Obnovitelné zdroje energie a související technologie
Co je to obnovitelná energie?
Pojem „obnovitelná energie“ jste už pravděpodobně někdy slyšeli ve spojení s globálním oteplováním a klimatickými změnami. Ale co přesně obnovitelná energie je? A proč je to tak důležité?
Obnovitelná energie označuje přírodní zdroje energie nebo výrobní procesy, které lze neustále obnovovat nebo opakovat. Například vítr a sluneční svit nám nikdy nedojdou. Větrné turbíny a solární panely patří ve skutečnosti k nejvýznamnějším zdrojům obnovitelné energie.
Kromě toho, že jsou obnovitelné zdroje neomezeně dostupné, obecně produkují méně znečištění než jejich neobnovitelné protějšky. Jsou proto zdravější volbou pro lidi, zvířata i planetu. Není tedy divu, že světoví lídři a ochránci životního prostředí prosazují obnovitelné zdroje energie jako klíč k budování ekologicky udržitelnější budoucnosti.
Naopak neobnovitelných zdrojů energie, jako je ropa, plyn a uhlí, je omezené množství, nelze je rychle obnovit a nejsou dostupné ve všech částech světa. Vezměme si třeba ropu: Ačkoli ji produkuje mnoho zemí, Úřad pro energetické informace USA uvádí, že více než polovina světových dodávek ropy pochází z pouhých pěti zemí. Nejdůležitější však je, že neobnovitelné zdroje energie, jako jsou tato fosilní paliva na bázi uhlíku, jsou považovány za jedny z největších přispěvatelů ke klimatickým změnám.
Snaha o dosažení čisté nuly
Protože si vlády, firmy i jednotlivci uvědomují, že globální oteplování je jednou z největších hrozeb současnosti, oblíbenost a rozšíření obnovitelných zdrojů energie exponenciálně roste. Díky moderním technologiím se dnešní alternativní zdroje energie stávají nejen spolehlivějšími, ale také cenově výhodnějšími – dokonce výhodnějšími než fosilní paliva.
Země z celého světa si uvědomily, že k omezení globálního oteplování a nevratných klimatických změn nestačí jen individuální úsilí, a proto v roce 2016 podepsaly Pařížskou dohodu. Tato mezinárodní dohoda stanoví, že vlády na celém světě budou usilovat o dosažení „nulové bilance emisí“ – to znamená odstranění takového množství oxidu uhličitého ze zemské atmosféry, kolik do ní vypustíme – do roku 2050.
Pokračující globální přecházení na zdroje energie, které do atmosféry vypouštějí nejméně skleníkových plynů, je způsob, jak se nám může podařit zastavit katastrofické změny životního prostředí, ke kterým už dochází. Obnovitelné zdroje energie – které jsou často „čistší a ekologičtější“ než neobnovitelné zdroje energie – stojí v čele tohoto úsilí.
Běžné obnovitelné zdroje energie
Denně se objevují nové snahy o vývoj a zavádění obnovitelných zdrojů energie, které nezpůsobují další poškozování planety. Podívejme se na některé z nejrozšířenějších alternativních zdrojů energie:
Solární energie
Solární nebo také fotovoltaické články vyrobené z křemíku nebo jiných materiálů přeměňují sluneční světlo na elektřinu. Množství solární energie, které lze uložit a využít, závisí na denní době, ročním období a zeměpisné poloze solárních článků. Podle ministerstva energetiky USA by přitom pouhých 90 minut slunečního světla zachyceného na zemském povrchu stačilo k pokrytí veškeré spotřeby energie na planetě po dobu jednoho roku.
Solární farmy nejsou omezeny pouze na pozemky. Můžou být umístěny také na vodních plochách, jako jsou nádrže a jezera. (Takové solární panely se označují jako plovoucí fotovoltaické elektrárny.) Pokud jsou solární systémy umísťovány a vyráběny zodpovědně, nemají negativní dopad na životní prostředí, protože neprodukují látky znečišťující ovzduší ani skleníkové plyny.
Větrná energie
Vítr roztáčí lopatky turbíny a generátor toho pak využívá k výrobě elektřiny. Jednou z největších stížností na větrnou energii je, že obrovské (a často považované za ošklivé) „větrníky“ používané k výrobě větrné energie zabírají obrovské množství půdy.
Větrné elektrárny na moři jsou oblíbenou alternativou k větrným elektrárnám na pevnině. Přestože větrné elektrárny na moři mají i své nevýhody – včetně podmínek s potenciálně nestálým počasím a rozbouřenou vodou, ve kterých musí turbíny fungovat, a nadměrně vysokých nákladů na instalaci elektrických kabelů pod mořským dnem – představují díky neomezené dostupnosti větru atraktivní zdroj.
Geotermální energie
Vzniká v člověkem vytvořených vrtech, které získávají vodu ohřátou magmatem – roztavenou směsí minerálů a plynů – ze zemského jádra. Při výstupu na zemský povrch se tato voda mění na páru, která uvádí do chodu turbíny, které pak pohání generátory vyrábějící elektřinu. Čerpání páry a horké vody zpět do země snižuje emise vytvářené geotermální energií. Díky tomu se tento hydrotermální zdroj řadí mezi ekologické zdroje.
V některých částech světa, například na Islandu, se nachází velké množství snadno dostupných geotermálních zdrojů, zatímco v jiných oblastech tento přírodní zdroj chybí. Další nevýhodou je, že vytváření vrtů v geologicky aktivních místech může způsobovat značné škody na životním prostředí a zvýšit riziko zemětřesení.
Hydroelektrická energie
Odkazuje na přehrady nebo bariéry vybudované za účelem regulace vodního toku. Usměrněná voda pak roztáčí lopatky turbíny generátoru, který vyrábí elektřinu. Vzhledem ke spolehlivosti zdroje je hydroelektrická energie často spolehlivější než solární nebo větrná energie. Díky této spolehlivosti je vodní energie největším obnovitelným zdrojem elektrické energie ve Spojených státech.
Velké vodní elektrárny, označované také jako megapřehrady, nejsou považovány za neobnovitelnou energii, protože odklání a snižují přirozený průtok vody. Zvířata a lidé v okolí můžou trpět tím, že ztratí částečný nebo úplný přístup k vodě, na které jsou závislí. Naopak malé vodní elektrárny, jejichž instalovaný výkon je menší než přibližně 40 megawattů, odklání jen zlomek průtoku vody ve srovnání se svými většími sourozenci a při jejich pečlivém řízení nevzniká tolik škod na životním prostředí.
Energie přílivu a odlivu
Další příklad vodní energie. Tento zdroj se však spoléhá na proudy přílivu a odlivu, které nastávají dvakrát denně a které pohání turbíny s generátory. Přestože je přílivová energie teprve v počátcích, je díky své vysoce předvídatelné povaze atraktivním a udržitelným zdrojem energie. Stejně jako v případě přehrad můžou některé metody získávání energie z přílivu a odlivu poškozovat volně žijící živočichy a okolní prostředí. Například přílivové hráze fungují podobně jako přehrady, ale jsou umístěny v mořských zálivech nebo lagunách.
Energie z biomasy
Označuje teplo, které vzniká spalováním materiálu z rostlin a které pohání parní turbínu za účelem výroby elektřiny. Energie z biomasy vzniká přeměnou odpadu na palivo. Tato přeměna odpadu na energii může poskytovat elektřinu s nízkými finančními a ekologickými náklady.
Například odpadní dřevo, jako jsou štěpky z pil, lze využívat pro výrobu energie z biomasy, místo aby se rozkládalo na skládkách, kde by zvyšovalo úroveň emisí uhlíku. Mnoho forem biomasy se však nepovažuje za čisté zdroje energie, protože se ukázalo, že produkují vyšší emise uhlíku než fosilní paliva.
Technologie obnovitelných zdrojů energie a cloud computing
Ačkoli se správně vyzývá k zavádění obnovitelných zdrojů energie na individuální úrovni, jako jsou domy využívající solární a geotermální energii, je nezbytné, aby se klimatická krize řešila na úrovni průmyslu a firem. Individuální spotřebitelé dělají pokroky rostoucím používáním střešních solárních panelů k napájení elektrických vozidel, ale jakýkoli pokrok na úrovni průmyslu, který podporuje a posiluje čistší energetická řešení , bude nevyhnutelně zahrnovat environmentální přínosy cloud computingu.
Ačkoli digitální technologie snižují škodlivý dopad na životní prostředí tím, že vyžadují méně energie, cloud computing stále zůstává „uzemněn“ na planetě prostřednictvím datacenter. Některé technologie cloud computingu spotřebovávají obrovské množství neobnovitelné energie – například těžba kryptoměn. Analýza Univerzity v Cambridgi odhaduje, že těžba kryptoměn jen u jedné ze společností, Bitcoinu, spotřebuje ročně více elektřiny vyrobené z uhlí než celé země o velikosti Norska nebo Argentiny.
Některé společnosti poskytující cloudové služby, jako je například Microsoft, se zaměřují na podporu technologií obnovitelných zdrojů energie tím, že zvyšují výkon a účinnost a snižují spotřebu energie, aby pomáhaly minimalizovat dopad fyzických datacenter na životní prostředí.
Inovace v oblasti cloud computingu
Příklady environmentálních přínosů cloud computingu zahrnují inovace, jako jsou:
- Kapalinové chlazení: Tento způsob chlazení serverů pomáhá snižovat spotřebu energie a vody a zároveň poskytuje vyšší výpočetní výkon.
- Baterie UPS s interaktivním využíváním sítě: Drobné kroky, jako je zavádění baterií UPS s interaktivním využíváním sítě, pomáhají snižovat nároky na síť.
- Čistší paliva pro záložní zdroje energie: Pohánění záložních generátorů datacenter pomocí paliv s nižšími emisemi uhlíku místo tradiční nafty pomáhá snižovat emise uhlíku.
Cloud computing se nikdy nemůže stát univerzálním lékem nebo jediným řešením pro řešení klimatické změny. Existuje však mnoho zajímavých digitálních technologií pro podporu obnovitelné energie. Tyto technologie pomáhají snižovat spotřebu energie a podporují přechod na uhlíkově neutrálnější síť.
Další informace o závazku společnosti Microsoft k udržitelnosti
Cloudové inovace v oblasti energetiky a veřejných služeb
Mezi příklady inovativních cloudových řešení v oblasti energetiky a veřejných služeb patří:
Inteligentní nebo chytré sítě
Tyto cloudové technologie optimalizují řízení spotřeby energie ve společnosti. Využívají interaktivní data z milionů senzorů u jednotlivých zákazníků a spoléhají se na alternativní zdroje energie, jako jsou střešní solární panely a elektromobily, které umožňují efektivnější provoz energetické sítě.
Umělá inteligence a strojové učení
Energetické společnosti využívají data a umělou inteligenci k inteligentnímu sladění poptávky po obnovitelných zdrojích energie a související nabídky. Technologie, jako jsou digitální dvojčata, umožňují společnostem zlepšit vyrovnávání zatížení, integrovat distribuované energetické prostředky, řídit zařízení a automatizovat provoz za účelem optimalizace spotřeby energie.
IoT (Internet věcí)
Společnosti pomocí senzorů zařízení a prediktivní údržby spravují a prodlužují životní cykly strojů a dalších prostředků. To jim umožňuje snížit podíl využívání neobnovitelných zdrojů energie a materiálů v nové výrobě.
Technologie zachycování uhlíku
Zachycování uhlíku samo o sobě není obnovitelným zdrojem energie, ale zmírňuje dopad oxidu uhličitého na životní prostředí, protože umožňuje zachycovat a ukládat emise z komínů. Může dokonce ze vzduchu extrahovat oxid uhličitý a pak ho ukládat nebo recyklovat za účelem výroby nových produktů, jako jsou paliva či stavební materiály. Tyto technologie využívají pokročilé řídicí panely emisí, AI a technologie digitálních dvojčat IoT ke zlepšení zachytávání a ukládání uhlíku.
Trendy v odvětví obnovitelných zdrojů energie
Využívání obnovitelných zdrojů energie dosahuje rekordní úrovně. Podle Mezinárodní agentury pro energii (International Energy Agency, IEA), energetického fóra složeného z 29 zemí, které propagují „zdravé“ energetické zásady, se kapacita obnovitelných zdrojů energie do roku 2024 celosvětově zvýší o 50 %. Z hlediska růstu vede solární energie, ale větrná, geotermální a hydroelektrická energie nejsou daleko za ní.
Příklon k solární energii
IEA rovněž předpovídá, že solární energie bude do roku 2025 představovat 60 % růstu celosvětového odvětví obnovitelných zdrojů energie. Předpokládá se, že Čína, Belgie, Nizozemsko, Rakousko, Austrálie a Spojené státy budou mít vedoucí postavení a že v každé z těchto zemí přibudou miliony solárních instalací.
Proč je využívání solární energie na vzestupu? Za prvé, náklady na instalaci solárních panelů už několik let klesají a očekává se, že budou klesat i nadále. Solární energie je také dostupnější a nabízí větší volnost než zdroje energie, které vyžadují specifické umístění, jako je větrná a vodní energie. Sluneční světlo dopadá na každé místo na Zemi bez ohledu na podnebí.
S rostoucím využíváním se solární průmysl zaměřuje na rozšiřování možností skladování a zdokonalování distribuce, aby domácnosti a firmy mohly fungovat bez ohledu na počasí. Toto zvýšení konzistence podnítí další firmy, vlády a obyvatele, aby se plně zapojili do využívání solární energie.
Větrná energie: na pevnině a na moři
S tím, jak celosvětově narůstá kapacita větrné energie, roste i její využívání. V současné době vede Čína, nicméně Spojené státy a Japonsko ji díky slibným změnám v legislativě dohánějí.
Ve Spojených státech se vláda pod vedením Bidena a Harrisové zavázala, že do roku 2030 vybuduje 30 gigawattů zdrojů větrné energie na moři. Japonští zákonodárci vytvořili předpisy, které mají podpořit výstavbu turbín v přístavech a přístavištích a motivovat developery k výstavbě pobřežních mořských farem. Tato země by dokonce mohla nahradit své jaderné reaktory turbínami na moři.
Vláda vodní energie a nástup geotermální energie
Podle IEA bude sice vodní energie v dohledné budoucnosti i nadále hlavním světovým zdrojem obnovitelné energie, ale nebude zaznamenávat takový růst jako solární nebo větrná energie. Vhodných a nákladově efektivních lokalit je už nyní nedostatek, což zvyšuje náklady.
Geotermální energie, která je už rozšířená na Islandu a v zemích u tichomořského zlomu, by měla do roku 2024 vzrůst o 28 %. Asijské země, zejména Indonésie a Filipíny, už své kapacity zvyšují a nevykazují žádné známky zpomalení.
Opuštění „špinavé“ energie
Co znamená budoucnost obnovitelných zdrojů pro naše tradiční zdroje energie? Nižší náklady a zvýšená poptávka v sektoru čisté energie přimějí velké ropné a plynárenské společnosti k rozšíření investic do obnovitelných zdrojů. IEA předpovídá, že „obnovitelné zdroje předstihnou uhlí a v roce 2025 se stanou největším zdrojem výroby elektřiny na světě“.
Státy Blízkého východu, jako je Saúdská Arábie, by postupně mohly zcela přestat využívat ropu, protože mají k dispozici bohatý a mnohem obnovitelnější zdroj energie – sluneční svit. Podle odborníků by tato země mohla do roku 2040 reálně přejít na stoprocentní systém obnovitelných zdrojů energie, pokud se technologie skladování energie bude dále rozvíjet a regulační orgány přijmou správnou legislativu.
Severoamerická supersíť
Ačkoli se zdá, že svět je připraven si plně osvojit obnovitelné zdroje energie, současná energetická infrastruktura není vybudována tak, aby tento přechod účinně podporovala. Například ve Spojených státech se tak jedna z největších otázek v současnosti týká toho, jak efektivně přenášet energii po celé zemi.
Vstupte do severoamerické supersítě. Tato nová energetická síť, kterou navrhla organizace Climate Institute – nezisková organizace se sídlem ve Washingtonu, D.C. – by umožnila mnohem větší dostupnost obnovitelné energie. Po jejím zavedení by Spojené státy mohly přenášet solární energii z farem na jihozápadě do velkých měst na severovýchodě.
Teoreticky by se nad stávajícími regionálními distribučními systémy nainstalovala uzlová vysokonapěťová stejnosměrná síť (HVDC), což by umožnilo všem přístup k obnovitelné energii, aniž by se změnil způsob, jakým se elektřina v současnosti využívá v domácnostech a ve firmách. Pokud bude tato supersíť realizována, mohla by zvýšit konkurenceschopnost čisté energie na trhu, kde jinak dominují fosilní paliva.
Inovace a příklady obnovitelných zdrojů energie z reálného světa
Mnoho firem, průmyslových oborů a vlád podniká chvályhodné kroky k začlenění inteligentních a inovativních cloudových technologií do svých snah v oblasti obnovitelných zdrojů energie – některé z nich se dokonce zavázaly, že v blízké budoucnosti budou primárně nebo zcela využívat obnovitelné zdroje energie.
Axpo
Společnost Axpo, největší švýcarský výrobce obnovitelné energie, používá Azure Cognitive Search, Azure Maps a Power BI, aby svým technikům a týmům údržby rozvodné sítě umožnila snadno najít komplexní a aktuální data o stavu jednotlivých zařízení rozvodné sítě. To zkracuje dobu vyhledávání až o 99 %, usnadňuje identifikaci problémových oblastí prakticky v reálném čase a otevírá cestu k automatizaci řady úloh správy majetku sítě. To vše výrazně zkracuje dobu potřebnou k provádění celé řady provozních činností.
SSE Renewables
Další evropský lídr v oblasti obnovitelné energie, společnost SSE Renewables, která staví více větrných farem na moři než kterákoli jiná společnost na světě, využívá umělou inteligenci, Internet věcí a cloudové technologie, aby zajistila, že její úsilí nepoškozuje okolní přírodu a ekosystémy. Tato společnost například sleduje zdravotní stav ptáků v okolí pomocí vzdálených digitálních videokamer, které odesílají data do cloudového systému s podporou umělé inteligence, který sleduje aktivitu a vitalitu jednotlivých zvířat.
Vattenfall
Vattenfall, nadnárodní energetická společnost vlastněná švédskou vládou, je dalším průkopníkem v oblasti obnovitelných zdrojů energie. Společně se společností Microsoft vytvořila službu, která porovnává okamžitou poptávku po obnovitelné energii s okamžitou dostupnou nabídkou. Některé obnovitelné zdroje energie nebudou vždy k dispozici v okamžiku, kdy je nějaká firma potřebuje. (Slunce přece nesvítí pořád a vítr také nefouká neustále.) Díky nepřetržité porovnávací službě společnosti Vattenfall však můžou společnosti, které o to usilují, přejít na 100% využívání elektřiny bez fosilních zdrojů. Pokud například v určitou hodinu není k dispozici žádná solární elektřina, služba firmám nabídne obnovitelný zdroj energie, který je právě k dispozici.
Národní fond pro ochranu životního prostředí a vodní hospodářství
Ve vládním sektoru využívá polský Národní fond pro ochranu životního prostředí a vodní hospodářství cloud computing k tomu, aby polským občanům usnadnil podávání žádostí a získávání dotací pro zvýšení energetické účinnosti jejich domů a snížení možného znečišťování ovzduší. Tato organizace zefektivnila správu svého programu pobídek tím, že plně digitalizovala proces podávání žádostí o granty, což usnadňuje podávání žádostí o granty týkající se energetické účinnosti ze strany občanů a jejich udělování ze strany organizace. Od doby, kdy tato organizace svůj program pobídek modernizovala, získalo tyto energetické dotace více než 215 000 polských domácností.
Meteorologická služba Met Office
A konečně ve Spojeném království, které je světovým lídrem v úsilí o dosažení „čisté nuly“, se národní meteorologická služba Met Office spoléhá na cloud computing, který jí pomáhá ve snaze dosáhnout 100% využívání obnovitelné energie. Sledování a předpovídání počasí je velmi náročné na data a využívá komplexní simulace, velké objemy dat, umělou inteligenci a výkonnou analytiku. Místo toho, aby se služba Met Office spoléhala na fyzické superpočítače, využívá inteligentní superpočítačovou službu založenou na cloudu. Tato agentura předvídá, že používáním této cloudové služby ušetří 7 415 tun emisí uhlíku.
Urychlete svou cestu k udržitelnosti
Bez ohledu na to, ve kterém bodě své cesty k uhlíkové neutralitě se právě nacházíte, Microsoft Cloud for Sustainability vám umožní zrychlit pokrok a transformovat podnikání prostřednictvím funkcí týkajících se životního prostředí, sociální oblasti a řízení.
Nejčastější dotazy k obnovitelné energii
-
Mezi nejoblíbenější zdroje obnovitelné energie patří:
- Solární energie – vzniká přeměnou slunečního záření na elektřinu.
- Hydroelektrická energie – překážky vytvořené člověkem, jako jsou hráze, které řídí průtok vody za účelem výroby elektřiny.
- Větrná energie – vyráběná větrnými elektrárnami, které přeměňují energii větru na elektřinu.
- Přílivová energie – využívá oceánské proudy k pohonu turbogenerátorů.
- Geotermální energie – vzniká v člověkem vytvořených vrtech, prostřednictvím kterých se získává ohřátá voda ze zemského jádra.
- Energie z biomasy – vzniká přeměnou odpadových materiálů na palivo.
-
Řada zdrojů obnovitelné energie je považována za vysoce efektivní, protože jejich zásoba je v podstatě nekonečná. Mezi ně patří vítr, sluneční záření a příliv a odliv oceánu. Pro pochopení toho, jak hojné tyto zdroje energie jsou, si uveďme tuto statistickou informaci: Podle ministerstva energetiky USA stačí 90 minut slunečního záření zachyceného na zemském povrchu k pokrytí veškeré spotřeby energie na planetě na jeden rok. Není divu, že solární energie je jednou z nejrychleji se rozšiřujících forem obnovitelné energie na světě.
-
Lze tvrdit, že solární systémy jsou nejbezpečnější, protože neprodukují látky znečišťující ovzduší ani skleníkové plyny a nemají žádné negativní dopady na životní prostředí.
-
Obnovitelné energie mají oproti fosilním palivům řadu výhod. Vzhledem k tomu, že jsou obnovitelné energie získávány z přírodních zdrojů, jako je vítr a voda, jsou hojnější, spolehlivější a nákladově efektivnější než fosilní paliva. Nejdůležitější však je, že obnovitelné energie obecně produkují méně znečištění než fosilní paliva, která jsou dnes považována za jednu z největších příčin změny klimatu.
Sledujte Microsoft