Възобновяеми източници и технологии за енергия
Какво представлява възобновяемата енергия?
Вероятно сте чували термина „възобновяема енергия“, споменаван винаги заедно с глобалното затопляне и изменението на климата. Но какво точно е възобновяема енергия? И защо тя е толкова важна?
Възобновяемата енергия се отнася за естествени източници на енергия или производствени процеси, които могат да бъдат непрекъснато допълвани или заменяни. Например никога няма да ни свърши вятърът и слънцето. Наистина, вятърните турбини и соларните панели са сред водещите източници на възобновяема енергия.
Освен че са безкрайно достъпни, възобновяемите ресурси - или „възобновяемите енергийни източници“ - обикновено създават по-малко замърсяване от невъзобновяемите, което ги прави по-здравословен избор за хората, животните и планетата. Затова не е изненада, че глобалните лидери и защитниците на околната среда предлагат възобновяемите източници като ключ към изграждането на едно по-екологосъобразно бъдеще.
И обратно, невъзобновяемите източници на енергия, като нефт, газ и въглища, са ограничени по количество, не могат да се допълват бързо и не са налични във всеки регион на света. Да вземем суровия нефт: Въпреки че много страни го произвеждат, Администрацията за енергийна информация на САЩ съобщава, че повече от половината от световните доставки на суров нефт идват едва от пет страни. Но най-важното е, че невъзобновяемите източници на енергия, като тези на базата на изкопаеми горива, се считат за един от най-големите причинители на изменението на климата.
Борбата за нулеви въглеродни емисии
Тъй като правителствата, фирмите и потребителите вече са изправени пред факта, че глобалното затопляне и изменението на климата са между най-големите заплахи на нашето време, възобновяемите източници на енергия нарастват експоненциално по популярност и усвояване. С помощта на съвременните технологии днешните алтернативни енергийни източници станаха не само по-надеждни, но и по-рентабилни - дори повече от изкопаемите горива.
Като отчитат, че индивидуалните усилия за ограничаване на глобалното затопляне и необратимо изменение на климата не са достатъчни, държавите от целия свят подписаха Парижкото споразумение за климата през 2016 г. Този международен договор предвижда, че държавите от целия свят ще се борят да постигнат „нулеви въглеродни емисии“, като отстраняват толкова въглероден диоксид от атмосферата на земята, колкото изпускаме в нея, до 2050 г.
Непрекъснатият преход на света към източници на енергия, които освобождават най-малко количество парников газ в атмосферата, е начинът, по който ще успеем да спрем катастрофалните промени в околната среда, които вече са изпитваме. А възобновяемите източници, които често са „по-чисти и по-зелени“ от невъзобновяемите енергии, са в челните редици на тези усилия.
Често срещани източници на възобновяема енергия
Ежедневно се полагат нови усилия за разработване и внедряване на възобновяеми източници на енергия, без да се причиняват допълнителни щети на планетата. Нека разгледаме някои от най-разпространените алтернативни източници на енергия:
Слънчева енергия
Поддържа се от соларни, или фотоволтаични, клетки, направени от силиций или други материали, които превръщат слънчевата светлина в електроенергия. Колко слънчева енергия може да се съхранява и използва, зависи от времето на деня, сезона и географското местоположение на соларните клетки. При това обаче, само 90 минути слънчева светлина, уловена на повърхността на земята, ще са достатъчни за захранването с енергия цялата планета за една година, според Министерството на енергетиката на САЩ.
Соларните ферми не се ограничават до сушата. Те могат да бъдат разположени и във водни обеми, като например язовири и езера. (Такива соларни панели се наричат плаващи фотоволтаици.) Когато са отговорно разположени и произведени, системите за слънчева енергия не оказват отрицателно въздействие върху околната среда, тъй като те не генерират замърсители на въздуха и парникови газове.
Вятърна енергия
Вятърът върти перките на турбини, което се използва от генератор за производство на електроенергия. Едно от най-големите оплаквания относно вятърната енергия е, че гигантските (и често смятани за грозни) вятърни мелници, използвани за генериране на вятърна енергия, заемат огромни площи земя.
Вятърните ферми във водата са популярна алтернатива на тези, които се намират на сушата. Въпреки че вятърните ферми във водата имат своите недостатъци, включително потенциално непостоянното време и вълнение, при което турбините трябва да функционират, както и огромните разходи за инсталиране на захранващи кабели под морското дъно, неограниченото количество вятър ги превръща в привлекателен ресурс.
Геотермална енергия
Тя се създава в направени от хората кладенци, от които се извлича вода, нагрявана от магмата – разтопена смес от минерали и газове – в земното ядро. След като се издигне до повърхността на земята, водата се превръща в пара, която задейства турбини, които след това захранват генератори, произвеждащи електроенергия. Изпомпването на парата и горещата вода обратно в земята снижава емисиите, изпускани от геотермалната енергия, което я превръща в „зелен“ ресурс.
В някои части на света, като например Исландия, има изобилие от леснодостъпни и налични геотермални ресурси, докато в други региони няма такъв природен ресурс. Друг недостатък е, че сондажите в геоложки горещи точки за създаване на кладенци може да доведат до съществени щети на околната среда и да увеличат риска от земетресения.
Водноелектрическа енергия
Отнася се за бентове или стени, изградени за управление на водния поток. Насочената вода след това завърта турбините на генератор, което създава електроенергия. Поради зависимостта от своя източник, водноелектрическата мощност често е по-надеждна от соларната или вятърната енергия. Тази надеждност определя водноелектрическата енергия като най-големия възобновяем източник на електроенергия в САЩ.
Големите водноелектрически централи, известни също като мегабентове, не се считат за невъзобновяема енергия,’тъй като те отклоняват и намаляват естествените водни потоци. Животните и хората в околността могат да пострадат от загуба на част или целия достъп до вода, от която зависят. И обратно, малките водноелектрически централи, които имат инсталирана мощност до приблизително 40 мегавата, отклоняват само част от водния поток в сравнение с по-големите централи, а внимателно управляваните такива не причиняват толкова щети за околната среда.
Приливна енергия
Друг пример на водноелектрическа енергия, който ресурс обаче разчита на приливните на океана вълни два пъти дневно, за да захранва генераторите на турбините. Макар че това все още е новопоявил се ресурс, силно предвидимата природа на приливите и отливите го превръща в привлекателен и устойчив източник на енергия. Както и при язовирите, някои методи за приливна енергия могат да навредят на дивата природа и околната среда. Приливните бентове например работят по подобен начин на язовирите, но се намират в океански заливи или лагуни.
Енергия от биомаса
Отнася се за топлина, генерирана от изгаряне на материал от растения за захранване на парна турбина с цел генериране на електроенергия. Енергията от биомаса се създава чрез преобразуване на отпадъците в гориво. Това преобразуване на отпадъците в енергия може да доведе до ниски финансови разходи и разходи за околната среда.
Например дървесните отпадъци, каквито са стърготините от дъскорезници, могат да се използват за енергия от биомаса, вместо да се разлага в контейнери, където биха повдигнали нивата на въглеродните емисии. При това обаче, много форми на биомаса не се считат за източници на чиста енергия, тъй като е доказано, че генерират по-високи въглеродни емисии в сравнение с изкопаемите горива.
Технологии за възобновяеми източници на енергия и изчисления в облака
Въпреки че призивът за действие правилно е насочен към внедряване на възобновяеми източници на енергия, като например захранвани със слънчева и геотермална енергия домове, на индивидуално ниво остава изключително важно да се справим с кризата на климата на ниво индустрия и бизнес. Отделните потребители напредват с растящото преминаване от соларните панели на покрива до електрическите автомобили, но всяко развитие на нивото на отрасъла за поддържане и разпространение на решения за по-чиста енергия неизменно ще включват ползите за околната среда от изчисленията в облака.
Въпреки че цифровите технологии намаляват вредните последствия за околната среда, като изискват по-малко енергия, изчисленията в облака все още остават „приземени“ чрез центъра за данни. Някои технологии за изчисления в облака потребяват огромни количества невъзобновяема енергия, например добиването на криптовалута. В анализ на Университета на Кеймбридж се твърди, че добиването на криптовалута само на една фирма, Bitcoin, използва повече генерирана от въглищна електроенергия годишно, отколкото цели страни с размера на Норвегия или Аржентина.
Някои фирми за услуги в облака, като например Microsoft, са фокусирани върху поддръжката на технологии за възобновяеми източници на енергия чрез подобряване на производителността и ефективността и намаляване на консумацията на енергия, за да се намали въздействието на физическите центрове за данни върху околната среда.
Иновации в изчисленията в облака
Примери за ползите за околната среда от изчисленията в облака включват иновации, каквито са:
- Охлаждане чрез потапяне в течност: Този метод на охлаждане на сървъра помага за понижаване на консумацията на енергия и вода, като същевременно осигурява по-висока мощност на обработка.
- UPS батерии, взаимодействащи с електроснабдителната мрежата: Малки стъпки, като например внедряването на UPS батерии, взаимодействащи с мрежата, помагат за намаляване на използването на електроснабдителната мрежа.
- По-чисти горива за резервно захранване: Захранването на резервни генератори на центровете за данни с по-малко използване на въглеродни горива вместо традиционните води до намаляване на въглеродните емисии.
Изчисленията в облака никога не могат да бъдат универсално средство или единствено решение за справяне с промяната в изменението на климата, но има много вълнуващи цифрови технологии, които да поддържат възобновяемите източници на енергия. Тези технологии помагат, като намаляват потреблението на енергия и поддържат прехода към мрежа, която е по-неутрална по отношение на въглеродните емисии.
Научете повече за ангажимента на Microsoft към устойчивостта
Иновации в облака за електроснабдяване и комунални услуги
Някои примери за иновативни решения в облака в отрасъла на електроснабдяването и комуналните услуги са:
Интелигентни или „умни“ мрежи
Тези облачни технологии оптимизират управлението на енергията в дадена фирма. Те използват интерактивни данни от милиони сензори, използвани от отделните потребители, като разчитат на алтернативни източници на енергия като слънчеви панели на покривите и електрически автомобили, за да управляват по-ефективно енергийната мрежа.
Изкуствен интелект и машинно обучение
Енергийните фирми използват данни и изкуствен интелект за интелигентно съчетаване на търсенето и предлагането на възобновяеми източници на енергия. Технологии като цифровите близнаци позволяват на фирмите да подобрят балансирането на натоварването, да интегрират разпределени ресурси за енергия, да контролират устройствата и да автоматизират операциите, за да оптимизират използването на енергия.
IoT (интернет на нещата)
С помощта на сензори за устройства и прогнозна поддръжка фирмите управляват и удължават жизнения цикъл на машини и други активи. Това позволява да се намали използването на невъзобновяеми източници на енергия и материали, които се използват в новото производство.
Технология за улавяне на въглерод
Въпреки че само по себе си не е възобновяем източник на енергия, улавянето на въглерод намалява въздействието на въглеродния диоксид върху околната среда, като улавя и съхранява емисиите от комини. Тя може дори да извлича въглероден диоксид от въздуха и да го съхранява под земята или да го рециклира за производството на нови продукти, като например горива или строителни материали. Тези технологии използват усъвършенствани табла за емисии, ИИ и технологията за цифрови близнаци на IoT, за да подобрят улавянето и съхранението на въглерод.
Тенденции в отрасъла на възобновяемата енергия
Усвояването на възобновяеми източници на енергия достига рекордни висоти. Според Международната агенция по енергетика (IEA) – форум за енергетика, състоящ се от 29 страни, които популяризират стабилните политики в енергетиката, капацитетът за възобновяема енергия ще се разшири за целия свят с 50 процента преди 2024 г. По отношение на растежа, водеща е слънчевата енергия, но вятърната, геотермалната и водноелектрическата енергии също не изостават.
Предпочитания към соларната енергия
IEA също така прогнозира, че соларната енергия ще съставлява 60 процента от глобалния растеж във възобновяема енергия през 2025 г. Очаква се водещи да са Китай, Белгия, Нидерландия, Австрия, Австралия и САЩ, като във всяка от тези страни се очакват нови милиони соларни инсталации.
Защо разцъфтява внедряването на соларна енергия? Първо, защото цената за инсталиране на соларни панели намалява от години и се очаква да продължи да намалява. Второ, соларната енергия е по-достъпна и предлага повече свобода от източниците на енергия, които изискват определени местоположения с наличие на вятър и вода. Във всяко място на Земята има слънчева светлина, независимо от климата.
С разрастването на усвояването, соларният отрасъл се фокусира върху разширяването на възможностите за съхранение и прецизирането на разпределението, така че домовете и фирмите да могат да работят независимо от времето. Това нарастване на съответствието ще доведе до това, че повече корпорации, правителства и жители ще използват изцяло слънчева енергия.
Вятърна енергия: на сушата и в морето
Както капацитетът за вятърна енергия се увеличава глобално, същото се отнася и за внедряването й. В момента Китай е водещ; САЩ и Япония обаче наваксват благодарение на обещаващо законодателство.
В САЩ администрацията на Байдън-Харис пое ангажимент да инсталира 30 гигавата на вятърна енергия на водни площи до 2030 г. Законодателите в Япония са създали разпоредби, които да улесняват изграждането на турбини в пристанищата и да насърчават разработчиците да създават стопанства отвъд брега. Страната може дори да замени своите ядрени реактори с турбини във водата.
Властването на водноелектрическата енергия и възходът на геотермалната енергия
Според IEA, макар че водната енергия ще продължи да бъде основният източник на възобновяема енергия в света в обозримо бъдеще, тя няма да достигне разрастването на соларната и вятърната енергия. Подходящите и рентабилните местоположения вече са в недостиг, като по този начин разходите растат.
Очаква се геотермалната енергия, която вече е преобладава в Исландия и Тихоокеанския регион, до 2024 г. да се увеличи с 28 процента. Азиатските страни, особено Индонезия и Филипините, вече увеличават капацитета си, без да проявяват признаци на забавяне.
Отказ от „мръсната“ енергия
Какво означава бъдещето на възобновяемите източници за нашите традиционни източници на енергия? По-ниските разходи и повишеното търсене в сектора на чистата енергия ще подтикне големите фирми за нефт и газ да разширяват инвестициите си във възобновяеми източници. Наистина, IEA прогнозира, че „възобновяемите източници ще надминат въглищата и ще станат най-големият източник на електроенергия в целия свят през 2025 г.“
Междувременно Близкият изток, като например Саудитска Арабия, може напълно да се откаже от нефта, благодарение на изобилието си на един далеч по-възобновяем източник на енергия: слънцето. Експертите казват, че страната може да си позволи да премине към 100 процента възобновяема енергийна система до 2040 г., ако технологията за съхранение на енергия продължава да напредва, а регулаторните органи приемат съответното законодателство.
Северноамериканската супермрежа
Въпреки че светът изглежда готов да приеме изцяло възобновяемите източници, текущата енергийна инфраструктура не е направена да поддържа ефективно този преход. Например в САЩ един от най-големите въпроси в момента се върти около това как ефективно да се прехвърля енергия по цялата страна.
Влезте в Северноамериканската супермрежа. Предложена от Института за климата, организация с нестопанска цел от Вашингтон, тази нова електрическа мрежа ще направи възобновяемата енергия много по-достъпна. След като бъде въведена, Съединените щати ще могат да преместват соларната енергия от фермите в Югозапада към големите градове на Североизтока.
По принцип, мрежа с високо напрежение за постоянен ток (HVDC), съставена от възли би била инсталирана върху съществуващите регионални системи за разпространение, което ще даде на всеки достъп до възобновяема енергия, без да променя начина, по който в момента се използва електроенергията в домовете и фирмите. Ако се приложи, тази супермрежа би могла да направи чистата енергия по-конкурентна на пазара, в момента доминиран от изкопаеми горива.
Иновации и примери за възобновяема енергия от реалния свят
Много фирми, отрасли и правителства предприемат похвални стъпки да включат интелигентни, иновативни технологии в облака в своите усилия за възобновяема енергия, като някои дори се ангажират да работят предимно или изцяло с възобновяема енергия в близко бъдеще.
Axpo
Axpo, най-големият производител на възобновяема енергия в Швейцария, използва Azure Cognitive Search, Карти на Azure и Power BI, за да даде възможност на своите инженери и екипи по поддръжката лесно да намират изчерпателни и актуални данни за състоянието на всеки актив на мрежата. Това съкращава времето за търсене с до 99%, улеснява идентифицирането на проблемни области в почти реално време и проправя пътя за автоматизиране на няколко задачи за управление на мрежови активи. Всичко това значително намалява времето, необходимо за извършване на много оперативни дейности.
SSE Renewables
Друг европейски лидер във възобновяемата енергия – SSE Renewables – който строи повече морски вятърни електроцентрали от всяка фирма по света, използва ИИ, IoT и технологии в облака, за да гарантира, че усилията й няма да нанесат вреди на дивата природа и екосистемите. Фирмата например следи за здравето на местните птици с отдалечени цифрови видеокамери, които качват данни в система в облака с използване на изкуствен интелект, която проследява дейността и жизнеността на всяко отделно живо същество.
Vattenfall
Vattenfall, многонационална енергийна фирма, собственост на шведската държавна, е друг източник на възобновяема енергия. Заедно с Microsoft фирмата е създала услуга, която изпълнява незабавно задоволяване на търсенето на възобновяема енергия с наличното в момента предлагане. Някои възобновяеми източници не винаги ще бъдат в готовност в момента, в който дадена фирма се нуждае от тях. (Слънцето не свети винаги, а пък и вятърът не духа винаги.) Но благодарение на услугата за моментално денонощно предлагане от Vattenfall, фирмите, които искат да преминат към 100 процента електроенергия без изкопаеми източници, могат да го направят. Например ако няма соларна електроенергия през определен час, услугата ще осигури за фирмите възобновяем източник на енергия, който е наличен.
Национален фонд за защита на околната среда и управление на водите
В държавния сектор, Националния фонд на Полша за защита на околната среда и управление на водите използва изчисления в облака, за да улесни полските граждани да кандидатстват за безвъзмездна помощ и да я получават, за да направят домовете си по-ефективни енергийно и по-малко уязвими към замърсяването на въздуха. Организацията рационализира администрирането на своята програма за стимули, като напълно дигитализира своя процес на кандидатстване за безвъзмездна помощ, което улеснява гражданите да кандидатстват за безвъзмездна помощ за енергийна ефективност, а организацията – да я отпуска. След като организацията модернизира своята програма за стимули, повече от 215 000 полски домакинства получиха тези енергийни помощи.
Бюрото за метеорология
И накрая, в Обединеното кралство – глобален лидер в предизвикателството за нулеви въглеродни емисии –Бюрото за метеорология, националната служба за прогнози за времето, разчита на изчисления в облака, които да му помогнат да постигне 100 процента възобновяема енергия. Проследяването и прогнозирането на моделите на времето изисква много данни, като се използват сложни симулации, големи обеми данни, ИИ и мощен анализ. Вместо да разчита на физически суперкомпютър, който да отговаря на тези работни натоварвания, Бюрото за метеорология използва интелигентната услуга суперкомпютър, базиран в облака. Като използва тази услуга в облака, агенцията предвижда да спести 7415 тона въглерод.
Ускорете пътуването си към устойчивостта
Независимо къде сте по пътя си към нулеви въглеродни емисии, Microsoft Cloud for Sustainability ви позволява да усилите прогреса и да трансформирате бизнеса си чрез екологични, социални и управленски (ESG) възможности.
Често задавани въпроси за възобновяемата енергия
-
Сред най-популярните източници на възобновяема енергия са следните:
- Слънчева енергия—създава се чрез преобразуване на слънчевата светлина в електричество.
- Хидроелектрическа енергия—бариери, създадени от човека, като язовири, които контролират водния поток, за да произвеждат електроенергия.
- Вятърна енергия—произвежда се от вятърни мелници, които преобразуват енергията на вятъра в електричество.
- Приливна енергия—разчита на океанските течения за захранване на турбинни генератори.
- Геотермална енергия—създава се в кладенци, създадени от човека, които извличат нагрята вода от земното ядро.
- Енергия от биомаса—създава се чрез превръщане на отпадъчни материали в гориво.
-
Редица възобновяеми енергийни източници се считат за високоефективни, тъй като тяхното предлагане е по същество безкрайно. Сред тях са вятърът, слънчевата светлина и океанските приливи и отливи. За да разберете колко изобилни са тези ресурси, разгледайте тази статистика: По данни на U.S. Министерството на енергетиката, са необходими само 90 минути слънчева светлина, уловена на земната повърхност, за да се захрани цялото енергийно потребление на планетата за една година. Не е изненадващо, че слънчевата енергия е една от най-бързо развиващите се форми на възобновяема енергия в световен мащаб.
-
Може да се твърди, че системите за слънчева енергия са най-безопасни, тъй като не произвеждат замърсители на въздуха или парникови газове и не оказват неблагоприятно въздействие върху околната среда.
-
Възобновяемите енергийни източници имат редица предимства пред изкопаемите горива. Тъй като възобновяемите енергии се произвеждат от природни ресурси като вятър и вода, те са по-разпространени, надеждни и рентабилни от изкопаемите горива. Най-важното е, че възобновяемите енергийни източници обикновено създават по-малко замърсяване от изкопаемите горива, които понастоящем се считат за една от най-големите причини за изменението на климата.
Следвайте Microsoft