Mustakabali wa nishati mbadala

Sola

Kubadilisha mwanga wa jua kuwa nishati ya umeme hutokea kwa njia mbili—photovoltaics ya jua (PV) au kuzingatia nishati ya jua-joto (CSP). Njia ya kawaida, PV ya jua, inakusanya mwanga wa jua kwa kutumia paneli za jua, kuibadilisha kuwa nishati ya umeme na kuihifadhi kwenye betri kwa matumizi anuwai.

Kwa sababu ya kupungua kwa bei ya nyenzo na maendeleo katika michakato ya usakinishaji, gharama ya nishati ya jua imeshuka karibu 90% katika muongo mmoja uliopita, na kuifanya iwe rahisi zaidi na ya gharama nafuu. na paneli za jua zinazonyumbulika zaidi, zenye nguvu na zinazofaa zaidi ambazo zinaweza kuzalisha umeme hata wakati wa jua kidogo.

Uzalishaji wa nishati ya jua hutegemea mifumo ya hifadhi ya nishati (ESS) kwa usambazaji thabiti—hivyo kadiri uwezo wa uzalishaji unavyoongezeka, mifumo ya uhifadhi lazima iendane na kasi. Kwa mfano, teknolojia ya mtiririko wa betri inaboreshwa ili kusaidia hifadhi ya nishati ya gridi ya taifa. Betri za ESS za bei ya chini, zinazotegemewa na zinazoweza kusambazwa zinaweza kuhimili mamia ya saa za megawati za umeme kwa chaji moja. Hii huwezesha huduma kuhifadhi nishati kwa muda mrefu kwa vipindi vya chini au visivyo vya uzalishaji, kusaidia kudhibiti upakiaji na kuunda gridi ya umeme thabiti na inayostahimili.

Kupanua uwezo wa ESS kunazidi kuwa muhimudecarbonizationjuhudi na mustakabali wa nishati safi kadri uwezo wa nishati mbadala unavyopanuka. Kulingana na Shirika la Kimataifa la Nishati (IEA), mwaka 2023 pekee, nishati mbadala iliongeza uwezo wake wa kimataifa kwa 50%, na PV ya jua ikifanya robo tatu ya uwezo huo. Na katika kipindi cha kati ya 2023 hadi 2028, uwezo wa umeme mbadala unatarajiwa kukua kwa gigawati 7,300 na matumizi ya jua ya PV na upepo wa pwani yanatarajiwa angalau mara mbili ya viwango vya sasa nchini India, Brazili, Ulaya na Amerika hadi 2028.2

Upepo

Wanadamu wamekuwa wakitumia nguvu za upepo kuzalisha nishati ya mitambo na umeme kwa vizazi. Kama chanzo safi, endelevu na cha gharama nafuu cha nishati, nishati ya upepo inatoa uwezo mkubwa wa kuongeza mpito wa nishati mbadala kote ulimwenguni na athari ndogo kwa mifumo ikolojia. Kulingana na utabiri wa IEA, uzalishaji wa umeme wa upepo unatarajiwa kuongezeka zaidi ya mara mbili hadi gigawati 350 (GW) ifikapo mwaka 20283 huku soko la nishati mbadala la China likiongezeka kwa 66% mwaka 2023 pekee.4

Mitambo ya upepo imebadilika kutoka kwa kiwango kidogo, kama vile vinu vya upepo kwa matumizi ya kaya, hadi kiwango cha matumizi kwa mashamba ya upepo. Lakini baadhi ya maendeleo ya kusisimua zaidi katika teknolojia ya upepo ni katika uzalishaji wa nishati ya upepo kutoka pwani, na miradi mingi ya upepo wa baharini inapita kwenye maji ya kina zaidi. Mashamba makubwa ya upepo yanatengenezwa ili kutumia pepo zenye nguvu za pwani ili uwezekano wa mara mbili wa uwezo wa nishati ya upepo kutoka pwani. Mnamo Septemba 2022, Ikulu ya Marekani ilitangaza mipango ya kupeleka GW 30 za nishati ya upepo inayoelea baharini ifikapo 2030. Mpango huu unatazamiwa kuzipa nyumba milioni 10 zaidi nishati safi, kusaidia kupunguza gharama za nishati, kusaidia kazi za nishati safi na kupunguza zaidi utegemezi wa nchi. juu ya nishati ya mafuta.5

Nishati safi zaidi inapojumuishwa kwenye gridi za nishati, utabiri wa uzalishaji wa nishati mbadala unakuwa muhimu katika kudhibiti usambazaji wa umeme ulio thabiti na sugu.Utabiri unaoweza kufanywa upyani suluhisho lililojengwa juu yakeAI, vitambuzi,kujifunza mashine,data ya kijiografia, uchanganuzi wa hali ya juu, data bora zaidi ya hali ya hewa na zaidi ili kutoa utabiri sahihi na thabiti wa rasilimali za nishati mbadala kama vile upepo. Utabiri sahihi zaidi husaidia waendeshaji kuunganisha teknolojia zaidi za nishati mbadala kwenye gridi ya umeme. Wao huboresha ufanisi na kutegemewa kwake kwa kukadiria vyema wakati wa kuongeza uzalishaji juu au chini, kupunguza gharama za uendeshaji. Kwa mfano, Omega Energiakuongezeka kwa matumizi ya viboreshaji kwa kuboresha usahihi wa utabiri-15% kwa upepo na 30% kwa jua. Maboresho haya yalisaidia kuongeza ufanisi wa matengenezo na kupunguza gharama za uendeshaji.

Nishati ya maji

Mifumo ya nishati ya maji hutumia mwendo wa maji ikijumuisha mtiririko wa mito na mkondo, nishati ya baharini na baharini, hifadhi na mabwawa kuzungusha mitambo ya kuzalisha umeme. Kulingana na IEA, hydro itasalia kuwa mtoaji mkuu wa nishati safi hadi 2030 na teknolojia mpya za kusisimua kwenye upeo wa macho.6

Kwa mfano, umeme mdogo wa maji hutumia gridi ndogo na ndogo kutoa nishati mbadala kwa maeneo ya vijijini na maeneo ambayo miundombinu mikubwa (kama vile mabwawa) inaweza kuwa haiwezekani. Kwa kutumia pampu, turbine au gurudumu la maji kubadilisha mtiririko wa asili wa mito midogo na vijito kuwa umeme, hydro ya kiwango kidogo hutoa chanzo cha nishati endelevu na athari ndogo kwa mifumo ikolojia ya ndani. Mara nyingi, jumuiya zinaweza kuunganishwa kwenye gridi ya kati na kuuza tena nguvu za ziada zinazozalishwa.

Mnamo 2021, Maabara ya Kitaifa ya Nishati Mbadala (NREL) iliweka turbine tatu zilizotengenezwa kwa nyenzo mpya ya thermoplastic isiyoweza kuharibika na inaweza kutumika tena kuliko nyenzo za kitamaduni kwenye Mto Mashariki wa Jiji la New York. Mitambo mipya ilizalisha kiasi sawa cha nishati kwa muda sawa na watangulizi wao lakini bila uharibifu wowote wa kimuundo.7 Upimaji wa hali ya juu bado ni muhimu, lakini nyenzo hii ya gharama ya chini, inayoweza kutumika tena ina uwezo wa kuleta mapinduzi katika soko la umeme wa maji ikiwa. iliyopitishwa kwa matumizi makubwa.

Jotoardhi

Mitambo ya nishati ya mvuke (kiwango kikubwa) na pampu za jotoardhi (GHPs) (ndogo) hubadilisha joto kutoka ndani ya Dunia hadi umeme kwa kutumia mvuke au hidrokaboni. Nishati ya mvuke hapo awali ilitegemea eneo—ikihitaji ufikiaji wa hifadhi za jotoardhi zilizo chini kabisa ya ukoko wa Dunia. Utafiti wa hivi punde unasaidia kufanya jotoardhi zaidi kuwa na ugunduzi wa mahali.

Mifumo iliyoboreshwa ya jotoardhi (EGS) huleta maji yanayohitajika kutoka chini ya uso wa Dunia hadi mahali ambapo sivyo, hivyo kuwezesha uzalishaji wa nishati ya jotoardhi katika maeneo kote ulimwenguni ambapo haikuwezekana hapo awali. Na jinsi teknolojia ya ESG inavyobadilika, kugusa usambazaji wa joto usio na kikomo wa Dunia kuna uwezo wa kutoa viwango visivyo na kikomo vya nishati safi na ya bei ya chini kwa wote.

Majani

Nishati ya kibayolojia hutokana na majani ambayo yanajumuisha nyenzo za kikaboni kama vile mimea na mwani. Ingawa biomasi mara nyingi hubishaniwa kuwa inaweza kutumika tena, nishati ya kibayolojia ya leo ni chanzo cha nishati isiyotoa sifuri.

Maendeleo katika nishati ya mimea ikijumuisha biodiesel na bioethanoli yanasisimua sana. Watafiti nchini Australia wanachunguza kubadilisha nyenzo za kikaboni kuwa nishati endelevu za anga (SAF). Hii inaweza kusaidia kupunguza utoaji wa kaboni ya mafuta ya ndege kwa hadi 80%.8 Stateside, Ofisi ya Teknolojia ya Biolojia ya Idara ya Nishati ya Marekani (DOE) (BETO) inatengeneza teknolojia ili kusaidia kupunguza gharama na madhara ya kimazingira ya nishati ya viumbe na uzalishaji wa bidhaa za kibayolojia huku ikiboresha zao. ubora.9

Teknolojia ya kusaidia mustakabali wa nishati mbadala

Uchumi wa nishati safi unategemea vyanzo vya nishati mbadala ambavyo vinaweza kuathiriwa na mambo ya mazingira na kadri zaidi zinavyojumuishwa katika gridi za nishati, teknolojia ya kusaidia kudhibiti hatari hizo ni muhimu. Ujasusi wa Mazingira wa IBM unaweza kusaidia mashirika kuongeza uthabiti na uendelevu kwa kutarajia usumbufu unaoweza kutokea na kupunguza hatari wakati wote wa shughuli na misururu ya ugavi iliyopanuliwa.

1 Mafuta ya kisukuku 'yanakuwa ya kizamani' kadiri bei ya paneli za miale inavyoshuka(kiungo kiko nje ya ibm.com), The Independent, 27 Septemba 2023.

2 Upanuzi mkubwa wa nishati mbadala hufungua mlango wa kufikia lengo la kimataifa la mara tatu lililowekwa katika COP28.(kiungo kiko nje ya ibm.com), Shirika la Kimataifa la Nishati, 11 Januari 2024.

3Upepo(kiungo kiko nje ya ibm.com), Wakala wa Kimataifa wa Nishati, 11 Julai 2023.

4Renewables-Umeme(kiungo kiko nje ya ibm.com), Shirika la Kimataifa la Nishati, Januari 2024.

5Vitendo Vipya vya Kupanua Nishati ya Upepo wa Ufukweni wa Marekani(kiungo kiko nje ya ibm.com), Ikulu ya White House, 15 Septemba 2022.

6Umeme wa maji(kiungo kiko nje ya ibm.com), Wakala wa Kimataifa wa Nishati, 11 Julai 2023.

7Mafanikio 10 Muhimu ya Nishati ya Maji Kuanzia 2021(kiungo kiko nje ya ibm.com), Maabara ya Kitaifa ya Nishati Inayotumika, tarehe 18 Januari 2022.

8 Kuimarisha maisha yajayo yaliyojengwa kwa ajili ya maisha(kiungo kiko nje ya ibm.com), Jet Zero Australia, ilifikiwa tarehe 11 Januari 2024.

9Rasilimali za Carbon Inayoweza Kubadilishwa(kiungo kiko nje ya ibm.com), Ofisi ya Ufanisi wa Nishati na Nishati Mbadala, ilifikiwa tarehe 28 Desemba 2023.