Megújulóenergia-források és -technológiák
Mi a megújuló energia?
Bizonyára hallott már a „megújuló energia” kifejezésről, amelyet együtt szokás emlegetni a globális felmelegedéssel és a klímaváltozással. De pontosan mi is jelent a megújuló energia? És miért olyan fontos?
A megújuló energia alatt azokat a természetes energiaforrásokat vagy termelési folyamatokat értjük, amelyek folyamatosan pótolhatók vagy replikálhatók. A szélből és a napsütésből például soha nem fogyunk ki. Valójában a szélturbinák és a napelemek a megújuló energia legfőbb forrásai közé tartoznak.
A megújuló erőforrások amellett, hogy végtelen ideig rendelkezésre állnak, általában kevesebb szennyezőanyagot termelnek, mint a nem megújuló energiaforrások, és ez teszi őket egészségesebb választássá az emberek, az állatok és a bolygónk számára. Nem meglepő tehát, hogy a világ vezetői és a környezetvédők a fenntarthatóbb jövő kialakításának kulcsát a megújuló energiában látják.
Ezzel szemben a nem megújuló energiaforrások, például az olaj, a földgáz és a szén mennyisége korlátozott, ezek nem pótolhatók gyorsan, és a világ nem minden régiójában érhetők el. Vegyük a nyers olajat. Bár számos országban folyik a kitermelése, az Egyesült Államok energiainformációs hivatalának jelentései szerint a világ kőolajellátásának több mint a fele csak öt országból származik. A legfontosabb azonban az, hogy a nem megújuló energiaforrások (például ezek a szénalapú fosszilis tüzelőanyagok) a klímaváltozás legfőbb előidézői közé sorolhatók.
A „nettó zéró” célkitűzés
Mivel a kormányzatoknak, a vállalkozásoknak és a fogyasztóknak ma már szembe kell nézniük azzal a ténnyel, hogy a globális felmelegedés és a klímaváltozás az életünket fenyegető legnagyobb veszélyek közé tartozik, a megújulóenergia-források népszerűsége és alkalmazása rohamosan növekszik. A modern technológiák segítségével napjaink alternatív energiaforrásai megbízhatóbbá és költséghatékonyabbá is váltak, még a fosszilis tüzelőanyagoknál is.
Felismerve, hogy a globális felmelegedés és a visszafordíthatatlan klímaváltozás korlátozására tett egyéni erőfeszítések nem elegendőek, a világ országai 2016-ban aláírták a Párizsi Szerződést. Ez a nemzetközi egyezmény azt rögzíti, hogy a világ kormányai törekszenek arra, hogy 2050-ig elérjék a „nettó zéró kibocsátást”, tehát annyi szén-dioxidot távolítanak el a Föld légköréből, amennyit kibocsátunk.
A már megkezdődött végzetes környezeti változásokat csak úgy tudjuk megállítani, ha a világ folytatja az áttérést azon energiaforrások használatára, amelyek a legkisebb mennyiségben bocsátanak ki üvegházhatású gázokat a légkörbe. Ennek a törekvésnek a középpontjában a nem megújulóknál általában „tisztább és zöldebb” megújuló energiák állnak.
Gyakori megújuló energiaforrások
Naponta teszünk új erőfeszítéseket arra, hogy fejlesszük és megvalósítsuk a megújuló energiaforrásokat, anélkül, hogy további károkat okoznánk a bolygónak. Vessünk egy pillantást a legelterjedtebb alternatív energiaforrásokra:
Napenergia
Olyan szilíciumból vagy más anyagokból készült napelemek vagy fotovoltaikus (PV) elemek állítják elő, amelyek a napfényt elektromos árammá alakítják át. A tárolható és felhasználható napenergia mennyisége a napszaktól, az évszaktól és a napelemek földrajzi helyétől függ. Ugyanakkor az Egyesült Államok energiaügyi minisztériuma szerint 90 percnyi teljes földfelszínt érő napsugárzás fedezni tudná bolygónk egy éves energiaszükségletét.
A napelemfarmok nem csak szárazföldön, hanem víztározókban és tavakban is telepíthetők. (Az ilyen napelemeket lebegő fotovoltaikának vagy úszóvoltaikának nevezik.) A felelősségteljesen üzemeltetett és gyártott napelemes rendszereknek nincs káros környezeti hatása, mivel nem bocsátanak ki légszennyező anyagokat vagy üvegházhatású gázokat.
Szélenergia
A szél megforgatja a turbinalapátokat, és ebből egy generátor elektromos áramot állít elő. A szélenergiával kapcsolatos egyik leggyakoribb panasz az, hogy a szélenergia létrehozásához használt kolosszális (és sokak szerint csúnya) szélmalmok hatalmas mennyiségű területet foglalnak el.
A vízi szélfarmok népszerű alternatívái a szárazföldieknek. Bár a szélerőműfarmoknak megvannak a maguk hátrányai, beleértve a potenciálisan változékony időjárást, a mostoha vízi környezetet, amelyben a turbináknak működniük kell, és a tengerfenék alatti tápkábelek telepítésének költségét, a korlátlanul rendelkezésre álló szél vonzó erőforrássá teszi a szélenergiát.
Geotermikus energia
Olyan ember által készített kutakban állítható elő, amelyek az ásványi anyagok és gázok olvadt elegye, a magma által felforralt vizet nyerik ki a föld magjából. A földfelszínre emelkedő víz gőzzé alakul át, amely aktiválja az elektromos áramot előállító generátorok turbináit. A gőz és a forró víz földbe történő visszapumpálása csökkenti a geotermikus energia károsanyag-kibocsátását, környezetbaráttá téve ezt a hidrotermikus erőforrást.
A világ bizonyos részein, például Izlandon, nagy mennyiségben találhatók könnyen elérhető geotermikus erőforrások, míg más régiókban nincs ilyen természetben fellelhető erőforrás. Ennek a technológiának egy másik hátránya az, hogy a geológiailag kritikus pontokon történő kútfúrás jelentős környezeti károkat okozhat, és növelheti a földrengések kockázatát.
Hidroelektromos áram
A vízáramlás szabályozására létrehozott gátakra vagy akadályokra utal. Az irányított víz megforgatja a generátor turbinalapátjait, ami elektromos áramot hoz létre. Forrásának megbízhatósága miatt a vízenergia gyakran megbízhatóbb, mint a nap- vagy a szélenergia. E megbízhatóságnak köszönhetően vált a vízenergia az Egyesült Államok legnagyobb megújulóenergia-forrásává.
A nagy vízerőművek, más néven óriásgátak nem tekinthetők nem megújuló energiának, mert természetes vízfolyásokat térítenek el és apasztanak. A közelben élő állatokat és embereket súlyosan érintheti a számukra nélkülözhetetlen vízhez való hozzáférés részleges vagy teljes elvesztése. Ezzel szemben a legfeljebb 40 megawatt telepített kapacitású kis vízerőművek a nagyobbakhoz viszonyítva az átfolyó víznek csak a töredékét térítik el, a gondosan kezeltek pedig nem okoznak olyan nagy környezeti károkat.
Árapályalapú energia
Egy másik vízenergia-forrás, azzal a különbséggel, hogy ez az erőforrás az óceán napi kétszeri árapályáramlatait kihasználva hajtja meg a turbinagenerátorokat. Annak ellenére, hogy még egy kialakulófélben lévő erőforrás, az árapályalapú energiát jól kiszámítható természete vonzó és fenntartható energiaforrássá teszi. A gátakhoz hasonlóan egyes árapályalapú energia-előállítási módszerek is károsíthatják a vadvilágot és a környezetet. Az árapálygátak például a folyami gátakhoz hasonlóan működnek, de óceánöblökben vagy lagúnákban találhatók.
Biomassza-energia
Arra a hőre utal, amely a növényekből származó anyagok elégetésével keletkezik, és az elektromos áramot előállító gőzturbinák működtetésére szolgál. A biomassza-energia a hulladék tüzelőanyaggá történő átalakításával jön létre. Ez a hulladék–energia átalakítás kis anyagi ráfordítással és környezetkímélő módon állít elő energiát.
A fahulladék, például a fűrésztelepekről származó forgács, felhasználható biomassza-energia előállítására, ahelyett, hogy hagynánk széndioxidra lebomlani a hulladéklerakókban. A biomassza számos formája azonban nem tekinthető tiszta energiaforrásnak, mivel kimutathatóan magasabb a széndioxid-kibocsátása a fosszilis tüzelőanyagokénál.
A megújulóenergia-technológiák és a felhőalapú számítás
Bár egyéni szinten helyes ösztönözni a megújulóenergia-források használatát, például a nap- és geotermikus energiát hasznosító otthonok esetében, az ipari és az üzleti szinten továbbra is kulcsfontosságú a klímaválság kezelése. Az egyéni fogyasztók egyre nagyobb arányban használják fel a tetőre szerelhető napelempaneleket elektromos járműveik meghajtására, azok az iparági szinten történő fejlesztések azonban, amelyek a tisztább energián alapuló megoldások támogatására és létrehozására irányulnak, mindig ki fogják használni a felhőalapú számítás környezetvédelmi előnyeit.
Bár a digitális technológiák az energiaszükséglet csökkentésével mérséklik a káros környezeti hatásokat, a felhőalapú számítás továbbra is „földelt” marad a bolygónkon az adatközpontok miatt. Egyes felhőalapú számítási technológiák hatalmas mennyiségű nem megújuló energiát használnak fel, például a kriptovaluta-bányászat esetében. Egy University of Cambridge által készített elemzés szerint egyetlen vállalat, a Bitcoin kriptovaluta-bányászata évente több szénalapú elektromos áramot használ, mint egy Norvégia vagy Argentína méretű ország.
Néhány felhőszolgáltató vállalat, például a Microsoft, a teljesítmény és a hatékonyság növelésével, valamint az energiafogyasztás csökkentésével támogatja a megújulóenergia-technológiák használatát a fizikai adatközpontok környezetkárosító hatásának minimalizálása érdekében.
Felhőalapú számítási innovációk
A felhőalapú számítás környezetvédelmi előnyei közé tartoznak például az alábbi innovációk:
- Folyadékmerüléses hűtés: Ez a kiszolgálóhűtési módszer révén csökkenthető az energia- és a vízfogyasztás, miközben növelhető a feldolgozási teljesítmény.
- Interaktív hálózati-UPS-akkumulátorok: Kis lépésekkel, például az interaktív hálózati UPS-akkumulátorok használatával is csökkenthető a hálózatok terhelése.
- Tisztább üzemanyagok a tartalék generátorok működtetéséhez: Ha az adatközpontok tartalék generátorait meghajtó hagyományos dízel helyett kevesebb szén-dioxidot kibocsátó üzemanyagokat használunk, csökkenthetjük a károsanyag-kibocsátást.
A felhőalapú számítás soha nem lehet univerzális vagy egyetlen megoldás a klímaváltozásra, de számos izgalmas digitális technológia támogatja a megújuló energia alkalmazását. E technológiák megkönnyítik az energiafelhasználás csökkentését és az áttérést egy széndioxid-semlegesebb hálózatra.
A Microsoft fenntarthatóság melletti elkötelezettségének ismertetése
Felhőbeli energetikai és közüzemi innovációk
Néhány példa az energia- és közműipar innovatív felhőmegoldásaira:
Intelligens vagy „okos” hálózatok
Ezek a felhőtechnológiák optimalizálják a vállalat energiagazdálkodását. Az egyes ügyfelek által használt érzékelők millióinak interaktív adatait használják, mivel alternatív adatforrásokra, például a tetőtéri napelemekre és az elektromos autókra támaszkodva hatékonyabban üzemeltetik az energiahálózatot.
Mesterséges intelligencia és gépi tanulás
Az energiavállalatok az adatokat és a mesterséges intelligenciát használva intelligens módon egyeztetik a keresletet és a megújuló energiaforrások kínálatát. Az olyan technológiák, mint a digitális ikerpéldányok, lehetővé teszik a vállalatok számára a terheléselosztás javítását, az elosztott energia-erőforrások integrálását, az eszközök vezérlését és a műveletek automatizálását az energiafelhasználás optimalizálása érdekében.
IoT (az eszközök internetes hálózata)
Az eszközérzékelők és a prediktív karbantartás használatával a vállalatok felügyelik és kibővítik a gépek és más eszközök életciklusát. Ez lehetővé teszi a meg nem újuló energiaforrások és az új gyártásban alkalmazott anyagok használatának csökkentését.
Széndioxid-megkötési technológia
Bár maga nem megújuló energiaforrás, a széndioxid-megkötés csökkenti a széndioxid környezeti hatásait a kémények kibocsátásának megkötésével és tárolásával. Képes akár a levegőből is kinyerni a szén-dioxidot, majd tárolni a felszín alatt, vagy újrahasznosítani új termékek, például üzemanyagok vagy építőanyagok készítéséhez. Ezek a technológiák fejlett kibocsátási irányítópultokat, mesterséges intelligenciát és IoT-alapú digitális ikerpéldány-technológiát használnak a széndioxid-megkötés és -tárolás javítására.
Megújulóenergia-ipari trendek
A megújulóenergia-források alkalmazása rekordokat döntöget. Egy 29 tagországból álló, és a hatékony energiaszabályozást támogató energiafórum, a Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) szerint a megújulóenergia-kapacitás globálisan 50 százalékkal fog bővülni 2024-ig. A növekedés szempontjából a napelemek járnak az élen, de a szél-, a geotermikus és a vízenergia sincs nagyon lemaradva.
A napenergia felvállalása
Az IEA egyik előrejelzése szerint 2025-ben a globális megújulóenergia-ipar növekedésének 60%-a napenergiához lesz köthető. Várhatóan Kína, Belgium, Hollandia, Ausztria, Ausztrália és az Egyesült Államok fogja vezetni a sort, az előrejelzés szerint több millió napelem-telepítéssel.
Miért terjed rohamosan a napenergia alkalmazása? Egyrészt a napelempanelek telepítésének költsége évek óta csökken, és ez a trend várhatóan folytatódni fog. Másrészt a napenergia hozzáférhetőbb, és nagyobb szabadságot biztosít, mint a helyhez kötött energiaforrások (például a szél és a víz). A Föld minden pontját éri napsugárzás, függetlenül a klímától.
Mivel terjed a napenergia használata, a napenergia-ipar a tárolási képességek bővítésére és az elosztás finomítására összpontosít, annak érdekében, hogy az otthonok és a vállalkozások az időjárástól függetlenül is működőképesek maradhassanak. Ez a konzisztencianövekedés egyre több vállalatot, kormányzatot és lakost ösztönöz arra, hogy a teljes energiaszükségletét napenergiából fedezze.
Szélenergia: szárazföldi és tengeri
A szélenergia-kapacitás globális növekedésével egyenes arányban nő a szélenergia alkalmazása. Jelenleg Kína jár az élen, de az Egyesült Államok és Japán az ígéretes jogszabályalkotásnak köszönhetően felzárkózóban van.
Az Egyesült Államokban a Biden–Harris-adminisztráció 30 gigawatt kapacitású tengeri szélerőmű 2030-ig történő üzembe helyezése mellett kötelezte el magát. A japán törvényhozók olyan szabályozást hoztak létre, amely ösztönzi a kikötőkben való turbinaépítést és a tengeri turbinafarmok telepítését. Az ország akár az atomreaktorait is lecserélheti a tengeri turbinákra.
Az egyeduralkodó vízenergia és a feltörekvő geotermikus energia
Az IEA szerint bár a vízenergia továbbra is a világ elsődleges megújuló energiaforrása lesz a belátható jövőben, a használata nem fog olyan gyors ütemben növekedni, mint a nap- vagy szélenergiáé. A megfelelő és költséghatékony helyeken már vízhiány van, ami növeli a költségeket.
Az Izlandon és a csendes-óceáni tűzgyűrű országaiban már elterjedt geotermikus energia alkalmazása 2024-ig várhatóan 28%-kal fog növekedni. Az ázsiai országok, különösen Indonézia és a Fülöp-szigetek, már növelik a kapacitásukat, a lassulás jelei nélkül.
Leválás a „piszkos” energiáról
Mit tartogat a megújuló energiaforrások jövője a hagyományos energiaforrásaink számára? Az alacsonyabb költségek és a megnövekedett kereslet a tisztaenergia-szektorban arra fogja sarkallni a nagyobb olaj- és gázipari vállalatokat, hogy növeljék a megújulóenergia-forrásokba való befektetéseiket. Az IEA azt prognosztizálja, hogy „a megújuló energiaforrások 2025-re átveszik a vezető szerepet a széntől, és a világ legnagyobb elektromosáram-forrásává válnak”.
Eközben a közel-keleti országok, például Szaúd-Arábia, teljes mértékben leválhatnak az olajról, egy korlátlan mennyiségben rendelkezésre álló megújulóenergia-forrásnak, a napfénynek köszönhetően. A szakértők szerint az ország 2040-ig áttérhet egy 100%-ban megújulóenergia-alapú rendszerre, ha az energiatárolási technológia fejlődése töretlen marad, és a szabályozási szervek megalkotják a megfelelő jogszabályokat.
Az észak-amerikai szuperhálózat
Bár úgy tűnik, hogy a világ készen áll a megújuló energiák teljes körű bevezetésére, a jelenlegi energia-infrastruktúrát nem úgy alakították ki, hogy hatékonyan támogassa ezt a váltást. Az Egyesült Államokban például most az egyik legnagyobb kérdés az, hogy az energia miként juttatható el hatékonyan az ország minden pontjára.
Észak-amerikai szuperhálózat Ez a Washington, D.C.-beli Climate Institute nonprofit szervezet által javasolt új energiahálózat jóval könnyebb hozzáférést biztosítana a megújuló energiához. Ha elkészül, az Egyesült Államok a délnyugati farmokon megtermelt napenergiát eljuttathatná a nagyobb északkeleti városokba.
Elvben egy csomóponti HVDC-hálózatot telepítenének a meglévő regionális elosztórendszerek fölé, így mindenki hozzáférhetne a megújuló energiához, anélkül, hogy ez megváltoztatná az elektromos áram jelenlegi használatát az otthonokban és a vállalkozásokban. Ha megvalósul, a szuperrács versenyképesebbé teheti a tiszta energiát egy olyan piacon, amelyen egyébként a fosszilis tüzelőanyagok dominálnak.
Megújuló energiával kapcsolatos újítások és példák a való életből
Számos vállalkozás, iparág és kormányzat jelentős lépéseket tesz annak érdekében, hogy intelligens, innovatív felhőtechnológiákat építsen be a megújulóenergia-alapú kezdeményezéseibe, amelyek közül néhány már amellett kötelezi el magát, hogy elsődlegesen vagy teljes mértékben megújuló energiával működjön a közeljövőben.
Axpo
Az Axpo, Svájc legnagyobb megújulóenergia-termelője az Azure Cognitive Search, az Azure Maps és a Power BI segítségével teszi lehetővé a hálózati mérnökök és karbantartó csapatok számára, hogy könnyen megtalálják az egyes hálózati eszközök állapotára vonatkozó átfogó, naprakész adatokat. Ez akár 99 százalékkal csökkenti a keresési időt, megkönnyíti a problémás területek közel valós idejű azonosítását, és megnyitja az utat számos hálózati eszközkezelési feladat automatizálása előtt. Mindez jelentősen csökkenti számos üzemeltetési tevékenység elvégzéséhez szükséges időt.
SSE Renewables
A megújulóenergia-ipar egy másik európai vezető cége, az SSE Renewables, amely több tengeri szélturbinafarmot készít, mint bármely cég világszerte, a mesterséges intelligencia, az IoT és a felhőtechnológia segítségével gondoskodik arról, hogy az erőfeszítései ne károsítsák a természetet és az ökoszisztémákat. A vállalat például távoli digitális videokamerákkal figyeli a környékbeli madarak állapotát. A kamerák feltöltik az adatokat egy AI-kompatibilis felhőrendszerbe, amely nyomon követi minden egyes állat tevékenységét és vitalitását.
Vattenfall
A Vattenfall, amely egy svéd kormány tulajdonában lévő nemzetközi energiavállalat, a megújuló energia egy másik úttörője. A vállalat a Microsofttal együtt létrehozott egy olyan szolgáltatást, amely összehangolja a megújuló energia iránti pillanatnyi keresletet az azonnal rendelkezésre álló kínálattal. Egyes megújuló energiák nem mindig állnak rendelkezésre abban a pillanatban, amikor egy adott vállalatnak szüksége van rájuk. (Végül is a nap nem mindig süt, és a szél nem mindig fúj.) A Vattenfall nonstop egyeztetési szolgáltatása révén azonban azok a vállalatok, amelyek szeretnének áttérni a fosszilis tüzelőanyagoktól 100%-ban mentes elektromos áram használatára, ezt megtehetik. Ha például egy adott órában nem áll rendelkezésre napenergia, a szolgáltatás egy elérhető energiaforrásból biztosít elektromos áramot az érintett cégeknek.
Nemzeti Környezetvédelmi és Vízügyi Alap
A kormányzati szektorban a lengyel Nemzeti Környezetvédelmi és Vízügyi alap a felhőalapú számítás segítségével könnyíti meg a lengyel állampolgárok számára az energiatakarékosabb és tisztább levegőjű otthonok kialakítását célzó támogatások igénylését és elnyerését. A szervezet a támogatásigénylési folyamat teljes digitalizálásával korszerűsítette ösztönzőprogramjának adminisztrációját, megkönnyítve a lakosság számára az energiahatékonysági támogatások igénylését, a szervezet számára pedig azok odaítélését. Mióta a szervezet korszerűsítette ösztönzőprogramját, több mint 215 000 lengyel háztartás ilyen energiakorszerűsítési támogatásban.
A Met Office
Az Egyesült Királyságban a „nettó zéró”programban globális vezető szerepet betöltő nemzeti időjárás-előrejelző szolgálat, a Met Office, a felhőalapú számítás segítségével könnyíti meg a 100%-ban megújuló energiára való áttérést. Az időjárási minták nyomon követése és előrejelzése rendkívül adatigényes, és összetett szimulációkra, a Big Datára, a mesterséges intelligenciára és hatékony elemzésekre támaszkodik. E számítási feladatok elvégzéséhez a Met Office egy fizikai szuperszámítógép helyett egy intelligens felhőalapú szuperszámítógép-szolgáltatást használ. Az ügynökség előrejelzése szerint e felhőszolgáltatás révén 7415 tonna széndioxid-kibocsátás takarítható meg.
Haladjon gyorsabban a fenntarthatóság felé vezető úton
Bárhol is jár a nulla kibocsátás felé vezető úton, a Microsoft Cloud for Sustainability lehetővé teszi, hogy a környezeti, közösségi és cégirányítási (ESG) képességekkel erősítse az előrehaladást, és alakítsa át vállalkozását.
Gyakori kérdések a megújuló energiáról
-
A megújuló energia legnépszerűbb forrásai a következők:
- Napenergia – a napfény elektromos árammá alakításával jön létre.
- Vízenergia – ember alkotta akadályok, például gátak, amelyek a víz áramlását szabályozzák a villamos energia előállítása érdekében.
- Szélenergia – szélmalmok által termelt energia, amelyek a szélenergiát villamos energiává alakítják.
- Árapály-energia – az óceáni áramlatokra támaszkodik a turbinagenerátorok működtetéséhez.
- Geotermikus energia – ember alkotta kutakból nyerik ki a Föld magja által felmelegített vizet.
- Biomasszából származó energia – hulladékanyagok tüzelőanyaggá alakításával jön létre.
-
Számos megújuló energiaforrás nagy hatékonyságúnak tekinthető, mivel kínálatuk lényegében végtelen. Ezek közé tartozik a szél, a napsütés és az óceán árapálya. Hogy megértsük, mennyire bőségesek ezek az erőforrások, nézzük meg ezt a statisztikát: Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma szerint a Föld felszínét érő napfényből mindössze 90 percnyi szükséges ahhoz, hogy fedezze a bolygó teljes egy éves energiafelhasználását. Nem meglepő, hogy a napenergia a megújuló energia egyik leggyorsabban növekvő formája világszerte.
-
Azzal lehet érvelni, hogy a napenergia-rendszerek a legbiztonságosabbak, mivel nem termelnek légszennyező anyagokat vagy üvegházhatású gázokat, és nincsenek káros környezeti hatásai.
-
A megújuló energia számos előnnyel rendelkezik a fosszilis tüzelőanyagokkal szemben. Mivel a megújuló energia olyan természeti erőforrásokból származik, mint a szél és a víz, bőségesebb, megbízhatóbb és költséghatékonyabb, mint a fosszilis tüzelőanyagok. A legfontosabb, hogy a megújuló energiaforrások általában kevesebb szennyezést okoznak, mint a fosszilis tüzelőanyagok – amelyeket ma már az éghajlatváltozás egyik legnagyobb okozójának tartanak.
A Microsoft követése