Mga nakakagambalang teknolohiya sa sektor ng kuryente at ang kanilang epekto

Informatec Digital » Kayamanan » Mga nakakagambalang teknolohiya sa sektor ng kuryente at ang kanilang epekto

Ang sektor ng kuryente at enerhiya ay sumasailalim sa isang tahimik na rebolusyon na nagbabago sa lahat: kung paano ito nalilikha, paano ito dinadala, at kung paano natin ito kinokonsumo sa bahay, sa mga negosyo, at sa mga lungsod. Ang berdeng transisyon , decarbonization, at digitalization ay magkasabay, na pinipilit ang mga utility, network operator, ahensya ng gobyerno, at mga kumpanya ng teknolohiya na kumilos nang magkaisa kung ayaw nilang maiwan.

Kasabay nito, ang mga makabago at umuusbong na teknolohiya ay muling sumusulat ng mga patakaran ng laro : artificial intelligence, IoT, blockchain, mga bagong materyales , pinalawak na realidad, advanced cybersecurity, smart grids, mga makabagong solusyon sa imbakan, hydrogen, at maging ang mga bagong modelo ng merkado tulad ng peer-to-peer energy trading. Ang lahat ng ito ay direktang nakakaapekto sa sektor ng kuryente, telekomunikasyon, at kritikal na imprastraktura ng isang bansa.

Ano ang ibig nating sabihin sa mga disruptibong teknolohiya at inobasyon sa sektor ng kuryente?

Kapag pinag-uusapan natin ang mga disruptive na teknolohiya sa enerhiya, hindi natin tinutukoy ang simpleng unti-unting pag-unlad, kundi ang disruptive na inobasyon na humihiwalay sa dominanteng modelo at lumilikha ng mga bagong merkado, proseso, o paraan ng pagpapatakbo. Ang pamamaraang ito ay naaayon sa konsepto ng "disruptive innovation" na nilikha ni Clayton M. Christensen, na naglalarawan ng mga solusyon na biglang pumapasok sa isang matatag na merkado at sa huli ay lubos na nagbabago nito.

Ang mga ganitong uri ng inobasyon ay kadalasang nagbubukas ng mga nitso sa merkado na dati ay hindi umiiral o hindi gaanong naseserbisyohan , na nag-aalok ng mga produkto o serbisyo na mas angkop sa kasalukuyang pangangailangan ng mga gumagamit. Sa sektor ng enerhiya, isinasalin ito sa mga bagong modelo ng negosyo, mga bagong iskema ng ugnayan sa pagitan ng consumer at grid, at mga digital na serbisyo batay sa datos at advanced na automation.

Bukod pa rito, ang mga disruptive na teknolohiya ay may posibilidad na magpababa ng mga gastos at gawing demokratiko ang pag-access sa mga serbisyo ng enerhiya. Ang mga bagong manlalaro ay pumapasok sa merkado na may mas nababaluktot at mapagkumpitensyang mga alok, na naglalagay ng presyon sa mga tradisyunal na operator at pinipilit silang muling baguhin ang kanilang mga sarili. Sa maraming mga kaso, ang dating isang premium na produkto ay nagiging pangkaraniwan.

Hindi lamang ito tungkol sa pagpapakilala ng mga gadget o mga magagarang device: ang pagkagambala ay kinabibilangan din ng pagbabago ng mga proseso, modelo ng pagpapatakbo, at kung paano ginagawa ang mga desisyon . Ang digitization, automation, at real-time na pagsusuri ng data ay nagbibigay-daan upang pamahalaan ang mas kumplikado at desentralisadong mga network, na may milyun-milyong ipinamahaging mapagkukunan na konektado sa sistema.

Depende sa kanilang saklaw, maaari nating pag-usapan ang tungkol sa mga disruptive innovation na nagpapabuti o nagbabawas sa gastos ng mga kilalang modelo (low-level disruption) , at iba pa na lumilikha ng mga ganap na bagong merkado, tulad ng P2P energy exchange o mga advanced na smart grid management system.

Pagbabagong ekolohikal, digitalisasyon at presyon sa sistema ng kuryente

Ang mga sistema ng kuryente at telekomunikasyon ay nasa ilalim ng dobleng presyon: sa isang banda, ang pangangailangang isama ang tumataas na dami ng renewable energy , at sa kabilang banda, ang matinding pagtaas ng demand para sa koneksyon, mga digital na serbisyo, at automation. Ang lahat ng ito ay nangyayari laban sa konteksto ng ambisyosong mga target sa decarbonization at mas mataas na kamalayan ng publiko sa seguridad ng suplay.

Ayon sa kamakailang datos, mahigit sa ikalimang bahagi ng mga katamtaman at malalaking kumpanya sa Espanya ang nag-uulat na gumagamit ng AI sa kanilang mga proseso , kumpara sa mahigit isang ikasampu lamang noong nakaraang taon. Bagama't hindi pa mayorya ang porsyento, napakalinaw ng trend: pinapabilis ng mga kumpanya ang pag-aampon ng mga advanced na teknolohiya upang ma-optimize ang kanilang mga operasyon, mabawasan ang mga gastos, at mapataas ang katatagan. Ang lumalaking paggamit ng AI ay isang pangunahing bahagi ng pagbabagong ito.

Sa sektor ng kuryente at telekomunikasyon, ang mga teknolohiyang ito ay naging mahahalagang kagamitan para sa pamamahala ng mga ipinamamahaging asset, pagsasama ng mga variable na renewable energy, pagpapabuti ng teknikal at ekonomikong kahusayan ng mga network, at pagtugon sa mga layunin sa klima. Ang mga hindi nagdi-digitize ng kanilang mga network ay nanganganib na gumana nang walang taros.

Ang dinamikong ito ay hindi lamang nangangailangan ng mga pamumuhunan sa hardware at software; pinipilit din nito ang muling pag-iisip ng mga modelo ng organisasyon, mga propesyonal na profile, at kolaborasyon sa pagitan ng mga kumpanya . Ang mga utility ay hindi na nakikipagkumpitensya lamang sa kanilang sarili, kundi pati na rin sa mga bagong manlalaro ng teknolohiya na nagbibigay ng maliksi at data-driven na mga solusyon batay sa mga open innovation model.

Mga pangunahing teknolohiya na nagbabago sa sistema ng kuryente

Ang alon ng teknolohikal na pagkagambala sa enerhiya at telekomunikasyon ay sinusuportahan ng isang hanay ng magkakaugnay na pamilya ng teknolohiya. Ang mga pinaka-kaugnay sa mga ito ay nakadetalye sa ibaba, kasama ang kung paano nila binabago ang tanawin.

Mga bagong kagamitan, mga advanced na materyales at power electronics

Ang paggawa ng moderno sa sistemang elektrikal ay nangangailangan ng mga bagong kagamitan at materyales na may pinahusay na kakayahan sa insulasyon, conduction, switching, at pag-iimbak. Ang makabagong power electronics ay nagbibigay-daan sa mas tumpak na pamamahala ng daloy ng enerhiya, nabawasang mga pagkalugi, at ligtas na pagsasama ng malalaking sistema ng renewable energy.

Ang mga pagsulong na ito ay nagbibigay-daan, halimbawa, sa mas siksik at mahusay na mga converter , matatalinong transformer, mga sistema ng FACTS (tulad ng mga static compensator), at mga malawakang solusyon sa imbakan na ginagawang mas flexible ang grid. Sa isang sistemang puno ng distributed generation, ang mga elementong ito ay hindi na opsyonal.

Matalinong automation: AI, advanced analytics, at sintetikong datos

Ang pag-digitize ng mga network, substation, at asset ay nagbubukas ng pinto sa mga modelo ng operasyon na batay sa datos . Ang artificial intelligence, machine learning, at advanced analytics ay nagbibigay-daan upang mahulaan ang mga pagkabigo, tantyahin ang habang-buhay ng component, at i-optimize ang maintenance.

Dahil sa mga predictive model at mga pamamaraan tulad ng synthetic data, maraming senaryo ang maaaring gayahin nang hindi nangangailangan ng on-site testing , pagbabawas ng mga panganib at pagpapabilis ng pag-deploy ng mga bagong solusyon. Ito ay isinasalin sa mas mahusay na mga operasyon, na may mas kaunting mga pagkaantala at pinahusay na kalidad ng supply.

Ang intelligent automation ay nakakaapekto rin sa pagpaplano ng network, pamamahala ng congestion, at pagsasama ng mga distributed resources, pag-coordinate ng generation, storage, at demand sa real time . Ang dating kinakailangang mga araw ng manu-manong pagkalkula ay maaari na ngayong pamahalaan halos on the fly gamit ang mga advanced na algorithm.

Advanced na koneksyon at mga kritikal na network ng komunikasyon

Ang mga modernong operasyon ng power grid ay umaasa sa matibay at mababang latency na imprastraktura ng komunikasyon . Ang mga fiber optic wired network, mga mobile na teknolohiya tulad ng 5G, at mga komunikasyon na partikular na idinisenyo para sa industriya ng enerhiya ay nagbibigay-daan sa pagpapadala ng data mula sa milyun-milyong sensor at field device nang halos real-time.

Ang koneksyon na ito ay susi sa pagsubaybay at pagkontrol sa mga ipinamamahaging asset , pagpapagana ng mga serbisyo ng smart grid, pagsasama ng mga de-kuryenteng sasakyan , at pamamahala ng mga komunidad ng enerhiya. Kung walang maaasahang mga channel ng komunikasyon, ang ipinamamahaging katalinuhan at advanced na automation ay hindi maaaring gumana.

Mga nakaka-engganyong teknolohiya, robotika, at malayuang operasyon

Binabago ng virtual reality, augmented reality, extended reality, at metaverse environments, kasama ang robotics at ang paggamit ng mga drone, kung paano dinisenyo, pinapatakbo, at pinapanatili ang imprastraktura ng enerhiya . Ang isang technician ay maaaring makatanggap ng mga nakapatong na tagubilin sa kagamitang kanilang iniinspeksyon o maglilibot sa isang planta mula sa isang digital twin nang hindi pisikal na tumatapak sa site.

Ang mga robot at drone ay nagbibigay-daan sa mga inspeksyon sa mga lugar na mahirap maabot o mga lugar na may panganib sa mga tao , tulad ng mga linya ng kuryente na may mataas na boltahe, mga wind turbine, o mga liblib na substation. Binabawasan nito ang mga oras ng interbensyon, pinapabuti ang kaligtasan, at pinapadali ang paggawa ng desisyon gamit ang real-time na visual at sensor data.

Mga digital platform, Web3, Edge Computing, Big Data, Blockchain at quantum computing

Ang mabilis na pagtaas ng datos na nalilikha ng mga network at konektadong mga asset ay nangangailangan ng mga digital platform na may kakayahang magproseso ng malalaking dami ng impormasyon . Ang Big Data at cloud computing ay nagbibigay ng kinakailangang lakas upang masuri ang napakalaking daloy ng historikal at real-time na datos.

Inilalapit ng edge computing ang pagproseso sa edge ng network, binabawasan ang latency at pinapagaan ang trapiko sa cloud —mahalaga para sa mga kritikal na aplikasyon sa proteksyon at pagkontrol. Samantala, binubuksan ng Web3 at blockchain ang pinto sa mga desentralisadong pamilihan ng enerhiya, pagsubaybay sa mga garantiya ng pinagmulan, at mga peer-to-peer smart contract.

Seguridad sa Siber sa IT at OT

Ang pagtatagpo ng mga sistema ng teknolohiya ng impormasyon (IT) at teknolohiyang operasyonal (OT) ay nagpaparami sa saklaw ng mga pag-atake. Samakatuwid, ang mga advanced na solusyon sa cybersecurity ay isang kritikal na haligi sa sektor ng kuryente at telekomunikasyon. Hindi lamang ito tungkol sa pagprotekta ng datos, kundi pati na rin sa pagtiyak ng pagpapatuloy ng serbisyo sa kritikal na imprastraktura.

Dapat ipatupad ng mga operator ang mga arkitektura ng seguridad na partikular na idinisenyo para sa mga pang-industriyang kapaligiran, patuloy na subaybayan ang mga sistema, hatiin ang mga network, at ipatupad ang mga patakaran ng zero-trust . Ang isang pag-atake sa isang substation, control center, o operator ng telekomunikasyon ay maaaring magkaroon ng direktang epekto sa pang-araw-araw na buhay ng milyun-milyong tao.

Mga proyekto sa pagsubaybay, IoT at mga advanced na digitalization

Ang malawakang pag-deploy ng mga sensor, IoT device, at industrial wearables ay nagbibigay-daan sa real-time na pagsubaybay sa katayuan ng mga asset at imprastraktura . Mula sa mga transformer at medium-voltage lines hanggang sa mga wind farm at photovoltaic installation, halos anumang elemento ay maaaring i-instrument.

Ang datos na ito ay isinama sa mga plataporma ng pagsubaybay at pagsusuri na nagpapadali sa malayuang pamamahala, maagang pagtuklas ng mga anomalya, at na-optimize na pagpapanatili . Bukod pa rito, ang impormasyon tungkol sa kapaligiran ng pagpapatakbo ay nakakatulong sa pagpapabuti ng kaligtasan ng parehong mga pasilidad at tauhan.

Isang halimbawa ng mga proyektong pinagsasama ang IoT, artificial intelligence, at advanced analytics upang masubaybayan ang mga asset sa real time at suportahan ang transisyon ng enerhiya . Ino-optimize ng mga solusyong ito ang paggamit ng mapagkukunan, inaasahan ang mga insidente, at pinapabuti ang kalidad at pagpapatuloy ng serbisyo, na lubos na isinasama ang digitalization sa mga operasyon ng network.

Mga kritikal na imprastraktura at lipunang eksponensial

Ang kuryente, tubig, transportasyon, telekomunikasyon, pangangalagang pangkalusugan, at industriya ng nukleyar ay pawang bahagi ng tinatawag na kritikal na imprastraktura ng isang bansa . Ito ay mga pisikal o virtual na sistema kung saan kung wala ang lipunan, ekonomiya, at mahahalagang serbisyo ay hindi maaaring gumana nang normal.

Sa Espanya, mayroong isang partikular na balangkas ng regulasyon para sa proteksyon ng mga kritikal na imprastraktura, na nagtatatag ng mga estratehikong sektor at obligasyon para sa mga operator at ahensya ng gobyerno . Kabilang dito ang tubig, enerhiya, teknolohiya ng impormasyon at komunikasyon, transportasyon, kalusugan, industriya ng nukleyar, at industriya ng kemikal.

Anumang malaking pagkagambala, maging sanhi ng mga natural na pangyayari (tulad ng isang malaking lindol na sumisira sa mga power grid) o ng mga kilos ng tao (tulad ng mga pag-atake ng terorista o mga cyberattack sa mga power plant o paliparan), ay maaaring magdulot ng sunod-sunod na epekto na may malaking epekto sa populasyon at ekonomiya. Kaya naman mahalaga ang pagpapalakas ng kahusayan at katatagan ng mga sistemang ito.

Nabubuhay din tayo sa isang "lipunang eksponensyal" na minarkahan ng pagbilis ng teknolohiya . Ang Batas ni Moore at iba pang katulad na penomena ay nagbigay-daan sa mga teknolohiyang tulad ng AI, IoT, 5G, at autonomous mobility na umunlad sa napakabilis na bilis, na nagpapabago sa mga balanse ng kuryente at mga modelo ng negosyo sa napakaikling panahon.

Ang mga makasaysayang halimbawa ng mabilis na pagkaluma, tulad ng mga kuta ng militar na naging lipas na bago pa man ito pinasinayaan, o mga iconic na kumpanyang nalampasan ng mga digital na inobasyon (Kodak, Nokia, Blockbuster, BlackBerry), ay nagpapakita ng mga panganib ng pag-iisip lamang sa mga linear na termino sa isang mundo ng biglaang pagbabago . Sa kritikal na imprastraktura, ang maling pagpapakahulugan sa penomenong ito ay maaaring maging partikular na problematiko.

Mula sa kahusayan hanggang sa katatagan: mga bagong estratehiya sa disenyo ng network

Sa pinabilis na kontekstong ito, hindi sapat ang paglikha ng mga network na lubos na mahusay; mahalagang makahanap ng balanse sa pagitan ng kahusayan at katatagan . Ang ilang uri ng mga network na lubos na na-optimize, tulad ng tinatawag na mga network na "scale-free", ay maaaring maging lubhang marupok kapag nahaharap sa mga kaguluhan na nakadirekta sa kanilang mga pinakakritikal na node.

Para sa mga sistemang elektrikal, mga network ng transportasyon, telekomunikasyon, at pangangalagang pangkalusugan, mahalagang isama ang mas distributed at matatag na mga diskarte sa disenyo na kayang tiisin ang mga bahagyang pagkabigo nang hindi gumuho. Ang mga distributed at redundant na arkitektura na may maraming alternatibong landas ay makabuluhang nagpapabuti sa katatagan.

Nangangailangan ito ng paglalapat ng di-linear at sistematikong pag-iisip , isinasaalang-alang ang mga interdependency, cascading effects, at kumplikadong dinamika. Sa halip na magdisenyo ng iisang saradong solusyon, lalong nagiging makatuwiran ang pagtatrabaho sa mga "espasyo ng solusyon" na nagbibigay-daan sa pag-aangkop sa iba't ibang uri ng banta at mga senaryo sa hinaharap.

Sa inhinyeriya, ang pamamaraang ito ay isinasalin sa paglipat mula sa mga matibay na produkto patungo sa mga imprastraktura na may kakayahang gumana sa maraming paraan , na may kakayahang umangkop upang tumugon sa mga matinding kaganapan, kapwa pisikal at digital. Ang layunin ay hindi upang alisin ang lahat ng kawalan ng katiyakan (na imposible), ngunit upang mapataas ang kapasidad ng sistema na sumipsip ng mga pagyanig nang hindi gumuho.

Mga kahinaan at banta na pinalala ng mga nakakagambalang teknolohiya

Ang mga teknolohiyang nag-aalok ng mga bagong kakayahan ay maaari ring magpalala ng mga kahinaan kung gagamitin para sa mga malisyosong layunin . Ang organisadong krimen, ang paglaganap ng mga sandata ng malawakang pagkawasak, mga cyberattack, mga banta sa karagatan, himpapawid, o kalawakan, pati na rin ang matinding natural na penomena, ay maaaring gumamit ng mga advanced na teknolohiya upang mapataas ang kanilang epekto.

Ang lumalaking pagkakaugnay-ugnay ng mga kritikal na imprastraktura, na dulot ng digitalisasyon, ay lumilikha ng mga kumplikadong sistema na may mas maraming potensyal na mga punto ng pagkabigo . Ang isang problema sa isang pangunahing node ay maaaring mabilis na kumalat sa iba pang mga sektor, tulad ng nakikita sa mga insidente ng cybersecurity o mga pagkabigo ng malalaking platform ng teknolohiya.

Kaya naman kailangan ang pagdisenyo ng komprehensibong mga estratehiya sa pagpapagaan at proteksyon na sumasaklaw sa pag-iwas, pagtugon, at pagbangon. Kabilang dito ang lahat mula sa mga teknikal at organisasyonal na hakbang hanggang sa mga balangkas ng regulasyon at mga mekanismo ng kooperasyon ng publiko-pribado.

Mga estratehiya sa proteksyon: distributed generation at disenyo para sa katatagan

Isa sa mga pinakamalinaw na estratehikong linya ay ang mangako sa mas ipinamamahaging mga modelo ng pagbuo at pamamahala ng enerhiya . Kabaligtaran ng tradisyonal na modelo ng malalaki at sentralisadong mga planta ng kuryente, mayroong lumalaking interes sa mga network ng maliliit na planta ng renewable energy na nakakalat sa buong teritoryo, mga microgrid, at lokal na sariling pagkonsumo.

Ang distributed structure na ito ay mas matatag sa mga nakahiwalay na pagkabigo, sakuna, o pag-atake , dahil hindi ito gaanong umaasa sa ilang higanteng node. Bukod pa rito, pinapadali nito ang pagsasama ng mga renewable resources malapit sa punto ng pagkonsumo, na binabawasan ang mga pagkalugi at pinapataas ang pakikilahok ng mga mamamayan at negosyo sa transisyon ng enerhiya.

Ang isa pang mahalagang estratehiya ay kinabibilangan ng pagsasama ng "complex systems engineering" mula sa yugto ng disenyo , na isinasaalang-alang hindi lamang ang unang proyekto kundi pati na rin ang buong hanay ng mga posibleng konpigurasyon sa hinaharap. Nagbibigay-daan ito sa mga imprastraktura na umangkop sa hindi inaasahang panlabas na stimuli.

Kung mas malaki ang kakayahang umangkop ng sistema (halimbawa, sa pamamagitan ng automation, storage, flexible demand resources, o distributed generation), mas malaki ang katatagan nito sa matitinding insidente . Hindi ito tungkol sa walang kontrol na over-dimensioning, kundi tungkol sa pagpapakilala ng mga estratehikong antas ng kalayaan sa mga kritikal na punto.

Mga halimbawa ng hindi gaanong kilalang disruptive energy technology

Bukod sa mga kumbensyonal na renewable energy (hangin, karaniwang photovoltaics, hydroelectric o biomass), mayroong isang hanay ng mga umuusbong na teknolohiya na may napakapangakong potensyal na maaaring umakma at magpalakas sa pinaghalong enerhiya ng hinaharap.

Mga kabaligtaran na photovoltaic panel batay sa thermal radiation

Ang tinatawag na "inverse photovoltaic panels" ay gumagamit ng mga thermal radiation cell na gumagamit ng infrared radiation na inilalabas ng mga maiinit na katawan patungo sa mas malamig na katawan. Sa kasong ito, ang mainit na katawan ay ang ibabaw ng Daigdig at ang malamig na katawan, ang kalawakan.

Ang mga aparatong ito ay may kakayahang makabuo ng kuryente kahit sa gabi o sa mga kondisyon na mababa ang solar irradiance , na kumukuha ng enerhiyang ibinabalik ng Daigdig sa kalawakan. Iminumungkahi ng mga kasalukuyang prototype na maaari nilang makamit ang hanggang kalahati ng produksyon sa araw ng isang kumbensyonal na photovoltaic panel.

Hanggang ngayon, pangunahing ginagamit ang mga ito upang makuha ang nasayang na init sa mga thermal engine at mga instalasyong pang-industriya , ngunit ang ideya ng pagpapalawak ng kanilang aplikasyon sa patuloy na nababagong henerasyon ay nagbubukas ng isang kaakit-akit na larangan ng pananaliksik.

Enerhiya ng init ng karagatan o enerhiya ng gradient ng init ng karagatan

Ginagamit ng ocean thermal energy conversion (OTEC) ang gradient ng temperatura sa pagitan ng tubig sa ibabaw ng karagatan at ng mas malalalim na patong nito upang makabuo ng kuryente. Sa ilang tropikal na lugar, ang pagkakaiba ng temperaturang ito ay mataas at sapat na matatag upang magpatakbo ng mga nakalaang planta ng kuryente.

May mga open cycle configuration , kung saan ang tubig-dagat mismo ang nagpapaandar sa turbina (na may mga power output na sampu-sampung megawatts), at mga closed cycle configuration, kung saan ang mga working fluid tulad ng ammonia ay ginagamit upang maglipat ng init (na may potensyal na mas mataas na power output).

Ang mga ganitong uri ng instalasyon ay nasubukan na sa mga bansang tulad ng Japan, mga isla sa Pasipiko, at mga bahagi ng Timog-silangang Asya, bagama't ang kanilang paglawak ay limitado ng mga kinakailangan sa thermal gradient . Gayunpaman, ang mga ito ay kumakatawan sa isang kawili-wiling opsyon para sa renewable baseload power generation sa mga angkop na rehiyon.

Mga planta ng kuryenteng nukleyar para sa ika-apat na henerasyon

Ang tinatawag na ikaapat na henerasyon ng mga nuclear reactor ay sumasaklaw sa ilang mga advanced na disenyo na naglalayong radikal na mapabuti ang kaligtasan, kahusayan, at pagpapanatili kumpara sa mga kasalukuyang planta ng kuryente. Kabilang dito ang mga very high temperature reactor (VHTR), molten salt reactor (MSR), supercritical cooled reactor (SCWR), at fast gas, sodium, o lead reactor (GFR, SFR, LFR).

Maliban sa VHTR, karamihan sa mga disenyong ito ay nagpapahintulot ng mga saradong siklo ng gasolina , kung saan ang basurang nukleyar mula sa ibang mga planta ay maaaring gamitin bilang hilaw na materyal, kaya nababawasan ang dami ng basura sa katagalan.

Sa pamamagitan ng pagkuha ng hanggang daan-daang beses na mas maraming enerhiya mula sa parehong dami ng uranium gaya ng isang kumbensyonal na reaktor, ang mga teknolohiyang ito ay nakikita bilang isang posibleng backup na pandagdag sa mga renewable , lalo na habang ang nuclear fusion ay hindi pa komersyal na magagamit.

Sintesis ng hydrogen gamit ang nakuhang CO2

Ang mga teknolohiya ng carbon capture and storage (CCS) ay nakatuon sa pagkuha ng CO2 mula sa mga prosesong pang-industriya at mga planta ng kuryente, na pumipigil sa paglabas nito sa atmospera . Ang pagkuha ay maaaring makabawas ng mga emisyon sa pagitan ng 10% at 55%, na nag-iimbak ng gas sa mga pormasyon sa ilalim ng lupa para magamit sa hinaharap.

Gayunpaman, ang nakulong na CO2 ay hindi kailangang ituring na "basura" upang mapamahalaan. Ang paggamit nito bilang isang reagent sa mga prosesong bumubuo ng mga panggatong o tagapagdala ng enerhiya , lalo na ang hydrogen, ay nakakakuha ng higit na interes. Isinasagawa ang pananaliksik upang tuklasin ang posibilidad ng paggawa ng hydrogen gamit ang CO2 at pagbuo ng kuryente sa proseso.

Ito ay magbibigay-daan para sa produksyon ng mas malinis na hydrogen na may mas mababang carbon footprint , habang sabay na binabawasan ang pangangailangan para sa pangmatagalang heolohikal na imbakan ng CO2. Dahil ang hydrogen ay handa nang maging isang pangunahing tagapagdala ng enerhiya, ang mga teknolohiyang ito ay may napakalaking potensyal.

Mga static compensator upang magbigay ng "electrical inertia"

Ang mga electrical grid ay umaasa sa inertia ng mga tradisyonal na synchronous generator upang pahusayin ang kawalan ng balanse sa pagitan ng henerasyon at demand. Maraming renewable energy source, tulad ng wind at solar photovoltaics na konektado sa pamamagitan ng power electronics, ay kakaunti lamang ang naidudulot na inertia, kaya mas pabago-bago ang frequency ng sistema.

Ang mga static compensator, na bahagi ng mga sistema ng FACTS, ay mga power electronics device na nagreregula ng reactive power at maaaring gayahin ang inertia sa mga network na may mababang synchronous generation. Kapag isinama sa mga pinagmumulan ng renewable energy, pinapataas nila ang kanilang kontribusyon sa suporta sa frequency.

Kasalukuyan silang pangunahing ginagamit sa mga microgrid at lokal na aplikasyon, ngunit ang kanilang pagpapalawak sa mga pambansa o rehiyonal na network ay isinasagawa . Ang kanilang malawakang pag-deploy ay maaaring higit pang mabawasan ang pangangailangang mapanatili ang mga thermal power plant bilang "ballast" para sa katatagan ng grid.

Mga makabagong inobasyon sa mga renewable at imbakan

Patuloy na umuunlad ang nababagong enerhiya. Higit pa sa mga kumbensyonal na solar panel at wind turbine, ang mga bagong konfigurasyon at materyales ay nagtutulak sa mga hangganan ng kahusayan at kakayahang umangkop , habang ang mga teknolohiya sa pag-iimbak ay nagiging mas iba-iba at mas mature.

Enerhiya ng araw na perovskite

Ang mga perovskite photovoltaic cell ay naging isa sa mga bituin ng pananaliksik sa solar dahil sa kanilang mataas na kahusayan at mababang potensyal . Maaari itong gawin gamit ang mas simpleng proseso kaysa sa mga silicon cell at sa magaan at nababaluktot na mga format.

Maraming kumpanya ang nagsisiyasat ng mga tandem na istruktura na pinagsasama ang perovskite at silicon upang malampasan ang mga limitasyon sa kahusayan ng bawat teknolohiya nang hiwalay. Habang nareresolba ang mga isyu ng katatagan at malawakang produksyon, inaasahan ang pagtaas ng pag-aampon sa merkado.

Mga baterya ng daloy ng redox

Ang mga baterya ng redox flow ay nag-iimbak ng enerhiya sa mga likidong electrolyte na nakapaloob sa mga panlabas na tangke , na nagbibigay-daan para sa malayang pagsukat ng kapasidad at lakas ng enerhiya. Ang mga ito ay partikular na kapaki-pakinabang para sa pangmatagalang nakatigil na pag-iimbak ng enerhiya.

Sa pamamagitan ng kakayahang palakihin ang laki ng mga tangke nang hindi binabago ang lakas ng mga electrochemical stack, mas pinapadali nila ang pamamahala ng mga renewable surplus sa loob ng ilang oras o kahit na mga araw , na nagpapadali sa mga peak ng produksyon at sumasaklaw sa mga panahon ng mababang henerasyon.

Mga lumulutang na turbine ng hangin

Ang mga lumulutang na wind turbine ay nagbibigay-daan sa pag-install ng mga wind farm sa malalalim na katubigan kung saan hindi magagawa ang mga nakapirming istruktura . Sa mga lugar na ito ng dagat, ang mga hangin ay karaniwang mas malakas at mas pare-pareho, na nagpapataas ng load factor ng mga wind turbine.

Pinaparami ng solusyong ito ang potensyal ng magagamit na offshore wind power sa buong mundo at nagbubukas ng mga pagkakataon para sa mga bansang may makikipot na continental shelf . Ang hamon ay nasa pagbabawas ng mga gastos at pag-istandardize ng mga disenyo upang mapabilis ang malawakang pag-deploy.

Pinahusay na enerhiyang geothermal

Nilalayon ng mga pinahusay na geothermal system (EGS) na gamitin ang init mula sa malalalim na pormasyon ng bato kahit na walang magagamit na natural na aquifer. Sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng pagpapasigla at sirkulasyon ng likido, maaaring makuha ang init mula sa mga dating hindi magagamit na lugar.

Dahil dito, maaaring mapalawak ang enerhiyang geothermal nang lampas sa mga klasikong "pribilehiyo" na lokasyon, na lubos na nagpapataas sa pandaigdigang potensyal ng matatag na renewable source na ito , na may kakayahang magbigay ng baseload generation na may mababang environmental footprint.

Lumulutang na solar panel

Ang mga lumulutang na solar panel ay inilalagay sa mga ibabaw ng tubig tulad ng mga imbakan ng tubig, mga lawa ng irigasyon, o mga artipisyal na lawa . Bukod sa pagbuo ng kuryente, nakakatulong din ang mga ito na mabawasan ang pagsingaw at maaaring bahagyang mapabuti ang pagganap sa pamamagitan ng natural na paglamig.

Ang mga ito ay partikular na kawili-wili sa mga lugar na may limitadong magagamit na lupain at sa mga konteksto ng tagtuyot, dahil pinapayagan nila ang paggamit ng mga umiiral na anyong tubig nang hindi kumukonsumo ng lupang pang-agrikultura o natural . Ang kanilang pagkalat ay tumataas bilang pandagdag sa iba pang mga anyo ng distributed generation.

Berdeng hydrogen at pagkuha ng CO2: mga vector para sa decarbonization

Ang hydrogen na nalilikha sa pamamagitan ng electrolysis ng tubig gamit ang renewable electricity, na kilala bilang green hydrogen, ay umuusbong bilang isang mahalagang vector para sa mga sektor na nagde-decarbonize ng enerhiya na mahirap direktang makuryente, tulad ng mabibigat na industriya, ilang partikular na transportasyon, at mga gamit sa init.

Ang paggamit nito ay hindi direktang nakakabuo ng emisyon ng CO2 at maaari itong iimbak at dalhin bilang panggatong , na nagsisilbing tulay sa pagitan ng iba't ibang sektor ng enerhiya. Ang pagsasama-sama ng berdeng hydrogen at mga teknolohiya sa pagkuha ng CO2 ay nagbibigay-daan sa pagtugon sa mga natitirang emisyon at paglikha ng mga ganap na bagong value chain.

Kasabay nito, ang pagkuha at pag-iimbak ng carbon, kasama ang paggamit nito sa mga sintetikong produkto at panggatong , ay nananatiling isang mahalagang bahagi sa pagkamit ng mga layunin sa klima, lalo na sa mga industriya ng proseso na may hindi maiiwasang mga emisyon.

Mga makabagong modelo ng merkado: P2P energy trading at mga prosumer

Dahil sa digitalisasyon, blockchain, smart meter, at AI, naging posible ang pagpapanukala ng mga peer-to-peer na modelo ng pangangalakal ng enerhiya , kung saan ang mga mamimili mismo ay nagiging mga prodyuser at aktibong ahente ng sistema.

Sa mga iskema na ito, ang mga indibidwal o kumpanyang may sariling renewable generation ay maaaring magbenta, magbahagi, o makipagpalitan ng sobrang enerhiya sa ibang mga gumagamit , direkta man o sa pamamagitan ng mga digital platform na nag-aautomat ng mga transaksyon gamit ang mga smart contract.

Ang layunin ay lumipat patungo sa isang mas desentralisado, lokal, nababaluktot, at 100% na modelo ng renewable energy , kung saan ang enerhiya ay nalilikha at nakonsumo nang malapit hangga't maaari, na binabawasan ang mga pagkalugi at nagbibigay ng mas maraming kapangyarihan sa paggawa ng desisyon sa mga end user.

Ang mga proyektong nakabatay sa blockchain at mga bukas na plataporma ay naglalayong lumikha ng mga transparent na pamilihan ng kuryente kung saan maaaring pumili ang mga gumagamit kung sino ang kanilang makakasalamuha , o italaga ang kanilang mga desisyon sa mga digital agent na nakabatay sa AI na nag-o-optimize ng mga gastos at kagustuhan nang hindi nangangailangan ng mga tradisyunal na tagapamagitan.

Mga halimbawa ng disruptive innovation na inilapat sa smart grids

Ang mga network ng distribusyon ng kuryente ay nagiging masalimuot na mga digital platform kung saan nagtatagpo ang mga device, data, at serbisyo . Upang pamahalaan ang mga ito, umuusbong ang mga partikular na operating system para sa mga smart grid, na may kakayahang magplano, magpatakbo, at magpanatili ng mga ito sa isang pinagsamang paraan.

Ang mga platform na ito ay karaniwang inilalagay sa cloud, na may mga advanced na analytical capabilities, load flow calculation algorithms, predictive models, at artificial intelligence modules upang matukoy ang mga anomalya, unahin ang mga aksyon, at mag-alok ng mga value-added na serbisyo sa mga customer at aggregator.

Kaugnay ng mga solusyong ito, mayroon ding eksperimento sa mga living lab o living energy laboratory , kung saan ang buong komunidad ay nagpapatakbo bilang mga kapaligirang pagsubok para sa mga modelo ng lokal na kalayaan sa enerhiya, kolektibong sariling pagkonsumo, pag-iimbak ng komunidad at matalinong pagkontrol ng karga.

Sa mga kapaligirang ito, karaniwan nang makakita ng mga tahanang may mga solar panel , baterya, charger ng electric vehicle, at mga home automation device, na pawang kinokoordina ng mga matatalinong sistema na nag-o-optimize sa paggamit ng enerhiya ayon sa mga presyo, kagustuhan sa ginhawa, at mga signal ng grid.

Inobasyon, datos at ang papel ng mga teknolohikal na ekosistema

Nauunawaan ng mga kompanya ng kuryente at enerhiya na nangunguna sa pagbabagong ito ang inobasyon bilang isang patuloy na proseso na nakasentro sa datos, software, at mga modelo ng negosyo , hindi lamang bilang pag-install ng mga bagong kagamitan. Ang malawakang pamamahala ng datos ng network at customer ay nagiging sentro ng kanilang estratehiya.

Sa kontekstong ito, ang papel ng mga nag-uugnay sa mga teknolohikal na ekosistema sa mga totoong pangangailangan ng negosyo ay nagiging mahalaga , na tumutukoy sa mga mabubuhay na teknolohiya, nagtataguyod ng mga pilot project, at nagpapadali sa pagpapalawak ng mga ito sa network. Ang bukas na inobasyon at pakikipagtulungan sa mga startup, mga sentro ng pananaliksik, at iba pang sektor ay karaniwan na ngayon.

Maraming operator ang nagbubuo ng kanilang estratehiya batay sa tatlong pangunahing haligi: mga smart grid at advanced DSO, user-centric smart energy, at mga digital power plant upang ma-maximize ang performance ng mga renewable generation asset. Malinaw ang layunin: mas na-optimize, mas digital, at mas prosumer-oriented na mga network.

Ang kombinasyon ng agham ng datos, Big Data, AI, at espesyalisadong software ay nagbibigay-daan upang malutas ang mga problema sa network na dating tinutugunan lamang gamit ang bagong pisikal na imprastraktura . Ngayon, ang solusyon ay maaaring may kasamang isang mahusay na sinanay na algorithm gayundin ng isang bagong transformer.

Ang hamon ng pag-angkop sa patuloy na nagbabagong kapaligirang enerhiya at digital

Ang gulong, ang bumbilya, at ang mobile phone ay mga klasikong halimbawa ng mga makabagong teknolohiya na nagpabago sa paraan ng pamumuhay at pagtatrabaho ng mga tao . Sa kasalukuyang sektor ng kuryente at enerhiya, nakararanas tayo ng isang alon ng mga pagbabagong may maihahambing na laki, bagama't mas malawak ang pagkakalat sa paglipas ng panahon at sa iba't ibang larangan.

Ang mga kompanyang gustong manatiling may kaugnayan ay nangangailangan ng mga departamento ng R&D at mga pangkat ng inobasyon na may kakayahang mahulaan ang mga uso , bumuo ng mga bagong produkto, at mapabuti ang mga umiiral na produkto upang matugunan ang mga hindi pa natutugunan na pangangailangan. Hindi sapat ang basta pagpapatakbo lamang ng negosyo kung ano ito ngayon; dapat maging handa ang mga kompanya para sa susunod na pagsulong.

Ang kinabukasan ng sektor ng kuryente ay nakasalalay sa mas digital, desentralisado, nababanat, at mga network na nakabase sa datos , kung saan ang kolaborasyon sa pagitan ng mga pampubliko at pribadong stakeholder ay magiging mahalaga. Ang mga teknolohiyang tulad ng AI, IoT, blockchain, mga bagong materyales, at mga advanced na solusyon sa cybersecurity ay nasa puso na ng transpormasyong ito.

Ang mga taong matalinong makakapag-integrate ng mga nakakagambalang teknolohiyang ito sa pang-araw-araw na operasyon, na nangangalaga sa kahusayan at katatagan, at sa proteksyon ng kritikal na imprastraktura, ay hindi lamang makakatulong sa isang mas napapanatiling sistema ng enerhiya , kundi mas malalagay din sa mas magandang posisyon sa isang merkado na sumasailalim sa malalim na pagbabago.