Obnovljivi viri energije in tehnologije
Kaj je obnovljiva energija?
Izraz »obnovljivi viri energije« ste verjetno že slišali v isti sapi kot globalno segrevanje in podnebne spremembe. Toda kaj točno je obnovljiva energija? In zakaj je to tako pomembno?
Obnovljiva energija se nanaša na naravne vire energije ali proizvodne procese, ki se lahko nenehno obnavljajo ali ponavljajo. Nikoli nam na primer ne bo zmanjkalo vetra in sonca. Vetrne turbine in sončni kolektorji so dejansko med vodilnimi viri obnovljive energije.
Poleg tega, da so obnovljivi viri – ali »obnovljivi viri« – na voljo neomejeno, na splošno povzročajo manj onesnaževanja kot njihova neobnovljiva različica, zato so bolj zdrava izbira za ljudi, živali in planet. Zato ni presenetljivo, da svetovni voditelji in okoljski zagovorniki zagovarjajo obnovljive vire energije kot ključ do okoljsko bolj trajnostne prihodnosti.
Nasprotno pa so neobnovljivi viri energije, kot so nafta, plin in premog, količinsko omejeni, ni jih mogoče hitro obnoviti in niso na voljo v vseh regijah sveta. Vzemimo za primer surovo nafto: Čeprav ga proizvajajo številne države, Ameriška uprava za energetske informacije poroča, da več kot polovica svetovne ponudbe surove nafte izvira iz samo petih držav. Najpomembneje pa je, da neobnovljivi viri energije, kot so ta fosilna goriva na osnovi ogljika, veljajo za enega največjih povzročiteljev podnebnih sprememb.
Prizadevanje za ničelno neto vrednost
Ker se vlade, podjetja in potrošniki soočajo z dejstvom, da sta globalno segrevanje in podnebne spremembe med največjimi grožnjami našega življenja, je priljubljenost in uporaba obnovljivih virov energije skokovito narasla. S pomočjo sodobnih tehnologij so alternativni viri energije postali ne le zanesljivejši, temveč tudi stroškovno učinkovitejši – celo bolj kot fosilna goriva.
Države po vsem svetu so se zavedale, da posamezna prizadevanja za omejitev globalnega segrevanja in nepopravljivih podnebnih sprememb niso dovolj, zato so leta 2016 podpisale Pariški sporazum. Ta mednarodna pogodba določa, da si bodo vlade po vsem svetu do leta 2050 prizadevale doseči »neto-ničelne emisije« – odstraniti toliko ogljikovega dioksida iz zemeljskega ozračja, kolikor ga vanj izpustimo.
S stalnim prehodom na vire energije, ki v ozračje sproščajo najmanj toplogrednih plinov, bomo uspeli zaustaviti katastrofalne okoljske spremembe, ki nas že čakajo. Obnovljivi viri energije, ki so pogosto »čistejši in bolj zeleni« od neobnovljivih virov energije, so v ospredju teh prizadevanj.
Najpogostejši obnovljivi viri energije
Vsak dan si prizadevamo za razvoj in uporabo obnovljivih virov energije, ne da bi pri tem povzročili dodatno škodo planetu. Oglejmo si nekaj najbolj razširjenih alternativnih virov energije:
Sončna energija
Poganjajo jih sončne ali fotonapetostne (PV) celice iz silicija ali drugih materialov, ki sončno svetlobo pretvarjajo v električno energijo. Koliko sončne energije je mogoče shraniti in uporabiti, je odvisno od časa dneva, letnega časa in geografske lege sončnih celic. Po podatkih ZDA bi samo 90 minut sončne svetlobe, ujete na zemeljski površini, zadostovalo za enoletno porabo vse energije na planetu. Ministrstvo za energijo.
Sončne elektrarne niso omejene na zemljišča. Lahko tudi na vodnih telesih, kot so rezervoarji in jezera. (Takšni sončni kolektorji se imenujejo plavajoča fotovoltaika ali floatovoltaika.) Če so sistemi za pridobivanje sončne energije odgovorno nameščeni in izdelani, nimajo škodljivega vpliva na okolje, saj ne proizvajajo onesnaževal zraka ali toplogrednih plinov.
Vetrna energija
Veter povzroča vrtenje lopatic turbine, ki jih generator uporablja za proizvodnjo električne energije. Eden največjih očitkov glede vetrne energije je, da ogromne (in pogosto grde) vetrnice, ki se uporabljajo za pridobivanje vetrne energije, zavzemajo ogromno zemljišč.
Vetrne elektrarne na morju so priljubljena alternativa vetrnim elektrarnam na kopnem. Čeprav imajo vetrne elektrarne na morju tudi svoje slabosti – vključno s potencialno nestanovitnim vremenom in razburkanim morjem, kjer morajo turbine delovati, ter previsokimi stroški namestitve energetskih kablov pod morskim dnom – je zaradi neomejene ponudbe vetra ta vir privlačen.
Geotermalna energija
Nastale so v vodnjakih, ki jih je ustvaril človek in iz zemeljskega jedra črpajo vodo, ki jo segreva magma – staljena mešanica mineralov in plinov. Ko se voda dvigne na zemeljsko površje, se spremeni v paro, ki aktivira turbine, te pa poganjajo generatorje za proizvodnjo električne energije. Črpanje pare in vroče vode nazaj v zemljo zmanjša emisije, ki jih povzroča geotermalna energija, zato je ta hidrotermalni vir zelen.
V nekaterih delih sveta, na primer na Islandiji, je veliko lahko dostopnih in razpoložljivih geotermalnih virov, medtem ko v drugih regijah tega naravnega vira ni. Druga slabost je, da lahko kopanje v geoloških žariščih za izdelavo vrtin povzroči veliko okoljsko škodo in poveča nevarnost potresov.
Hidroelektrarna
Nanaša se na zapore ali pregrade, zgrajene za nadzor vodnega toka. Usmerjena voda nato vrti lopatice turbine generatorja, ki proizvaja električno energijo. Hidroelektrična energija je zaradi zanesljivosti svojega vira pogosto zanesljivejša od sončne ali vetrne energije. Zaradi te zanesljivosti je hidroelektrarna največji obnovljivi vir energije za proizvodnjo električne energije v Združenih državah Amerike.
Velike hidroelektrarne, znane tudi kot mega jezovi, ne veljajo za neobnovljivo energijo, saj preusmerjajo in zmanjšujejo naravne vodne tokove. Bližnje živali in ljudje lahko trpijo, ker izgubijo del dostopa ali celoten dostop do vode, od katere so odvisni. Nasprotno pa majhne hidroelektrarne, katerih zmogljivost ne presega približno 40 megavatov, preusmerijo le delček vodnega toka kot njihovi večji bratje in sestre in skrbno upravljane elektrarne ne povzročajo tolikšne okoljske škode.
Energija plimovanja
Še en primer vodne energije, le da je ta vir odvisen od plime in oseke, ki dvakrat na dan poganjajo turbinske generatorje. Čeprav je energija plimovanja še vedno v nastajanju, je zaradi svoje zelo predvidljive narave privlačen in trajnosten vir energije. Tako kot pri jezovih lahko nekatere metode pridobivanja energije plimovanja škodujejo prostoživečim živalim in njihovemu okolju. Plimski jezovi na primer delujejo podobno kot jezovi, vendar so nameščeni v oceanskih zalivih ali lagunah.
Energija iz biomase
Gre za toploto, ki nastane s sežiganjem materiala iz rastlin za pogon parne turbine za proizvodnjo električne energije. Energija iz biomase nastaja s predelavo odpadkov v gorivo. Ta pretvorba odpadkov v energijo lahko zagotavlja energijo z nizkimi finančnimi in okoljskimi stroški.
Lesne odpadke, na primer sekance iz žag, je na primer mogoče uporabiti za pridobivanje energije iz biomase, namesto da bi jih pustili razpadati na odlagališčih, kjer bi povečali raven ogljika. Kljub temu številne oblike biomase ne veljajo za čiste vire energije, saj dokazano povzročajo večje emisije ogljika kot fosilna goriva.
Tehnologije obnovljivih virov energije in računalništvo v oblaku
Čeprav je bilo na ravni posameznika objavljenih veliko pozivov k uporabi obnovljivih virov energije, kot so hiše na sončno in geotermalno energijo, je še vedno ključnega pomena obravnavati podnebno krizo na ravni industrije in podjetij. Posamezni potrošniki dosegajo napredek z vse pogostejšimi strešnimi sončnimi kolektorji za napajanje električnih vozil, vendar bo vsak napredek na ravni industrije za podporo in krepitev čistejših energetskih rešitev vedno vključeval okoljske koristi oblačnega računalništva.
Čeprav digitalne tehnologije zmanjšujejo škodljive vplive na okolje, saj potrebujejo manj energije, je računalništvo v oblaku še vedno »prizemljeno« na planetu prek podatkovnega centra. Nekatere tehnologije računalništva v oblaku porabijo ogromne količine neobnovljive energije – na primer rudarjenje kriptovalut. Analiza Univerze v Cambridgeu ocenjuje, da samo eno podjetje za rudarjenje kriptovalute Bitcoin letno porabi več električne energije iz premoga kot celotne države v velikosti Norveške ali Argentine.
Nekatera podjetja za storitve v oblaku, kot je Microsoft, se osredotočajo na podporo tehnologijam obnovljivih virov energije z izboljšanjem zmogljivosti in učinkovitosti ter zmanjšanjem porabe energije, da bi zmanjšala vpliv fizičnih podatkovnih centrov na okolje.
Inovacije na področju računalništva v oblaku
Primeri okoljskih koristi računalništva v oblaku vključujejo inovacije, kot so:
- Hlajenje s potopitvijo v tekočino: Ta način hlajenja strežnikov pomaga zmanjšati porabo energije in vode, hkrati pa zagotavlja večjo procesno moč.
- Interaktivne omrežne baterije UPS: Z majhnimi ukrepi, kot je uvedba omrežno interaktivnih baterij UPS, lahko zmanjšate obremenjenost omrežja.
- Čistejša goriva za rezervno napajanje: Pogon rezervnih generatorjev podatkovnih centrov z manj ogljičnimi gorivi namesto tradicionalnega dizelskega goriva pomaga zmanjšati emisije ogljikovega dioksida.
Računalništvo v oblaku ne more biti univerzalna rešitev ali edina rešitev za reševanje podnebnih sprememb, vendar obstaja veliko zanimivih digitalnih tehnologij za podporo obnovljivi energiji. Te tehnologije pomagajo zmanjšati porabo energije in pomagajo pri prehodu na bolj ogljično nevtralno omrežje.
Inovacije v oblaku na področju energetike in komunalnih storitev
Nekateri primeri inovativnih rešitev v oblaku na področju energetike in komunalnih storitev so:
Inteligentna ali »pametna« omrežja
Te tehnologije v oblaku optimizirajo upravljanje energije v podjetju. Za bolj učinkovito upravljanje električnega omrežja uporabljajo interaktivne podatke iz milijonov senzorjev, ki jih uporabljajo posamezni odjemalci, in se zanašajo na alternativne vire energije, kot so strešne solarne plošče in električni avtomobili.
Umetna inteligenca in strojno učenje
Energetska podjetja uporabljajo podatke in umetno inteligenco za inteligentno usklajevanje povpraševanja in ponudbe obnovljivih virov energije. Tehnologije, kot so digitalni dvojčki, podjetjem omogočajo, da izboljšajo izravnavo obremenitve, vključijo porazdeljene vire energije, nadzorujejo naprave in avtomatizirajo delovanje za optimizacijo porabe energije.
IoT (internet stvari)
S senzorji naprav in predvidljivega vzdrževanja podjetja upravljajo in podaljšujejo življenjsko dobo strojev in drugih sredstev. To omogoča manjšo uporabo neobnovljivih virov energije in materialov, ki so vključeni v novo proizvodnjo.
Tehnologija zajemanja ogljika
Zajemanje ogljika sicer ni obnovljiv vir energije, vendar z zajemanjem in shranjevanjem emisij iz dimnikov zmanjšuje vpliv ogljikovega dioksida na okolje. Lahko celo črpa ogljikov dioksid iz zraka in ga nato shranjuje pod zemljo ali reciklira za izdelavo novih izdelkov, na primer goriva ali gradbenih materialov. Te tehnologije uporabljajo napredne nadzorne plošče za emisije, umetno inteligenco in tehnologijo digitalnega dvojčka interneta stvari za izboljšanje zajemanja in shranjevanja ogljika.
Trendi v industriji obnovljivih virov energije
Uporaba obnovljivih virov energije dosega rekordne vrednosti. Po podatkih Mednarodne agencije za energijo (IEA), energetskega foruma, ki ga sestavlja 29 držav, ki spodbujajo dobre energetske politike, naj bi se zmogljivost obnovljivih virov energije do leta 2024 po vsem svetu povečala za 50 odstotkov. Na področju rasti je v ospredju sončna energija, vendar vetrna, geotermalna in hidroelektrična energija ne zaostajajo veliko.
Usmeritev k sončni energiji
IEA tudi napoveduje, da bo sončna energija do leta 2025 predstavljala 60 odstotkov rasti svetovne industrije obnovljivih virov energije. Kitajska, Belgija, Nizozemska, Avstrija, Avstralija in Združene države Amerike bodo po pričakovanjih prevzele vodilno vlogo, saj naj bi vsaka od teh držav postavila na milijone sončnih elektrarn.
Zakaj je uporaba sončne energije v porastu? Prvič, stroški namestitve sončnih kolektorjev že več let padajo in pričakuje se, da se bodo še naprej zmanjševali. Po drugi strani je sončna energija bolj dostopna in ponuja več svobode kot viri energije, ki zahtevajo določene lokacije, kot sta veter in vodna energija. Vsak kraj na Zemlji dobi sončno svetlobo, ne glede na podnebje.
Zaradi vse obsežnejšega uvajanja se sončna industrija osredotoča na širjenje zmogljivosti shranjevanja in izpopolnjevanje distribucije, da bi lahko domovi in podjetja delovali ne glede na vremenske razmere. Ta večja doslednost bo spodbudila več podjetij, vlad in prebivalcev, da se odločijo za sončno energijo.
Vetrna energija: na morju in na kopnem
S povečevanjem zmogljivosti vetrne energije po vsem svetu se povečuje tudi njena uporaba. Trenutno vodi Kitajska, vendar jo zaradi obetavne zakonodaje dohitevajo tudi Združene države Amerike in Japonska.
V Združenih državah Amerike se je administracija Biden-Harris zavezala, da bo do leta 2030 razvila 30 gigavatov vetrne energije na morju. Zakonodajalci na Japonskem so sprejeli predpise za spodbujanje gradnje turbin v pristaniščih in pristaniščih ter spodbujanje razvijalcev k gradnji elektrarn na morju. Država bi lahko svoje jedrske reaktorje celo zamenjala s turbinami na morju.
Vladavina hidroenergije in vzpon geotermalne energije
Po podatkih Mednarodne agencije za energijo (IEA) bo hidroenergija v bližnji prihodnosti še naprej glavni svetovni vir energije iz obnovljivih virov, vendar ne bo doživela takšne rasti kot sončna ali vetrna energija. Primernih in stroškovno učinkovitih lokacij že zdaj primanjkuje, kar povečuje stroške.
Geotermalna energija, ki je že razširjena na Islandiji in v državah pacifiškega območja, naj bi se do leta 2024 povečala za 28 odstotkov. Azijske države, zlasti Indonezija in Filipini, že povečujejo svoje zmogljivosti in ne kažejo znakov upočasnitve.
Opuščanje »umazane« energije
Kaj prihodnost obnovljivih virov energije pomeni za naše tradicionalne vire energije? Zaradi nižjih stroškov in večjega povpraševanja v sektorju čiste energije bodo velika naftna in plinska podjetja povečala svoje naložbe v obnovljive vire energije. Po napovedih Mednarodne agencije za energijo (IEA) bodo »obnovljivi viri energije leta 2025 prehiteli premog in postali največji vir proizvodnje električne energije na svetu.«
Medtem bi se lahko države Bližnjega vzhoda, kot je Saudova Arabija, zaradi obilice veliko bolj obnovljivega vira energije – sonca – popolnoma odrekle nafti. Strokovnjaki pravijo, da bi lahko država do leta 2040 prešla na 100-odstotni sistem obnovljivih virov energije, če bo tehnologija shranjevanja energije še naprej napredovala in če bodo regulativni organi sprejeli ustrezno zakonodajo.
Severnoameriško superomrežje
Čeprav se zdi, da je svet pripravljen v celoti sprejeti obnovljive vire energije, trenutna energetska infrastruktura ni zgrajena tako, da bi učinkovito podpirala ta prehod. V ZDA je na primer trenutno eno največjih vprašanj, kako učinkovito prenašati energijo po vsej državi.
Oglejte si Severnoameriško superomrežje. To novo električno omrežje, ki ga je predlagal Climate Institute, neprofitna organizacija s sedežem v Washingtonu, bi omogočilo veliko večjo dostopnost energije iz obnovljivih virov. Ko bi bilo vzpostavljeno, bi lahko Združene države Amerike prenašale sončno energijo s kmetij na jugozahodu v večja mesta na severovzhodu.
Teoretično bi bilo vozliščno visokonapetostno omrežje enosmernega toka (HVDC) nameščeno na vrhu obstoječih regionalnih distribucijskih sistemov, kar bi vsem omogočilo dostop do energije iz obnovljivih virov, ne da bi se spremenil način uporabe električne energije v gospodinjstvih in podjetjih. Če bi bilo to superomrežje vzpostavljeno, bi lahko povečalo konkurenčnost čiste energije na trgu, na katerem sicer prevladujejo fosilna goriva.
Inovacije in primeri obnovljivih virov energije iz resničnega sveta
Številna podjetja, industrije in vlade sprejemajo hvalevredne ukrepe za vključitev inteligentnih in inovativnih tehnologij v oblaku v svoja prizadevanja za obnovljive vire energije - nekatera so se celo zavezala, da bodo v bližnji prihodnosti pretežno ali v celoti uporabljala obnovljive vire energije.
Axpo
Družba Axpo, največji švicarski proizvajalec energije iz obnovljivih virov, uporablja rešitve Azure Cognitive Search, Azure Maps in Power BI. Z njimi svojim inženirjem in ekipam za vzdrževanje omrežja omogoča enostavno iskanje izčrpnih in posodobljenih podatkov o stanju vsakega sredstva omrežja. To skrajša čas iskanja do 99 odstotkov, olajša skoraj sočasno prepoznavanje problematičnih področij in odpira pot za avtomatizacijo več nalog upravljanja omrežnih sredstev. Vse to bistveno skrajša čas, potreben za izvedbo številnih operativnih dejavnosti.
SSE Renewables
Druga vodilna evropska družba na področju obnovljivih virov energije, SSE Renewables, ki gradi več vetrnih elektrarn na morju kot katero koli drugo podjetje na svetu, uporablja umetno inteligenco, internet stvari in tehnologijo v oblaku, da bi zagotovila, da njena prizadevanja ne škodujejo okoliškim divjim živalim in ekosistemom. Podjetje na primer spremlja zdravje ptic v bližini z oddaljenimi digitalnimi video kamerami, ki prenašajo podatke v sistem v oblaku z umetno inteligenco, ki spremlja aktivnost in vitalnost vsake posamezne živali.
Vattenfall
Vattenfall, multinacionalno energetsko podjetje v lasti švedske vlade, je še en pionir na področju obnovljivih virov energije. Podjetje je skupaj z Microsoftom ustvarilo storitev, ki takojšnje povpraševanje po obnovljivi energiji usklajuje s takojšnjo razpoložljivo ponudbo. Nekateri obnovljivi viri energije ne bodo vedno na voljo, ko jih bo podjetje potrebovalo. (Nenazadnje sonce ne sije vedno in veter ne piha ves čas.) Toda z Vattenfallovo storitvijo usklajevanja 24 ur na dan, 7 dni v tednu lahko podjetja, ki želijo preiti na 100-odstotno električno energijo brez fosilnih goriv, to tudi storijo. Na primer, če v določeni uri ni na voljo električne energije iz sončne energije, bo storitev podjetjem ponudila obnovljiv vir energije, ki je na voljo.
Nacionalni sklad za varstvo okolja in upravljanje voda
V vladnem sektorju poljski nacionalni sklad za varstvo okolja in upravljanje voda uporablja računalništvo v oblaku, da bi poljskim državljanom olajšal prijavo in prejemanje nepovratnih sredstev za energetsko učinkovitejše bivanje in manjšo onesnaženost zraka. Organizacija je racionalizirala upravljanje svojega spodbujevalnega programa s popolno digitalizacijo postopka prijave za nepovratna sredstva, s čimer je državljanom olajšala prijavo za nepovratna sredstva za energetsko učinkovitost, organizaciji pa njihovo dodelitev. Odkar je organizacija posodobila spodbujevalni program, je več kot 215.000 poljskih gospodinjstev prejelo ta energetska nepovratna sredstva.
The Met Office
V Združenem kraljestvu, ki je vodilno na svetovni ravni v prizadevanjih za neto-ničelno vrednostjo emisij, se Met Office, državna vremenska služba, zanaša na računalništvo v oblaku, ki mu pomaga pri doseganju 100-odstotne obnovljive energije. Spremljanje in napovedovanje vremenskih vzorcev je zelo podatkovno intenzivno in temelji na kompleksnih simulacijah, velikih količinah podatkov, umetni inteligenci in zmogljivi analitiki. Namesto da bi se pri teh delovnih obremenitvah zanašal na fizični superračunalnik, meteorološki urad uporablja inteligentno storitev superračunalništva v oblaku. Agencija predvideva, da bo z uporabo te storitve v oblaku prihranila 7 415 metričnih ton ogljika.
Izboljšajte svoj trajnostni pristop
Ne glede na to, kje ste na poti do čiste ničelne vrednosti, vam Microsoft Cloud for Sustainability omogoča, da povečate napredek in spremenite svoje poslovanje z okoljskimi, socialnimi in upravljavskimi zmogljivostmi (ESG).
Pogosta vprašanja o obnovljivih virih energije
-
Najbolj priljubljeni obnovljivi viri energije:
- sončna energija – nastane s pretvorbo sončne svetlobe v električno energijo,
- hidroelektrična energija – ovire, ki jih je ustvaril človek, kot so jezovi, uravnavajo pretok vode za proizvodnjo električne energije,
- energija vetra – z vetrnicami je moč vetra pretvorjena v električno energijo,
- energija plimovanja – temelji na morskih tokovih, ki poganjajo turbinske generatorje,
- geotermalna energija – nastaja v vrtinah, ki jih je ustvaril človek in kjer iz zemeljskega jedra črpajo segreto vodo,
- energija iz biomase – nastane s pretvorbo odpadnih materialov v gorivo.
-
Številni obnovljivi viri energije veljajo za zelo učinkovite, saj je njihova zaloga v bistvu neskončna. To so veter, sonce in plimovanje morja. Oglejte si to statistiko in dobili boste predstavo, v kakšnem izobilju so ti viri: Po podatkih Ministrstva za energijo ZDA je za enoletno porabo vse energije na planetu potrebnih le 90 minut sončne svetlobe, ujete na zemeljski površini. Ni presenetljivo, da je sončna energija ena najhitreje rastočih oblik obnovljive energije po vsem svetu.
-
Lahko bi rekli, da so sončni sistemi najvarnejši, saj ne proizvajajo onesnaževal zraka ali toplogrednih plinov in nimajo škodljivih vplivov na okolje.
-
Obnovljivi viri energije imajo številne prednosti pred fosilnimi gorivi. Ker obnovljivi viri energije nastajajo iz naravnih virov, kot sta veter in voda, so bogatejši, zanesljivejši in stroškovno učinkovitejši od fosilnih goriv. Najpomembneje pa je, da obnovljivi viri energije na splošno povzročajo manj onesnaževanja kot fosilna goriva, ki danes veljajo za enega največjih vzrokov za podnebne spremembe.
Spremljajte Microsoft