Förnybar energiär energi som produceras från jordens naturresurser, de som kan fyllas på snabbare än de förbrukas. Vanliga exempel är solkraft, vattenkraft och vindkraft. Att byta till dessa förnybara energikällor är nyckeln till kampen motklimatförändringar.
Idag bidrar en mängd olika incitament och subventioner till att göra det lättare för företag att luta sig mot förnybara resurser som en stabil kraftkälla för att hjälpa till att lindra klimatkrisen. Men nästa generation av ren energi kräver mer än bara incitament, den behöver innovativ teknik för att förbättra energieffektiviteten och kraftgenerering för att hjälpa världen att nånetto-nollutsläpp.
Sol
Att omvandla solljus till elektrisk energi sker på två sätt - solceller (PV) eller koncentrering av solenergi (CSP). Den vanligaste metoden, solenergi, samlar in solljus med hjälp av solpaneler, omvandlar det till elektrisk energi och lagrar det i batterier för en mängd olika användningsområden.
På grund av sjunkande materialpriser och framsteg i installationsprocesser har kostnaden för solenergi sjunkit med nästan 90 % under det senaste decenniet, vilket gör den mer tillgänglig och kostnadseffektiv.1 Att driva på detta ytterligare är nästa generation av solcellsteknik som producerar lättare och mer flexibla, kraftfulla och effektiva solpaneler som kan generera el även under perioder med svagt solljus.
Generering av solenergi är beroende av energilagringssystem (ESS) för konsekvent distribution – så när produktionskapaciteten ökar måste lagringssystemen hålla jämna steg. Till exempel förbättras flödesbatteritekniken för att stödja energilagring i nätskala. En låg kostnad, pålitlig och skalbar form av ESS, flödesbatterier kan hålla hundratals megawattimmar elektricitet på en enda laddning. Detta gör det möjligt för företag att lagra energi på lång sikt under perioder med låg eller icke-produktion, vilket hjälper till att hantera belastning och skapa ett stabilt och motståndskraftigt elnät.
Att utöka ESS-kapaciteten blir allt viktigare föravkarboniseringansträngningar och en framtid för ren energi när kapaciteten för förnybar kraft ökar. Enligt Internationella energibyrån (IEA) ökade förnybar energi sin globala kapacitet med 50 % enbart under 2023, och solceller utgjorde tre fjärdedelar av den kapaciteten. Och under perioden mellan 2023 och 2028 förväntas kapaciteten för förnybar el växa med 7 300 gigawatt med solcells- och vindanvändning på land som förväntas åtminstone fördubblas jämfört med nuvarande nivåer i Indien, Brasilien, Europa och USA fram till 2028.2
Vind
Människor har använt vindkraft för att generera mekanisk och elektrisk energi i generationer. Som en ren, hållbar och kostnadseffektiv kraftkälla erbjuder vindenergi en enorm potential för att öka övergången till förnybar energi över hela världen med minimal påverkan på ekosystemen. Baserat på IEA:s prognos förväntas vindkraftsproduktionen mer än fördubblas till 350 gigawatt (GW) till 20283, och Kinas marknad för förnybar energi kommer att öka med 66 % bara 2023.4
Vindkraftverk har utvecklats från småskaliga, som väderkvarnar för hushållsbruk, till bruksskala för vindkraftsparker. Men några av de mest spännande utvecklingarna inom vindteknik är inom havsbaserad vindkraftproduktion, med många havsbaserade vindprojekt som navigerar till djupare vatten. Storskaliga vindkraftsparker utvecklas för att utnyttja starkare havsvindar för att potentiellt fördubbla havsbaserad vindkraftskapacitet. I september 2022 tillkännagav Vita huset planer på att distribuera 30 GW flytande vindkraft till havs till 2030. Detta initiativ kommer att förse 10 miljoner fler bostäder med ren energi, hjälpa till att sänka energikostnaderna, stödja rena energijobb och ytterligare minska landets beroende på fossila bränslen.5
När mer ren energi integreras i elnäten, blir prognostiseringen av produktionen av förnybar energi avgörande för att klara en stabil, motståndskraftig elförsörjning.Prognos för förnybar energiär en lösning som bygger påAI, sensorer,maskininlärning,geospatiala data, avancerad analys, klassens bästa väderdata och mer för att generera korrekta, konsekventa prognoser för variabla förnybara energiresurser som vind. Mer exakta prognoser hjälper operatörer att integrera mer förnybar energiteknik i elnätet. De förbättrar dess effektivitet och tillförlitlighet genom att bättre projicera när produktionen ska öka eller minska, vilket minskar driftskostnaderna. Till exempel Omega Energiaökat utnyttjande av förnybar energi genom att förbättra prognostiseringsnoggrannheten—15 % för vind och 30 % för sol. Dessa förbättringar bidrog till att öka underhållseffektiviteten och minimera driftskostnaderna.
Vattenkraft
Vattenkraftsenergisystem använder vattenrörelser inklusive flod- och strömflöden, havs- och tidvattenenergi, reservoarer och dammar för att snurra turbiner för att generera elektricitet. Enligt IEA kommer vattenkraft att förbli den största leverantören av ren energi fram till 2030 med spännande ny teknik i horisonten.6
Till exempel använder småskalig vattenkraft mini- och mikronät för att tillhandahålla förnybar energi till landsbygdsområden och områden där större infrastruktur (som dammar) kanske inte är genomförbar. Genom att använda en pump, turbin eller vattenhjul för att omvandla det naturliga flödet av små floder och bäckar till elektricitet, ger småskalig vattenkraft en hållbar energikälla med minimal påverkan på lokala ekosystem. I många fall kan samhällen ansluta till ett centraliserat nät och sälja tillbaka överskottskraft som produceras.
År 2021 placerade National Renewable Energy Laboratory (NREL) tre turbiner gjorda av ett nytt termoplastiskt kompositmaterial som är mindre korroderbart och mer återvinningsbart än traditionella material i New York Citys East River. De nya turbinerna genererade samma mängd energi på samma tid som sina föregångare men utan några märkbara strukturella skador.7 Extrema tillståndstester är fortfarande nödvändiga, men detta billiga, återvinningsbara material har potential att revolutionera vattenkraftsmarknaden om antagen för utbredd användning.
Geotermisk
Geotermiska kraftverk (storskaliga) och geotermiska värmepumpar (GHP) (småskaliga) omvandlar värme från jordens inre till elektricitet med hjälp av ånga eller kolväte. Geotermisk energi var en gång platsberoende – vilket krävde tillgång till geotermiska reservoarer djupt under jordskorpan. Den senaste forskningen hjälper till att göra geotermien mer platsagnostisk.
Förbättrade geotermiska system (EGS) för det nödvändiga vattnet från under jordens yta dit det inte är, vilket möjliggör geotermisk energiproduktion på platser runt om i världen där det tidigare inte var möjligt. Och i takt med att ESG-tekniken utvecklas, har ett utnyttjande av jordens outtömliga värmeförsörjning potentialen att tillhandahålla obegränsade mängder ren, billig energi för alla.
Biomassa
Bioenergi genereras från biomassa som består av organiskt material som växter och alger. Även om biomassa ofta ifrågasätts som verkligt förnybar, är dagens bioenergi en nästan nollutsläppskälla till energi.
Utvecklingen inom biobränslen inklusive biodiesel och bioetanol är särskilt spännande. Forskare i Australien undersöker att omvandla organiskt material till hållbara flygbränslen (SAF). Detta kan bidra till att minska koldioxidutsläppen från flygbränsle med upp till 80%.8 Stateside, US Department of Energys (DOE) Bioenergy Technologies Office (BETO) utvecklar teknik för att hjälpa till att minska kostnaderna och miljöpåverkan från bioenergi och produktion av bioprodukter samtidigt som de förbättrar deras kvalitet.9
Teknik för att stödja framtiden för förnybar energi
En ren energiekonomi förlitar sig på förnybara energikällor som är känsliga för miljöfaktorer och eftersom fler integreras i elnäten är teknik för att hantera dessa risker avgörande. IBM Environmental Intelligence kan hjälpa organisationer att öka motståndskraften och hållbarheten genom att förutse potentiella störningar och proaktivt minska riskerna genom hela verksamheten och utökade leveranskedjor.
1 Fossila bränslen "blir föråldrade" när priserna på solpaneler rasar(länken finns utanför ibm.com), The Independent, 27 september 2023.
2 En massiv utbyggnad av förnybar kraft öppnar dörren för att uppnå det globala tredubblingsmålet som satts upp vid COP28(länk finns utanför ibm.com), International Energy Agency, 11 januari 2024.
3Vind(länk finns utanför ibm.com), International Energy Agency, 11 juli 2023.
4Förnybar energi—El(länk finns utanför ibm.com), International Energy Agency, januari 2024.
5Nya åtgärder för att utöka amerikansk vindkraft till havs(länken finns utanför ibm.com), Vita huset, 15 september 2022.
6Vattenkraft(länken finns utanför ibm.com), International Energy Agency, 11 juli 2023.
710 betydande vattenkraftsprestationer från 2021(länken finns utanför ibm.com), National Renewable Energy Laboratory, 18 januari 2022.
8 Att driva en framtid byggd för livet(länken finns utanför ibm.com), Jet Zero Australia, tillgänglig 11 januari 2024.
9Förnybara kolresurser(länken finns utanför ibm.com), Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, tillgänglig 28 december 2023.
Posttid: 2024-10-31