Budúcnosť obnoviteľnej energie

Solárne

Premena slnečného žiarenia na elektrickú energiu prebieha dvoma spôsobmi – solárnou fotovoltaikou (PV) alebo koncentráciou solárno-tepelnej energie (CSP). Najbežnejšia metóda, solárna fotovoltaika, zbiera slnečné svetlo pomocou solárnych panelov, premieňa ju na elektrickú energiu a ukladá ju do batérií na rôzne účely.

V dôsledku klesajúcich cien materiálov a pokrokov v inštalačných procesoch klesli náklady na solárnu energiu za posledné desaťročie takmer o 90 %, čím sa stala dostupnejšou a nákladovo efektívnejšou.1 Toto podporuje ďalšia generácia solárnej fotovoltaickej technológie, ktorá produkuje ľahšie a flexibilnejšie, výkonnejšie a efektívnejšie solárne panely, ktoré dokážu generovať elektrinu aj v období slabého slnečného žiarenia.

Výroba solárnej energie sa pri konzistentnej distribúcii spolieha na systémy skladovania energie (ESS), takže so zvyšujúcou sa kapacitou výroby musia systémy skladovania držať krok. Vylepšuje sa napríklad technológia prietokových batérií na podporu ukladania energie v sieti. Nízkonákladová, spoľahlivá a škálovateľná forma prietokových batérií ESS dokáže pojať stovky megawatthodín elektriny na jedno nabitie. To umožňuje energetickým spoločnostiam dlhodobo skladovať energiu na obdobia nízkej produkcie alebo bez produkcie, čo pomáha riadiť záťaž a vytvárať stabilnú a odolnú elektrickú sieť.

Rozšírenie kapacít ESS sa stáva čoraz dôležitejšímdekarbonizáciaúsilie a budúcnosť čistej energie s rozširovaním kapacity obnoviteľnej energie. Podľa Medzinárodnej energetickej agentúry (IEA) len v roku 2023 obnoviteľná energia zvýšila svoju globálnu kapacitu o 50 %, pričom tri štvrtiny tejto kapacity tvorili solárne fotovoltaické články. A v období medzi rokmi 2023 až 2028 sa očakáva, že kapacita obnoviteľnej elektrickej energie vzrastie o 7 300 gigawattov, pričom sa očakáva, že využitie solárnej fotovoltiky a veternej energie na pevnine sa do roku 2028 minimálne zdvojnásobí v porovnaní so súčasnou úrovňou v Indii, Brazílii, Európe a USA.

Vietor

Ľudia už celé generácie využívajú veternú energiu na výrobu mechanickej a elektrickej energie. Veterná energia ako čistý, udržateľný a nákladovo efektívny zdroj energie ponúka obrovský potenciál na zvýšenie prechodu obnoviteľnej energie na celom svete s minimálnym dopadom na ekosystémy. Na základe predpovede IEA sa očakáva, že výroba elektriny z vetra sa do roku 20283 viac ako zdvojnásobí na 350 gigawattov (GW), pričom čínsky trh s obnoviteľnou energiou vzrastie len v roku 2023 o 66 %.4

Veterné turbíny sa vyvinuli z malých, ako sú veterné mlyny na použitie v domácnostiach, na úžitkové veterné farmy. Ale niektoré z najzaujímavejších pokrokov vo veternej technológii sú vo výrobe veternej energie na mori, pričom mnohé projekty veternej energie na mori smerujú do hlbších vôd. Vyvíjajú sa veľké veterné farmy, aby využili silnejšie vetry na mori a potenciálne zdvojnásobili kapacitu veternej energie na mori. V septembri 2022 Biely dom oznámil plány na nasadenie 30 GW plávajúcej veternej energie na mori do roku 2030. Táto iniciatíva má poskytnúť 10 miliónom domácností viac čistej energie, pomôcť znížiť náklady na energiu, podporiť pracovné miesta v oblasti čistej energie a ďalej znížiť závislosť krajiny o fosílnych palivách.5

Keďže sa do energetických sietí integruje viac čistej energie, predpovedanie výroby obnoviteľnej energie sa stáva kľúčovým pre riadenie stabilnej a odolnej dodávky elektriny.Prognóza obnoviteľných zdrojovje riešenie postavené naAI, senzory,strojové učenie,geopriestorové údaje, pokročilé analýzy, najlepšie údaje o počasí vo svojej triede a ďalšie na vytváranie presných a konzistentných predpovedí pre variabilné obnoviteľné zdroje energie, ako je vietor. Presnejšie predpovede pomáhajú operátorom integrovať viac technológií obnoviteľnej energie do elektrickej siete. Zlepšujú jeho efektívnosť a spoľahlivosť lepším projektovaním, kedy zvýšiť alebo znížiť výrobu, čím sa znižujú prevádzkové náklady. Napríklad Omega Energiazvýšenie využívania obnoviteľných zdrojov zlepšením presnosti predpovedí—15 % pre vietor a 30 % pre slnečnú energiu. Tieto vylepšenia pomohli zvýšiť efektivitu údržby a minimalizovať prevádzkové náklady.

Vodná energia

Vodné energetické systémy využívajú pohyb vody vrátane toku riek a potokov, morskú a prílivovú energiu, nádrže a priehrady na roztočenie turbín na výrobu elektriny. Podľa IEA zostane vodná elektráreň do roku 2030 najväčším poskytovateľom čistej energie so zaujímavými novými technológiami na obzore.6

Napríklad malé vodné elektrárne využívajú mini- a mikrosiete na poskytovanie obnoviteľnej energie vidieckym oblastiam a oblastiam, kde väčšia infraštruktúra (ako sú priehrady) nemusí byť realizovateľná. Pomocou čerpadla, turbíny alebo vodného kolesa na premenu prirodzeného toku malých riek a potokov na elektrinu poskytuje malá vodná elektráreň trvalo udržateľný zdroj energie s minimálnym vplyvom na miestne ekosystémy. V mnohých prípadoch sa komunity môžu pripojiť do centralizovanej siete a predávať späť prebytočnú vyrobenú energiu.

V roku 2021 Národné laboratórium pre obnoviteľnú energiu (NREL) umiestnilo do East River v New Yorku tri turbíny vyrobené z nového termoplastického kompozitného materiálu, ktorý je menej korózny a viac recyklovateľný ako tradičné materiály. Nové turbíny vygenerovali rovnaké množstvo energie za rovnaký čas ako ich predchodcovia, ale bez zjavného poškodenia konštrukcie.7 Testovanie v extrémnych podmienkach je stále potrebné, ale tento lacný, recyklovateľný materiál má potenciál spôsobiť revolúciu na trhu s vodnou energiou, ak prijaté na široké použitie.

Geotermálne

Geotermálne elektrárne (veľké) a geotermálne tepelné čerpadlá (GHP) (malé) premieňajú teplo z vnútra Zeme na elektrinu pomocou pary alebo uhľovodíkov. Geotermálna energia bola kedysi závislá od polohy – vyžadovala si prístup ku geotermálnym nádržiam hlboko pod zemskou kôrou. Najnovší výskum pomáha, aby geotermálna oblasť bola viac agnostická.

Vylepšené geotermálne systémy (EGS) privádzajú potrebnú vodu spod zemského povrchu tam, kde nie je, a umožňujú tak produkciu geotermálnej energie na miestach po celom svete, kde to predtým nebolo možné. A ako sa technológia ESG vyvíja, využívanie nevyčerpateľných zásob tepla Zeme má potenciál poskytnúť neobmedzené množstvo čistej, lacnej energie pre všetkých.

Biomasa

Bioenergia sa vyrába z biomasy, ktorá pozostáva z organického materiálu, ako sú rastliny a riasy. Hoci je biomasa často spochybňovaná ako skutočne obnoviteľná, súčasná bioenergia je zdrojom energie s takmer nulovými emisiami.

Obzvlášť vzrušujúci je vývoj v oblasti biopalív vrátane bionafty a bioetanolu. Výskumníci v Austrálii skúmajú premenu organického materiálu na udržateľné letecké palivá (SAF). To by mohlo pomôcť znížiť emisie uhlíka z tryskových palív až o 80 %.8 Úrad pre bioenergetické technológie (BETO) Ministerstva energetiky USA (DOE) v USA vyvíja technológiu, ktorá pomôže znížiť náklady a environmentálne vplyvy výroby bioenergie a bioproduktov a zároveň zlepšiť ich kvalita.9

Technológia na podporu budúcnosti obnoviteľnej energie

Ekonomika čistej energie sa opiera o obnoviteľné zdroje energie, ktoré sú citlivé na environmentálne faktory, a keďže sa do energetických sietí začleňuje viac, technológia, ktorá pomáha zvládať tieto riziká, je kľúčová. IBM Environmental Intelligence môže organizáciám pomôcť zvýšiť odolnosť a udržateľnosť predvídaním potenciálnych prerušení a proaktívnym znižovaním rizika počas prevádzky a rozšírených dodávateľských reťazcov.

1 Fosílne palivá „sa stávajú zastarané“, keďže ceny solárnych panelov klesajú(odkaz sa nachádza mimo ibm.com), The Independent, 27. septembra 2023.

2 Masívne rozšírenie obnoviteľnej energie otvára dvere k dosiahnutiu globálneho trojnásobného cieľa stanoveného na COP28(odkaz sa nachádza mimo ibm.com), Medzinárodná agentúra pre energiu, 11. januára 2024.

3Vietor(odkaz sa nachádza mimo ibm.com), Medzinárodná agentúra pre energiu, 11. júla 2023.

4Obnoviteľné zdroje – elektrina(odkaz sa nachádza mimo ibm.com), Medzinárodná energetická agentúra, január 2024.

5Nové akcie na rozšírenie veternej energie na mori v USA(odkaz sa nachádza mimo ibm.com), Biely dom, 15. septembra 2022.

6Vodná elektrina(odkaz sa nachádza mimo ibm.com), Medzinárodná agentúra pre energiu, 11. júla 2023.

710 významných úspechov v oblasti vodnej energie od roku 2021(odkaz sa nachádza mimo ibm.com), Národné laboratórium pre obnoviteľnú energiu, 18. januára 2022.

8 Poháňať budúcnosť postavenú pre život(odkaz sa nachádza mimo ibm.com), Jet Zero Australia, prístupný 11. januára 2024.

9Obnoviteľné zdroje uhlíka(odkaz sa nachádza mimo ibm.com), Úrad pre energetickú efektívnosť a obnoviteľnú energiu, prístup 28. decembra 2023.