Prihodnost obnovljivih virov energije

sončna

Pretvarjanje sončne svetlobe v električno energijo poteka na dva načina - sončna fotovoltaika (PV) ali koncentriranje sončne toplotne energije (CSP). Najpogostejša metoda, sončna PV, zbira sončno svetlobo s pomočjo sončnih kolektorjev, jo pretvarja v električno energijo in jo shranjuje v baterije za različne namene.

Zaradi padajočih cen materialov in napredka v postopkih namestitve so se stroški sončne energije v zadnjem desetletju znižali za skoraj 90 %, zaradi česar je bolj dostopna in stroškovno učinkovita. ter bolj prilagodljive, zmogljive in učinkovite sončne celice, ki lahko proizvajajo elektriko tudi v obdobjih nizke sončne svetlobe.

Proizvodnja sončne energije je odvisna od sistemov za shranjevanje energije (ESS) za dosledno distribucijo – zato morajo sistemi za shranjevanje slediti tempu, ko se proizvodna zmogljivost povečuje. Na primer, tehnologija pretočnih baterij se izboljšuje za podporo shranjevanju energije v omrežju. Pretočne baterije, ki so poceni, zanesljiva in razširljiva oblika ESS, lahko z enim polnjenjem prenesejo več sto megavatnih ur električne energije. To omogoča javnim podjetjem dolgoročno shranjevanje energije za obdobja nizke ali ne-proizvodnje, kar pomaga pri obvladovanju obremenitve in ustvarjanju stabilnega in prožnega električnega omrežja.

Razširitev zmogljivosti ESS postaja vse bolj pomembnarazogljičenjeprizadevanja in čisto energetsko prihodnost, ko se zmogljivost obnovljive energije širi. Po podatkih Mednarodne agencije za energijo (IEA) je samo leta 2023 obnovljiva energija povečala svojo globalno zmogljivost za 50 %, pri čemer solarna PV predstavlja tri četrtine te zmogljivosti. In v obdobju med letoma 2023 in 2028 naj bi se zmogljivost obnovljive električne energije povečala za 7.300 gigavatov s sončno fotonapetostjo in porabo vetra na kopnem, ki naj bi se do leta 2028 vsaj podvojila glede na sedanje ravni v Indiji, Braziliji, Evropi in ZDA.2

Veter

Ljudje že več generacij uporabljajo moč vetra za pridobivanje mehanske in električne energije. Kot čist, trajnosten in stroškovno učinkovit vir energije ponuja vetrna energija ogromen potencial za povečanje prehoda na obnovljivo energijo po vsem svetu z minimalnim vplivom na ekosisteme. Na podlagi napovedi IEA naj bi se proizvodnja vetrne električne energije do leta 20283 več kot podvojila na 350 gigavatov (GW), pri čemer se bo kitajski trg obnovljive energije samo leta 2023 povečal za 66 %.4

Vetrne turbine so se razvile iz majhnih, kot so vetrnice za gospodinjstvo, v uporabne za vetrne elektrarne. Toda nekateri najbolj vznemirljivi dogodki v tehnologiji vetra so na področju proizvodnje vetrne energije na morju, pri čemer številni projekti vetra na morju plujejo v globlje vode. Vetrne elektrarne velikega obsega se razvijajo za izkoriščanje močnejših vetrov na morju za potencialno podvojitev zmogljivosti vetrne energije na morju. Septembra 2022 je Bela hiša objavila načrte za uvedbo 30 GW plavajoče vetrne elektrarne na morju do leta 2030. Ta pobuda naj bi zagotovila 10 milijonov več domov s čisto energijo, pomagala znižati stroške energije, podprla delovna mesta s čisto energijo in dodatno zmanjšala odvisnost države na fosilna goriva.5

Ker je v elektroenergetska omrežja vključenih več čiste energije, postaja napovedovanje proizvodnje obnovljive energije ključnega pomena za upravljanje stabilne in odporne oskrbe z električno energijo.Napovedovanje obnovljivih virov energijeje rešitev, ki temelji naAI, senzorji,strojno učenje,geoprostorskih podatkov, napredno analitiko, najboljše vremenske podatke v svojem razredu in več za ustvarjanje natančnih in doslednih napovedi za spremenljive obnovljive vire energije, kot je veter. Natančnejše napovedi pomagajo operaterjem pri vključevanju več tehnologij obnovljive energije v električno omrežje. Izboljšajo njegovo učinkovitost in zanesljivost z boljšim napovedovanjem, kdaj je treba povečati ali zmanjšati proizvodnjo, kar zmanjša operativne stroške. Na primer Omega Energiapovečana uporaba obnovljivih virov energije z izboljšanjem natančnosti napovedovanja—15 % za veter in 30 % za sonce. Te izboljšave so pomagale povečati učinkovitost vzdrževanja in zmanjšati operativne stroške.

Hidroenergija

Hidroenergetski sistemi uporabljajo gibanje vode, vključno s tokom rek in potokov, energijo morja in plimovanja, rezervoarje in jezove za vrtenje turbin za proizvodnjo električne energije. Po mnenju IEA bo hidroelektrarna do leta 2030 ostala največji ponudnik čiste energije z vznemirljivimi novimi tehnologijami na obzorju.6

Na primer, male hidroelektrarne uporabljajo mini in mikro omrežja za zagotavljanje obnovljive energije na podeželju in območjih, kjer večja infrastruktura (kot so jezovi) morda ni izvedljiva. Z uporabo črpalke, turbine ali vodnega kolesa za pretvorbo naravnega toka majhnih rek in potokov v električno energijo, male hidroelektrarne zagotavljajo trajnostni vir energije z minimalnim vplivom na lokalne ekosisteme. V mnogih primerih se lahko skupnosti povežejo v centralizirano omrežje in prodajo presežek proizvedene energije.

Leta 2021 je Nacionalni laboratorij za obnovljivo energijo (NREL) v East River v New Yorku postavil tri turbine iz novega termoplastičnega kompozitnega materiala, ki je manj koroziven in ga je lažje reciklirati kot tradicionalne materiale. Nove turbine so proizvedle enako količino energije v enakem času kot njihove predhodnice, vendar brez vidnih strukturnih poškodb.7 Preizkušanje ekstremnih pogojev je še vedno potrebno, vendar lahko ta poceni material, ki ga je mogoče reciklirati, povzroči revolucijo na trgu hidroelektrarn, če sprejeti za široko uporabo.

Geotermalna

Geotermalne elektrarne (velike) in geotermalne toplotne črpalke (GHP) (majhne) pretvarjajo toploto iz Zemljine notranjosti v električno energijo s pomočjo pare ali ogljikovodikov. Geotermalna energija je bila nekoč odvisna od lokacije – zahteval je dostop do geotermalnih rezervoarjev globoko pod zemeljsko skorjo. Najnovejša raziskava pomaga, da postane geotermalna energija bolj neodvisna od lokacije.

Izboljšani geotermalni sistemi (EGS) prinašajo potrebno vodo izpod zemeljskega površja tja, kjer je ni, in omogočajo proizvodnjo geotermalne energije na mestih po vsem svetu, kjer to prej ni bilo mogoče. In ko se tehnologija ESG razvija, lahko izkoriščanje Zemljine neizčrpne zaloge toplote zagotovi neomejene količine čiste in poceni energije za vse.

Biomasa

Bioenergija se proizvaja iz biomase, ki je sestavljena iz organskega materiala, kot so rastline in alge. Čeprav je biomasa pogosto sporna kot resnično obnovljiv vir energije, je današnja bioenergija vir energije skoraj brez emisij.

Razvoj na področju biogoriv, ​​vključno z biodizlom in bioetanolom, je še posebej vznemirljiv. Raziskovalci v Avstraliji raziskujejo pretvorbo organskega materiala v trajnostna letalska goriva (SAF). To bi lahko pomagalo zmanjšati emisije ogljika pri reaktivnem gorivu za do 80 %.8 Urad za bioenergijske tehnologije (BETO) ameriškega ministrstva za energijo (DOE) razvija tehnologijo za zmanjšanje stroškov in okoljskih vplivov proizvodnje bioenergije in bioproizvodov, hkrati pa izboljšuje njihovo kakovost.9

Tehnologija za podporo prihodnosti obnovljive energije

Gospodarstvo čiste energije temelji na obnovljivih virih energije, ki so občutljivi na okoljske dejavnike, in ker je vse več vključenih v električna omrežja, je tehnologija za pomoč pri obvladovanju teh tveganj ključnega pomena. IBM Environmental Intelligence lahko pomaga organizacijam povečati odpornost in trajnost s predvidevanjem morebitnih motenj in proaktivnim zmanjševanjem tveganj v vseh operacijah in razširjenih dobavnih verigah.

1 Fosilna goriva "postajajo zastarela", ko cene sončnih kolektorjev strmo padajo(povezava je zunaj ibm.com), The Independent, 27. september 2023.

2 Ogromna širitev obnovljive energije odpira vrata doseganju cilja globalne potrojitve, določenega na COP28(povezava je zunaj ibm.com), Mednarodna agencija za energijo, 11. januar 2024.

3Veter(povezava je zunaj ibm.com), Mednarodna agencija za energijo, 11. julij 2023.

4Obnovljivi viri – električna energija(povezava je zunaj ibm.com), Mednarodna agencija za energijo, januar 2024.

5Novi ukrepi za razširitev vetrne energije na morju v ZDA(povezava je zunaj ibm.com), Bela hiša, 15. september 2022.

6Hidroelektrika(povezava je zunaj ibm.com), Mednarodna agencija za energijo, 11. julij 2023.

710 pomembnih dosežkov na področju vodne energije od leta 2021(povezava je zunaj ibm.com), Nacionalni laboratorij za obnovljivo energijo, 18. januar 2022.

8 Za napajanje prihodnosti, zgrajene za življenje(povezava je zunaj ibm.com), Jet Zero Australia, dostopno 11. januarja 2024.

9Obnovljivi viri ogljika(povezava je zunaj ibm.com), Urad za energetsko učinkovitost in obnovljivo energijo, dostopno 28. decembra 2023.