Förnybara energikällor och teknik
Vad är förnybar energi?
Du har antagligen hört “förnybar energi” användas tillsammans med uttrycken global uppvärmning och klimatförändringar. Men vad menas egentligen med förnybar energi? Och varför är det viktigt?
Förnybar energi syftar på naturliga energikällor eller energiproduktion vars råvaror inte tar slut. Vi kommer till exempel aldrig att få slut på vind och solsken. Faktum är att vindturbiner och solpaneler hör till de ledande källorna till förnybar energi.
Förutom att tillgången är oändlig, skapar förnybara resurser i allmänhet mindre föroreningar än icke förnybara energikällor, vilket gör dem hälsosammare för människor, djur och vår planet. Det kommer därför inte som en överraskning att världsledare och miljökämpar lyfter fram förnybar energi som nyckeln till att skapa en miljömässigt hållbar framtid.
Omvänt gäller att icke förnybara energikällor, som olja, gas och kol, finns i begränsad mängd, kan inte enkelt fyllas på och är inte tillgängliga överallt i världen. Ta råolja som exempel: Även om den produceras i många länder visar en rapport från U.S. Energy Information Administration att fem länder står för över hälften av världens råoljetillgångar. Viktigast av allt är dock att icke förnybara energikällor som dessa kolbaserade fossila bränslen anses vara de som i högsta grad bidragit till klimatförändringarna.
Sökandet efter nollutsläpp
I takt med att regeringar, företag och konsumenter inser att global uppvärmning och klimatförändringar hör till de största hoten i vår tid har intresset för förnybar energi växt exponentiellt i popularitet och bruk. Med hjälp av modern teknik har dagens alternativa energikällor inte bara blivit pålitligare, de har även blivit så kostnadseffektiva att de överträffar de fossila bränsleslagen.
Insikten att enskilda försök att begränsa den globala uppvärmningen och oåterkallelig klimatförändring inte förslår fick länder världen runt att 2016 underteckna Parisavtalet. Detta internationella fördrag innebär att länderna ska sträva efter att uppnå ”nollutsläpp” – minska mängden koldioxid från atmosfären i samma omfattning som koldioxid släpps ut – fram till år 2050.
Världens fortsatta övergång till energikällor som släpper ut så lite växthusgaser som möjligt i atmosfären är vägen framåt för att stoppa de katastrofala klimatförändringar som redan påverkar oss. Förnybar energi – som ofta är både ”renare och grönare” än icke förnybar energi – är spjutspetsen i dessa ansatser.
Vanliga förnybar energikällor
Det görs hela tiden nya ansträngningar att utveckla och införa förnybara energikällor utan att ytterligare skada planeten. Låt oss titta på några av de vanligaste alternativa energikällorna:
Solkraft
Drivs av solceller, fotovoltaik (PV), tillverkade av kisel eller andra material som kan förvandla solstrålar till elektricitet. Hur mycket solenergi som kan lagras och användas beror på tid på dagen, årstid och solcellernas geografiska placering. Oaktat dessa reservationer skulle infångandet av 90 minuters solinstrålning över Jordens yta vara tillräckligt för att täcka världens årsbehov av energi (enligt U.S. Department of Energy).
Solpanelsanläggningar är inte begränsade till land. De kan även förläggas till vattensamlingar, som reservoarer och sjöar. Sådana solpaneler kallas flytande fotovoltaik (floatovoltaics). När de är ansvarsfullt placerade och tillverkade har solenergisystem ingen negativ miljöpåverkan, eftersom de inte producerar luftföroreningar eller växthusgaser.
Vindkraft
Vinden får turbinbladen att snurra vilket driver en generator som producerar elektricitet. Ett av de största klagomålen på vindkraft är att de gigantiska (och ofta anklagade för att vara fula) vindsnurrorna som används för att skapa vindkraft tar upp enorma landområden.
Havsbaserade vindkraftsparker är populära alternativ till landbaserade parker. Även om havsbaserad vindkraft har sina nackdelar – till exempel att turbinerna måste klara hårt väder och svåra vatten, och den oerhörda kostnaden för att dra elledningar längs havsbotten – gör oändlig tillgång till vind den till en attraktiv resurs.
Geotermisk kraft
Skapas i grävda brunnar som utvinner vatten som hettats upp av magma – en smält blandning av mineraler och gaser – från Jordens inre. När vattnet stiger mot ytan förvandlas det till ånga, som aktiverar turbiner som i sin tur driver generatorer som producerar elektricitet. Genom att pumpa tillbaka ånga och varmvatten under jord minskas utsläppen från geotermisk energi vilket gör denna hydrotermiska resurs grön.
I vissa delar av världen, till exempel Island, finns ett överflöd av lätt åtkomliga och tillgängliga geotermiska resurser, medan andra delar saknar denna naturtillgång. En annan nackdel är att grävning av brunnar i geologiskt känsliga områden kan orsaka omfattande miljöskador och öka risken för jordbävningar.
Vattenkraft
Syftar på dammar eller vallar som konstruerats för att styra vattenflödet. Vattnet får därefter turbinblad i generatorer att snurra, vilket genererar elektricitet. Tack vare den pålitliga källan betraktas vattenkraft allmänt som mer tillförlitlig än sol- och vindkraft. Tillförlitligheten är anledningen till att vattenkraft idag är den största förnybara energikällan för elektricitet i USA.
Stora vattenkraftverk, även kallade megadammar, betraktas inte som förnybar energi på grund av att de avleder och försvagar naturliga vattendrag. Människor och djur i närheten kan förlora delar av eller allt vatten de är beroende av. Små vattenkraftverk – som generar 40 megawatt eller mindre – avleder bara en bråkdel av vattnet som strömmar genom deras större syskon, och skapar om de hanteras med försiktighet inte så stora skador på miljön.
Tidvattenkraft
En annan typ av vattenkraft, där havets två dagliga tidvattenströmmar driver turbiner och generatorer. Energislaget är fortfarande i sin linda men tidvattnets förutsägbara natur gör det till en intressant och förnybar energikälla. Precis som när det gäller dammar kan vissa metoder för tidvattenkraft skada djurlivet och den omkringliggande miljön. Tidvattenspärrar fungerar på samma sätt som dammar men är placerade i havsvikar eller laguner.
Biomassaenergi
Syftar på värmen som genereras genom att bränna växtmaterial för att driva ångturbiner för att skapa elektricitet. Biomassaenergi skapas genom att omvandla avfall till bränsle. Denna avfall-till-energi-omvandling kan producera energi till låga ekonomiska och miljömässiga kostnader.
Sågspån från sågverk kan till exempel användas till biomassaenergi istället för att förmultna i deponier och därigenom öka koldioxidnivåerna. Dock är det så att flera typer av biomassa inte betraktas som rena energikällor då de visat sig skapa större koldioxidutsläpp än fossila bränslen.
Förnybara energitekniker och molnbaserad databehandling
Även om uppmaningen att börja använda förnybara energikällor, som sol- and geotermiskt uppvärmda hus, har hörsammats på individnivå är det av yttersta vikt att klimatkrisen även hanteras på företags- och branschnivå. Enskilda konsumenter hjälper till genom att ansluta sig till den växande rörelsen med solpaneler på taket för att leverera el till elektriska fordon, men alla framsteg på industrinivå för att stötta och möjliggöra lösningar för renare energi måste oundvikligen inbegripa miljöfördelarna med molnbaserad databehandling.
Även om digital teknik innebär minskad miljöpåverkan genom att kräva mindre energi, är molnbaserad databehandling ändå ”grundad” på Jorden genom datacenter. Vissa tekniker för molnbaserad databehandling förbrukar enorma mängder icke förnybar energi – till exempel brytning av kryptovaluta. Enligt en analys utförd av University of Cambridge beräknas brytning av kryptovalutan Bitcoin årligen använda mer kolgenererad elektricitet än länder av samma storlek som Norge eller Argentina.
Vissa företag som erbjuder molntjänster, till exempel Microsoft, fokuserar på att uppmuntra tekniker för förnybar energi genom att förbättra prestandan och effektiviteten samtidigt som elförbrukningen minskas för att minimera miljöpåverkan från fysiska datacenter.
Innovationer inom molnbaserad databehandling
Exempel på miljöfördelar med molnbaserad databehandling är innovationer som:
- Nedsänkningskylning: Den här metoden för serverkylning hjälper till att minska energi- och vattenförbrukningen och ökar processorkraften.
- Elnätsinteraktiva UPS-batterier: Enkla förändringar som att använda elnätsinteraktiva UPS-batterier bidrar till att minska belastningen på elnätet.
- Renare bränslen för reservkraftsystem: Genom att driva datacentrets reservgeneratorer med ett miljövänligare bränsle än diesel minskas koldioxidutsläppen.
Molnbaserad databehandling är inte en universallösning eller den enda lösningen för att åtgärda klimatförändringen, men det finns många spännande digitala tekniker som stödjer förnybar energi. Dessa tekniker bidrar till minskad energiförbrukning och hjälper övergången till ett mer koldioxidneutralt elnät.
Molninnovationer för elektricitet och allmännytta
Exempel på innovativa molnlösningar inom branschen för elektricitet och allmännytta är:
Intelligenta eller “smarta” rutnät
Dessa molntekniker optimerar företagets energihantering. De använder interaktiva data från miljontals sensorer som används av enskilda kunder genom att förlita sig på alternativa källor som takpaneler och elbilar för att driva elnätet effektivare.
Artificiell intelligens och maskininlärning
Energiföretag använder data och AI för att på ett intelligent sätt matcha efterfrågan och tillgången på förnybar energi. Tekniker som digitala tvillingar gör det möjligt för företag att förbättra belastningsutjämningen, integrera distribuerade energiresurser, styra enheter och automatisera åtgärder för att optimera energianvändningen.
IoT (Sakernas Internet)
Med hjälp av enhetssensorer och förutsägande underhåll hanterar och utökar företag livscykeln för maskiner och andra tillgångar. Detta möjliggör minskad användning av nya strömkällor och material som ingår i ny tillverkning.
Teknik för avskiljning av koldioxid
Även om det inte är en källa för förnybar energi minskar koldioxidavbildningen koldioxidens inverkan på miljön genom att fånga in och lagra utsläpp från rökstackar. Den kan till och med utvinna koldioxid ur luften och sedan lagra den under jord eller återvinna den för att tillverka nya produkter, till exempel bränsle eller byggmaterial. Dessa tekniker använder avancerade instrumentpaneler, AI och IoT digital tvilling-teknik för att förbättra koldioxidinsamling och lagring.
Branschtrender för förnybar energi
Införandet av förnybara energikällor når rekordnivåer. Enligt Internationella energirådet (IEA), ett organ med 29 medlemsländer som förespråkar klok energipolitik, kommer världens kapacitet för förnybar energi att öka med 50 procent fram till år 2024. Tillväxten för solkraft är störst, men vind-, geotermisk- och hydroelektrisk kraft följer tätt efter.
Det lutar åt solkraft
IEA förutsäger även att solkraft kommer att stå för 60 procent av tillväxten inom branschen för global förnybar energi fram till år 2025. Kina, Belgien, Nederländerna, Österrike, Australien och USA förväntas ta täten genom miljontals installationer av solpaneler.
Varför är solpaneler det hetaste just nu? För det första har kostnaden för att installera solpaneler fallit de senaste åren och förväntas minska drastiskt även fortsättningsvis. För det andra är solkraft mer lättillgänglig och erbjuder större flexibilitet än energikällor som kräver speciella platser, som vind- och vattenkraft. Alla platser på Jorden nås av solsken oavsett klimatet.
I takt med ökad popularitet fokuserar solkraftsindustrin på att utöka lagringskapaciteten och förbättra distributionen så att bostäder och företag kan fungera oavsett väder. Med ökad pålitlighet kommer fler organisationer, regeringar och enskilda att installera solkraft.
Vindkraft: på land och i havet
När kapaciteten ökar världen runt ökar även intresset. Just nu har Kina initiativet, men Japan och USA är på väg att komma ikapp tack vare lovande lagstiftning.
I USA har Biden-Harris-administrationen förbundit sig att installera 30 gigawatt havsbaserad vindkraft fram till år by 2030. I Japan har man skapat ett regelverk som uppmuntrar byggandet av turbiner i hamnar och havsbaserad vindkraft. Man kan till och med komma att ersätta kärnkraftsreaktorer med havsbaserade turbiner.
Vattenkraftens dominans och geotermisk uppgång
Enligt IEA kommer vattenkraft under överskådlig tid att vara den huvudsakliga källan till förnybar kraft, men den kommer inte att växa på samma sätt som sol- och vindkraft. Kostnaderna ökar eftersom det finns få lämpliga och kostnadseffektiva platser kvar.
Geotermisk energi, som redan är vanligt förekommande i Island och länder med kust mot Stilla havet, förväntas växa med 28 procent fram till 2024. Länder i Asien, särskilt Indonesien och Filippinerna, ökar sin kapacitet och det finns inga tecken på att takten saktar in.
Lämna ”smutsig” energi åt sitt öde
Vad innebär en framtid med förnybar energi för våra traditionella kraftkällor? Lägre kostnader och högre efterfrågan på ren energi kommer att tvinga stora olje- och gasföretag att öka sina investeringar i förnybar energi. IEA förutsäger faktiskt att ”förnybar energi 2025 har gått om kol som den största källan till elektricitet i världen.”
Länder i Mellanöstern, till exempel Saudiarabien, skulle helt kunna överge oljan tack vare ett överflöd av en mycket mer förnybar energikälla: solsken. Experter anser att landet vid år 2040 skulle kunna ha flyttat över till ett system med 100 procent förnybar energi, under förutsättning att tekniken för lagring av energi fortsätter att utvecklas och rätt lagstiftning införs.
Det nordamerikanska supernätet
Även om världen verkar redo att anamma förnybar energi är den nuvarande kraftinfrastrukturen inte konstruerad för att effektivt bistå förändringen. I USA är en av de största frågorna just nu hur man på ett effektivt sätt ska kunna förse hela landet med energi.
Låt oss få presentera det nordamerikanska supernätet. Det här nya kraftnätet, som den ideella organisationen Climate Institute med bas i Washington, D.C. föreslagit, skulle göra förnybar energi mycket mer tillgänglig. Väl på plats skulle USA kunna transportera solkraft från anläggningar i de sydvästra delarna till de stora städerna i de nordöstra delarna.
Teoretiskt skulle ett nätverk för högspänd likström (high voltage direct current – HVDC) installeras ovanpå existerande regionala distributionssystem, vilket skulle ge alla tillgång till förnybar energi utan att behöva förändra hur elektricitet används i bostäder och företag. Detta supernät skulle vid installation göra ren energi mer konkurrenskraftig på marknaden som i dag domineras av fossila bränslen.
Exempel på innovationer för förnybar energi
Många verksamheter, industrier och regeringar gör berömvärda insatser för att inkludera intelligenta, innovativa molntekniker i sina planer för förnybar energi – vissa går så långt att de inom kort avser att huvudsakligen eller helt och hållet använda enbart förnybar energi.
Axpo
Axpo, Schweiz största producent av förnybar energi, använder Azure Cognitive Search, Azure Maps och Power BI för att göra det möjligt för sina rutnätstekniker och underhållsteam att enkelt hitta omfattande, uppdaterade data om tillståndet för varje rutnätstillgång. Detta minskar söktiden med upp till 99 procent, gör det enklare att identifiera problemområden i nära realtid och banar väg för att automatisera flera uppgifter för hantering av rutnätsresurser. Allt detta minskar avsevärt den tid som krävs för att slutföra många operativa aktiviteter.
SSE Renewables
En annan europeisk ledare inom förnybar energi, SSE Renewables –som bygger fler havsbaserade vindkraftanläggningar än något annat företag i världen – använder AI, IoT och molnteknik för att inte skada djurliv och ekosystem. Företaget övervaka till exempel hälsan hos fåglar i närheten med hjälp av digitala videokameror som överför data till ett AI-utrustat molnbaserat system som spårar varje individs aktivitet och livskraft.
Vattenfall
Vattenfall, ett multinationellt energibolag som ägs av svenska staten, är en annan pionjär inom förnybar energi. Tillsammans med Microsoft har företaget skapat en tjänst som omedelbart matchar efterfrågan av förnybar energi med tillgång. Viss förnybar energi är inte alltid tillgänglig i det ögonblick företag behöver den. (Det är trots allt så att solen inte alltid skiner och vinden inte alltid blåser.) Med Vattenfalls tjänst för dygnet runt-matchning kan företag som vill övergå till 100 procent fossilfri elektricitet ändå göra det. Om solkraft inte är tillgänglig under en given tidpunkt, kommer tjänsten att matcha företaget mot en källa till förnybar energi som är tillgänglig.
Nationella fonden för miljöskydd och vattenhantering
Inom den statliga sektorn använder Polens nationella fond för miljöskydd och vattenhantering molnbaserad databehandling för att förenkla för polska medborgare att söka och få bidrag för att göra bostaden mer energieffektiv och mindre utsatt för luftföroreningar. Organisationen förenklade administrationen genom att digitalisera hela ansökningsprocessen vilket gjorde det enklare för medborgare att söka bidrag för energieffektivisering, och enklare för organisationen att godkänna dem. Sedan organisationen moderniserade sitt incitamentprogram har fler än 215 000 polska hushåll tagit emot dessa energibidrag.
The Met Office
I Storbritannien – en global ledare i jakten på nollutsläpp – slutligen, använder sig The Met Office, landets vädertjänst, molnbaserad databehandling för att nå 100 procent förnybar energi. Att övervaka och förutsäga vädermönster är mycket datakrävande, med komplexa simuleringar, stordata, AI och kraftfulla analysverktyg. Hellre än att förlita sig på en fysisk superdator för att hantera arbetsbelastningen använder The Met Office en intelligent molnbaserad superdatortjänst. Med hjälp av denna molntjänst räknar organisationen med att spara 7 415 ton koldioxid.
Snabba upp din hållbarhetsresa
Oavsett var du befinner dig på resan mot nollutsläpp gör Microsoft Cloud for Sustainability det möjligt för dig att öka framstegen och omvandla din verksamhet med hjälp av funktioner för miljö, socialt ansvar och bolagsstyrning (ESG).
Vanliga frågor och svar om förnybar energi
-
De mest populära källorna för förnybar energi är följande:
- Solkraft – skapats genom att omvandla solljus till elektricitet.
- Vattenkraft – mänskliga hinder, till exempel dammar som styr vattenflödet för att skapa elektricitet.
- Vindkraft – som produceras av väderverk som omvandlar vindkraft till el.
- Tidvattenkraft – förlitar sig på havsströmmar för att driva turbingeneratorer.
- Geotermetisk kraft – skapats i människoskapade brunnar som extraherar uppvärmt vatten från jordens kärna.
- Biomassaenergi – skapats genom att omvandla spillmaterial till bränsle.
-
Ett antal förnybar energikällor anses vara mycket effektiva eftersom deras tillgång i princip är oändlig. Dessa inkluderar vind, sol och havets tidvatten. För att förstå hur omfattande dessa resurser är bör du tänka på den här statistiken: Enligt det amerikanska energidepartementet tar det bara 90 minuter av solljus som fångas på jordens yta för att driva hela planetens energianvändning under ett år. Inte överraskande är solkraft en av de snabbast växande formerna av förnybar energi runt om i världen.
-
Man skulle kunna hävda att solenergisystem är de säkraste, eftersom de inte producerar luftföroreningar eller växthusgaser och de inte har några negativa miljöpåverkan.
-
Förnybar energi har ett antal fördelar jämfört med bensin. Eftersom förnyelsebara energier skapas från naturresurser som vind och vatten är de mer kostnadseffektiva, tillförlitliga och kostnadseffektiva än med hjälp av bensin. Det viktigaste är att förnybar energi i allmänhet skapar mindre föroreningar än fossila bränslen som nu anses vara en av de största orsakerna till klimatförändringar.
Följ Microsoft