Obnovljivi izvori energije i tehnologije za njihovo iskorištavanje
Što je obnovljiva energija?
Vjerojatno ste čuli pojam "obnovljiva energija" kada se govorilo o globalnom zatopljenju i klimatskim promjenama. No što je točno obnovljiva energija? I zašto je tako važna?
Obnovljiva se energija odnosi na prirodne izvore energije ili proizvode procese koji se mogu neprestano obnavljati ili replicirati. Nikad nam, primjerice, neće ponestati vjetra i sunčeve svjetlosti. Upravo vjetroturbine i solarni paneli među vodećim su obnovljivim izvorima energije.
Osim što su trajno dostupni, obnovljivi resursi ili „obnovljivi izvori energije” manje zagađuju nego njihovi neobnovljivi pandani, zbog čega su zdraviji izbor za osobe, životinje i planet. Stoga ne čudi da globalni čelnici i zagovornici zaštite okoliša promiču obnovljive izvore energije kao ključne za izgradnju ekološki održivije budućnosti.
S druge strane, količina neobnovljivih izvora energije, kao što su nafta, plin i ugljen, ograničena je, oni se ne mogu brzo obnoviti i nisu dostupni u svim dijelovima svijeta. Uzmimo na primjer sirovu naftu: premda je proizvode mnoge države, Uprava SAD-a za informiranje o energetici navodi da više od polovice svjetskih zaliha sirove nafte potječe iz samo pet država. No najvažnije je to što se neobnovljivi izvori energije kao što su takva fosilna goriva na osnovi ugljika smatraju jednim od čimbenika koji najviše pridonose klimatskim promjenama.
Težnja nultoj stopi emisija
Budući da vlade, tvrtke i potrošači sada uviđaju da su globalno zatopljenje i klimatske promjene među najvećim prijetnjama našeg doba, popularnost i prihvaćanje obnovljivih izvora energije eksponencijalno su se povećali. Pomoću modernih tehnologija današnji alternativni izvori energije nisu postali samo pouzdaniji, već i isplativiji – čak i u odnosu na fosilna goriva.
Uvidjevši da pojedinačna nastojanja da se ograniče globalno zatopljenje i trajne klimatske promjene nisu dovoljna, države iz cijelog svijeta potpisale su Pariški sporazum 2016. godine. Taj međunarodni sporazum propisuje da vlade diljem svijeta moraju težiti postizanju "nulte stope emisija", odnosno uklanjanju iste količine ugljičnog dioksida iz Zemljine atmosfere koju ispuštamo u nju, do 2050. godine.
Globalni nastavak prelaska na izvore energije koji u atmosferu ispuštaju minimalnu količinu stakleničkih plinova jedini je način na koji možemo zaustaviti katastrofalne promjene u okolišu s kojima se već suočavamo. Za ta su nastojanja najvažniji obnovljivi izvori energije, koji su često "čišći i ekološki prihvatljiviji" od neobnovljivih izvora energije.
Česti obnovljivi izvori energije
Svakodnevno se ulažu novi napori da se razviju i implementiraju obnovljivi izvori energije koji ne uzrokuju dodatnu štetu za planet. Pogledajmo neke od najčešćih alternativnih izvora energije:
Solarna energija
Solarni ili fotonaponski članci od silicija ili drugih materijala sunčevu svjetlost pretvaraju u električnu energiju. Količina sunčeve energije koja se može pohraniti i koristiti ovisi o dobu dana, godišnjem dobu i geografskoj lokaciji solarnih članaka. S druge strane, prema Ministarstvu energetike SAD-a, samo 90 minuta sunčeve svjetlosti uhvaćene na Zemljinoj površini bilo bi dovoljno za zadovoljavanje energetskih potreba cijelog planeta tijekom jedne godine .
Solarne farme nisu ograničene na kopno. Mogu se nalaziti i na vodenim površinama, kao što su akumulacijska i prirodna jezera. (Takvi se solarni paneli nazivaju plutajući fotonaponski paneli.) Kada se smjeste i proizvedu na odgovoran način, solarni energetski sustavi ne utječu negativno na okoliš jer ne proizvode onečišćivače zraka ni stakleničke plinove.
Energija vjetra
Vjetar okreće lopatice turbine i generator na taj način proizvodi električnu energiju. Jedan od najvećih prigovora energiji vjetra jest to što divovske (mnogima ružne) vjetrenjače koje se koriste za generiranje energije vjetra zauzimaju ogromne površine zemljišta.
Odobalne vjetroelektrane popularna su alternativa kopnenim. Premda odobalne vjetroelektrane imaju svojih nedostataka, uključujući potencijalno nepredvidljive vremenske uvjete na mjestima na kojima turbine moraju funkcionirati i enormne troškove postavljanja električnih vodova ispod morskog dna, neograničene zalihe vjetra čine ih atraktivnim resursom.
Geotermalna energija
Stvara se u posebno izrađenim bušotinama koje izvlače vodu koju je zagrijala magma – rastaljena smjesa minerala i plinova – iz Zemljine jezgre. Kada izbije na Zemljinu površinu, voda se pretvara u paru, koja aktivira turbine koje zatim pokreću generatore radi proizvodnje električne energije. Vraćanjem pare i vruće vode u zemlju pomoću crpki smanjuju se emisije uzrokovane geotermalnom energijom, zbog čega je ovaj hidrotermalni resurs ekološki prihvatljiv.
U određenim dijelovima svijeta, npr. u Islandu, postoji obilje pristupačnih i raspoloživih geotermalnih resursa, dok u drugim regijama nema tog prirodnog resursa. Drugi je nedostatak to što kopanje do geoloških vrućih točaka radi stvaranja bušotina može uzrokovati znatnu štetu za okoliš i povećati rizik od potresa.
Hidroelektrična energija
Odnosi se na brane ili zapreke izgrađene radi upravljanja tokom vode. Usmjerena voda zatim okreće lopatice turbine generatora te na taj način stvara električnu energiju. Zbog pouzdanosti svog izvora, hidroelektrična energija često je pouzdanija od sunčeve energije i energije vjetra. Zahvaljujući svojoj pouzdanosti, hidroelektrična je energija najveći obnovljivi izvor energije za električnu energiju u Sjedinjenim Američkim Državama.
Velike hidroelektrane, koje se nazivaju i megabrane, ne smatraju se neobnovljivom energijom jer preusmjeravaju i smanjuju prirodne tokove vode. Životinje i ljudi koji žive u blizini mogu patiti zbog djelomičnog ili potpunog gubitka pristupa vodi o kojoj ovise. S druge strane, male hidroelektrane – instaliranog kapaciteta manjeg od približno 40 megavata – za razliku od svojih većih verzija preusmjeravaju samo dio toka vode i one kojima se pažljivo upravlja ne stvaraju tako veliku štetu za okoliš.
Plimna energija
Drugi primjer hidroenergije, samo što ovaj resurs za pokretanje turbinskih generatora koristi plimne struje oceana koje nastaju dvaput dnevno. Premda se radi o resursu koji se tek nedavno počeo iskorištavati, plimna je energija zbog svoje iznimno predvidljive prirode atraktivan i održiv izvor energije. Kao i u slučaju brana, neke metode koje se primjenjuju za proizvodnju plimne energije mogu naškoditi divljim životinjama i obližnjem okolišu. Plimne zapreke, primjerice, funkcioniraju slično kao brane, ali se nalaze u oceanskim zaljevima i lagunama.
Energija iz biomase
Odnosi se na toplinu koja se generira spaljivanjem materijala biljnog podrijetla i pokreće parne turbine radi proizvodnje električne energije. Energija iz biomase stvara se pretvaranjem otpada u gorivo. Ta pretvorba otpada u energiju omogućuje isporuku energije uz niske financijske i ekološke troškove.
Na primjer, drvni otpad, kao što je iverje iz pilana, može se koristiti za proizvodnju energije iz biomase umjesto da se ostavi da trune na odlagalištima, gdje bi mogao povećati razine ugljičnog dioksida. No mnogi oblici biomase ne smatraju se čistim izvorima energije jer se pokazalo da generiraju veće emisije ugljičnog dioksida nego fosilna goriva.
Tehnologije za iskorištavanje obnovljive energije i računalstvo u oblaku
Premda su poduzeti određeni koraci u pogledu implementacije obnovljivih izvora energije, kao što je korištenje sunčeve ili geotermalne energije u kućanstvima na razini pojedinaca, ključno je riješiti klimatsku krizu na razini industrije i tvrtki. Pojedinačni potrošači ostvaruju napredak uz sve popularnije solarne panele na krovovima za pogon električnih vozila, ali svaki napredak na razini industrije u pogledu podupiranja i omogućivanja rješenja za čišću energiju neizbježno će uključivati ekološke prednosti računalstva u oblaku.
Premda digitalne tehnologije smanjuju štetan utjecaj na okoliš zahvaljujući manjoj potrošnji energije, dobrobit računalstva u oblaku za naš planet i dalje ograničavaju podatkovni centri. Neke tehnologije računalstva u oblaku, npr. rudarenje kriptovaluta, troše ogromne količine neobnovljive energije. Analizom Sveučilišta u Cambridgeu procijenjeno je da rudarenje kriptovaluta samo jedne tvrtke, Bitcoin, godišnje troši više električne energije proizvedene iz ugljena nego cijele države veličine Norveške ili Argentine.
Neke tvrtke za pružanje usluga u oblaku, kao što je Microsoft, podupiru tehnologije za iskorištavanje obnovljive energije tako poboljšavaju performanse i učinkovitost te smanjuju potrošnju energije radi minimiziranja utjecaja fizičkih podatkovnih centara na okoliš.
Inovacije u području računalstva u oblaku
Primjeri ekoloških prednosti računalstva u oblaku obuhvaćaju inovacije kao što su:
- Hlađenje uranjanjem u tekućinu: ovaj način hlađenja poslužitelja pridonosi smanjenju potrošnje energije i vode i pritom omogućuje veću snagu procesora.
- Mrežno-interaktivne UPS baterije: mali koraci kao što je implementacija mrežno-interaktivnih UPS baterija pridonose smanjenju opterećenja energetske mreže.
- Čistija goriva za rezervno napajanje: korištenjem goriva s manjom emisijom ugljičnog dioksida za pogonjenje rezervnih generatora podatkovnog centra umjesto klasičnog dizelskog goriva smanjuju se emisije ugljičnog dioksida.
Računalstvo u oblaku nikad neće biti univerzalno ili jedino rješenje za klimatske promjene, ali postoje brojne fantastične digitalne tehnologije za podršku obnovljivoj energiji. Te tehnologije pomažu tako što smanjuju potrošnju energije i pojednostavnjuju prelazak na ugljično neutralniju energetsku mrežu.
Inovacije u području oblaka za opskrbu energijom i komunalne usluge
Neki od primjera inovativnih rješenja u oblaku u sektoru opskrbe energijom i komunalnih usluga:
Inteligentne ili „pametne” mreže
Te tehnologije u oblaku optimiziraju upravljanje energijom tvrtke. One implementiraju interaktivne podatke sa milijuna senzora koje upotrebljavaju pojedinačni klijenti, oslanjajući se na alternativne izvore energije poput krovnih solarnih panela i električnih automobila kako bi učinkovitije koristile električnu mrežu.
Umjetna inteligencija i strojno učenje
Energetske tvrtke upotrebljavaju podatke i umjetnu inteligenciju kako bi inteligentno uparile ponudu i potražnju za obnovljive izvore energije. Tehnologije poput digitalnih blizanaca omogućuju tvrtkama poboljšanje u balansiranju opterećenja, integraciju distribuiranih energetskih resursa, upravljanje uređajima i automatizaciju operacija za optimiziranje korištenja energije.
IoT (Internet stvari)
Pomoću senzora uređaja i prediktivnog održavanja, tvrtke upravljaju i produžuju životni ciklus strojeva i ostalih resursa. To omogućuje smanjenu upotrebu neobnovljivih izvora energije i materijala koji su uključeni u novu proizvodnju.
Tehnologija za hvatanje ugljika
Iako nije obnovljivi izvor energije sam po sebi, hvatanje ugljika ublažava utjecaj ugljičnog dioksida na okoliš hvatanjem i skladištenjem emisija iz dimnjaka. Čak može izdvojiti ugljični dioksid iz zraka i skladištiti ga ispod zemlje ili reciklirati za stvaranje novih proizvoda, poput goriva ili materijala za gradnju. Te tehnologije koriste napredne nadzorne ploče za emisije, umjetnu inteligenciju i IoT tehnologiju digitalnih blizanaca radi poboljšavanja hvatanja i skladištenja ugljika.
Trendovi u sektoru obnovljive energije
Prihvaćanje obnovljivih izvora energije dostiže rekordno visoke razine. Prema Međunarodnoj agenciji za energiju (International Energy Agency, IEA), energetski forum koji se sastoji od 29 država koje se zalažu za održive energetske politike, kapacitet obnovljive energije globalno će se proširiti za 50 % prije 2024. U pogledu rasta, sunčeva je energija na vodećem mjestu, ali energija vjetra, geotermalna energija i hidroelektrična energija ne zaostaju mnogo.
Prihvaćanje sunčeve energije
IEA predviđa i da će sunčeva energija biti zaslužna za 60-postotni rast u globalnom sektoru obnovljive energije do 2025. Očekuje se da će vodeće države biti Kina, Belgija, Nizozemska, Austrija, Australija i Sjedinjene Američke Države i predviđa se svaka od njih dodati milijune solarnih instalacija.
Zašto je prihvaćanje sunčeve energije u velikom porastu? Prvo, cijena postavljanja solarnih panela godinama pada i očekuje se da će se taj trend nastaviti. Drugo, sunčeva je energija pristupačnija i nudi veću slobodu u odnosu na izvore energije koji ovise o određenom mjestu, kao što su energija vjetra i hidroenergija. Svako mjesto na Zemlji dobiva sunčevu svjetlost, neovisno o klimi.
S obzirom na to da je prihvaćanje u porastu, sektor sunčeve energije fokusirao se na proširivanje mogućnosti pohrane i unaprjeđivanje distribucije da bi kućanstva i tvrtke mogle nastaviti funkcionirati neovisno o vremenskim uvjetima. To će povećanje dosljednosti potaknuti dodatne korporacije, državne ustanove i stanovnike da prijeđu na sunčevu energiju.
Energija vjetra: kopnene i odobalne vjetroelektrane
Kako se kapacitet energije vjetra globalno povećava, tako se povećava i njezino prihvaćanje. Kina je trenutačno vodeća država, ali sustižu je Sjedinjene Američke Države i Japan zahvaljujući obećavajućoj legislativi.
U Sjedinjenim Američkim Državama Bidenova i Harrisina administracija obvezala se do 2030. implementirati odobalne vjetroelektrane za 30 gigavata energije vjetra. Zakonodavci u Japanu donijeli su propise za poticanje gradnje turbina u lukama i poticanje poduzetnika na gradnju odobalnih vjetroelektrana. Ta bi država čak mogla zamijeniti svoje nuklearne reaktore odobalnim turbinama.
Vladavina hidroenergije i uspon geotermalne energije
Prema IEA-ju, premda će hidroenergija ostati primarni svjetski izvor obnovljive energije u doglednoj budućnosti, ona neće doživjeti takav rast kao sunčeva energija ili energija vjetra. Već ponestaje prikladnih i isplativih lokacija, što pridonosi povećanju troškova.
Očekuje se da će geotermalna energija, koja već prevladava na Islandu i u zemljama Pacifičkog prstena, do 2024. porasti za 28 %. Azijske države, a posebice Indonezija i Filipini, već povećavaju svoj kapacitet bez naznaka usporavanja.
Napuštanje "prljave" energije
Što budućnost obnovljivih izvora energije znači za naše klasične izvore energije? Niži troškovi i povećana potražnja u sektoru čiste energije potaknut će velike naftne i plinske tvrtke da svoja ulaganja prošire na obnovljive izvore energije. Štoviše, IEA predviđa da će "obnovljivi izvori energije preteći ugljen i postati najveći izvor za proizvodnju električne energije u svijetu u 2025.".
U međuvremenu, srednjoistočne države, kao što je Saudijska Arabija, mogle bi u potpunosti prestati koristiti naftu zahvaljujući obilju daleko obnovljivijeg izvora energije: sunčeve svjetlosti. Stručnjaci tvrde da bi ta država do 2040. mogla prijeći na sustav sa 100 % obnovljive energije ako se tehnologija pohrane energije nastaviti razvijati i ako regulatorna tijela donesu odgovarajuće zakone.
Sjevernoamerička supermreža
Premda se čini da je svijet spreman da u potpunosti prihvati obnovljive izvore energije, trenutačna energetska infrastruktura nije izgrađena tako da učinkovito podržava taj prijelaz. Na primjer, u Sjedinjenim Američkim Državama jedno od najvećih pitanja trenutačno je kako energiju učinkovito prenijeti s jednog kraja države na drugi.
Upoznajte sjevernoameričku supermrežu. Ta nova energetska mreža, koju je predložila neprofitna organizacija Climate sa sjedištem u Washingtonu, učinila bi obnovljivu energiju mnogo pristupačnijom. Kada se uspostavi, Sjedinjene Američke Države mogle bi preseliti solarnu energiju s farmi na jugozapadu u velike gradove na sjeveroistoku države.
U teoriji, čvorišna mreža s visokonaponskom istosmjernom strujom (HVDC) postavila bi se na temelje postojećih regionalnih distribucijskih sustava, čime bi se svima omogućio pristup obnovljivoj energiji bez mijenjanja načina na koji se električna energija trenutačno koristi u kućanstvima i tvrtkama. Ako se implementira, ta bi supermreža mogla čistu energiju učiniti konkurentnijom na tržištu kojim inače dominiraju fosilna goriva.
Inovacije i primjeri iz područja obnovljive energije iz stvarnog svijeta
Mnoge tvrtke, djelatnosti i vlade poduzimaju hvalevrijedne korake s ciljem ugradnje inteligentnih i inovativnih tehnologija u oblaku u svoje sustave obnovljive energije – neke se čak obvezuju na primarno ili isključivo korištenje obnovljive energije u bliskoj budućnosti.
Axpo
Axpo, najveći proizvođač obnovljive energije u Švicarskoj, koristi Azure Cognitive Search, Azure karte i Power BI da bi svojim inženjerima za elektroenergetski sustav i timovima za održavanje omogućio jednostavno pronalaženje sveobuhvatnih i ažurnih podataka o stanju svakog resursa sustava. Time se vrijeme pretraživanja smanjuje za do 99 posto, pojednostavnjuje se prepoznavanje problematičnih područja u gotovo stvarnom vremenu i omogućuje se automatizacija nekoliko zadataka upravljanja resursima elektroenergetskog sustava. Sve to pridonosi znatnom smanjenju vremena potrebnog za dovršavanje mnogih operativnih aktivnosti.
SSE obnovljivi izvori energije
Druga europska vodeća tvrtka u području obnovljive energije, SSE Renewables, koja gradi više odobalnih vjetroelektrana nego ijedna druga tvrtka na svijetu, koristi umjetnu inteligenciju AI, IoT i tehnologiju u oblaku da bi zajamčila da njezine aktivnosti nećete nanijeti štetu okolnom životinjskom svijetu i ekosustavima. Na primjer, ta tvrtka prati zdravlje ptica koje obitavaju u blizini pomoću daljinski upravljanih videokamera koje prenose podatke u sustav u oblaku s podrškom za umjetnu inteligenciju koji prati aktivnosti i vitalnost svake pojedinačne životinje.
Vattenfall
Vattenfall, multinacionalna energetska tvrtka u vlasništvu države Švedske, još jedan je pionir u području obnovljive energije. U partnerstvu s Microsoftom ta je tvrtka stvorila servis koji povezuje trenutačnu potražnju za obnovljivom energijom s odmah dostupnom ponudom. Neki obnovljivi izvori nisu uvijek dostupni u trenutku kada ih neka tvrtka zatreba. (Naposljetku, sunčeva svjetlost i vjetar nisu uvijek dostupni.) No uz servis tvrtke Vattenfall za povezivanje dostupan 24 sata na dan, sedam dana u tjednu tvrtke koje žele prijeći na električnu energiju u potpunosti proizvedenu bez upotrebe fosilnih goriva, mogu to učiniti. Na primjer, ako u određeno doba dana nije dostupna sunčeva energija, servis će povezati tvrtke s izvorom električne energije koji je dostupan.
Nacionalni fond za zaštitu okoliša i gospodarenje vodom
U državnom sektoru, Poljski nacionalni fond za zaštitu okoliša i gospodarenje vodom koristi računalstvo u oblaku da bi poljskim građanima pojednostavnio podnošenje zahtjeva za dodjelu bespovratnih sredstava pomoću kojih će svoje domove učiniti energetski učinkovitijima i smanjiti svoj doprinos zagađivanju zraka. Ta je organizacija pojednostavnila administraciju svog programa poticaja tako što je digitalizirala postupak podnošenja zahtjeva za dodjelu bespovratnih sredstava i time građanima pojednostavnila podnošenje zahtjeva za dodjelu bespovratnih sredstava za energetsku učinkovitost, a sebi pojednostavnila njihovu dodjelu. Otkad je ta organizacija modernizirala svoj program poticaja, 215 000 poljskih kućanstava dobilo je za bespovratna sredstva za energiju.
Met Office
I na kraju, u Velikoj Britaniji – globalni predvodnik u nastojanjima za ostvarivanje nulte stope emisija – nacionalna meteorološka služba Met Office koristi računalstvo u oblaku da bi lakše došla do 100 posto obnovljive energije. Uzorci praćenja i prognoziranja vremenskih prilika iznimno je intenzivno u pogledu podataka i oslanja se na složene simulacije, velike količine podataka, umjetnu inteligenciju i napredne analize. Umjesto da za ta radna opterećenja koriste fizičko superračunalo, Met Office koristi inteligentni servis za superračunalstvo utemeljen na oblaku. Pomoću tog servisa u oblaku ta agencija predviđa da će uštedjeti 7415 metričkih tona ugljičnog dioksida.
Ubrzajte putovanje prema održivosti
U kojoj god fazi procesa ostvarivanja nulte stope neto emisija bili, Microsoft Cloud for Sustainability omogućuje vam da pospješite napredovanje i transformirate poslovanje putem okolišnih, društvenih i upravljačkih (ESG) mogućnosti.
Najčešća pitanja o obnovljivoj energiji
-
Najpopularniji izvori obnovljive energije obuhvaćaju sljedeće:
- Solarnu energiju koja nastaje pretvaranjem sunčeve svjetlosti u struju.
- Hidroelektričnu energiju – barijere koje stvaraju ljudi kao što su brane koje kontroliraju protok vode radi stvaranja električne struje.
- Energiju vjetra – vjetrenjače pretvaraju snagu vjetra u električnu struju.
- Energiju plime i oseke – oslanja se na oceanske struje za napajanje generatora turbine.
- Geotermalnu energiju – nastaje u izgrađenim bunarima koji izdvajaju zagrijanu vodu iz zemljine jezgre.
- Energiju iz biomase koja nastaje pretvaranjem otpadnog materijala u gorivo.
-
Nekoliko obnovljivih izvora energije smatra se vrlo učinkovitima jer je njihova količina neograničena. To su vjetar, sunčeva svjetlost i plima i oseka. Da biste shvatili razmjere tih resursa, razmotrite ovu statistiku: Prema Ministarstvu energetike SAD-a, samo 90 minuta sunčeve svjetlosti uhvaćene na Zemljinoj površini bilo bi dovoljno za zadovoljavanje energetskih potreba cijelog planeta tijekom jedne godine. Ne iznenađuje da je solarna energija jedan od najbrže rastućih oblika obnovljive energije diljem svijeta.
-
Moglo bi se reći da su solarni energetski sustavi najsigurniji jer ne zagađuju zrak i ne proizvode stakleničke plinove i ne utječu negativno na okoliš.
-
Obnovljive energije imaju brojne prednosti u odnosu na fosilna goriva. Budući da obnovljive energije nastaju iz prirodnih resursa kao što su vjetar i voda, neiscrpne su, pouzdane i isplativije od fosilnih goriva. Najvažnije, obnovljive energije općenito manje zagađuju od fosilnih goriva koja se sada smatraju jednim od najvećih uzroka klimatskih promjena.
Pratite Microsoft