în afara ibm.com), Jet Zero Australia, accesat la 11 ianuarie 2024.

9Resurse regenerabile de carbon(link rezidă în afara ibm.com), Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, accesat la 28 decembrie 2023.