Top 5 CommercialRenewable Energy Sources

Obnovitelná energie je dobrá pro podnikání

2020 byl bezpochyby rokem prvenství. Věděli jste však, že byl také rokem bezprecedentních úspěchů v oblasti čisté energie?
Výroba energie z obnovitelných zdrojů poprvé nejen předstihla výrobu energie z uhlí, ale také se pevně usadila jako nejlevnější, ve velkém měřítku dostupná a prověřená energetická varianta.
Většinu tohoto růstu podnítily investiční fondy v oblasti životního prostředí, sociálních věcí a správy (ESG). Na důkaz toho, že obnovitelná energie je dobrá pro podnikání, prudce vzrostl počet firemních smluv o nákupu energie (PPA), zatímco veřejné firemní závazky, jako například RE100, přejít na 100% obnovitelné zdroje energie také předstihly trh.
Co dělá zdroj energie obnovitelným a proč je tak populární?

Co je to obnovitelná energie?

Existují dva klíčové faktory, které dělají energii obnovitelnou. Zaprvé je vyráběna z přírodních zdrojů, které se snadno obnovují. Za druhé, obnovitelná energie také vytváří málo nebo žádné emise skleníkových plynů (GHG).
Mnoho lidí si obnovitelnou energii představuje jako něco nového. Ve skutečnosti je energie dostupná díky přírodním zdrojům něčím, na co se lidstvo spoléhá od doby, kdy se naučilo vařit na dřevěném ohni, plout na nová místa díky síle větru nebo pohánět první továrny vodními koly.

Obnovitelná energie je nejlevnější variantou energie

Peníze mluví. A proslýchá se, že díky využití různých zdrojů je obnovitelná energie často nejlevnější energetickou variantou – a to i bez státních dotací.
Mezinárodní agentura pro obnovitelné zdroje energie (IRENA) vydala v květnu 2020 zprávu, podle níž náklady na užitkovou fotovoltaiku – nejrozšířenější, nejuniverzálnější a nákladově nejefektivnější technologii solárních panelů na současném trhu – neboli fotovoltaickou energii klesly od roku 2010 o 82 %. Ve stejném období klesly náklady na větrnou energii na pevnině o 39 % a na moři o 29 %.
Dekarbonizace energetiky je tedy nejen proveditelná, ale i cenově dostupná – což vysvětluje, proč obnovitelné zdroje energie nahrazují fosilní paliva. Podle amerického Úřadu pro energetiku tvořily obnovitelné zdroje v roce 2019 více než 17 % energetického mixu USA, což je téměř dvojnásobek 9% podílu v roce 2000. Podle konzervativních odhadů můžeme v příštích 10 letech, do roku 2030, překročit 30 %.
Pět největších komerčních obnovitelných zdrojů energie, seřazených podle podílu na trhu a růstu, je následujících:

1. Větrná
2. Hydropower
3. Solární
4. Geotermální
5. Emerging & Emissions Boosters

#1: Větrná energie

„Vítr je zatím nezkrocená a nespoutaná síla a dost možná jedním z největších objevů, které budou v budoucnu učiněny, bude jeho zkrocení a využití.“

– Abraham Lincoln
Americká asociace pro větrnou energii ve své zprávě Wind Powers America Report 2019 označuje vítr za hlavní americký obnovitelný zdroj energie bez emisí.
Větrná energie zajišťuje 7 % veškeré elektrické energie v USA, přičemž ve 41 státech a dvou teritoriích funguje téměř 60 000 velkých větrných turbín – podívejte se na větrnou mapu USA a zjistěte, kde se ve vašem okolí vyrábí elektřina. Větrná energie zahrnuje elektřinu vyráběnou na pevnině (například 350 MW Frontier II v Oklahomě a 182 MW Maryneal v Texasu), v mohutných věžích na moři a v menších turbínách umístěných na komerčních pozemcích a mezi nimi. Úřad pro energetické informace předpovídá, že v roce 2020 se vítr stane zdrojem č. 1 a bude tvořit 44 % všech nových výrobních kapacit elektrické energie.
Není překvapivé, že výroba elektřiny z větru zaujímá první místo, když uvážíme, že lidstvo využívá vítr jako zdroj energie již od dob prvních plachetnic, někdy mezi lety 3000 až 1500 př. n. l. Větrné mlýny v íránském Naštifánu, které fungují již více než 1000 let, patří k nejstarším na světě a vydržely vítr o rychlosti až 74 mil za hodinu. Větrná energie je čistá, hojná a dostupná po celém světě, ať už se používá jako pohon pro dopravu nebo se přeměňuje na mechanickou energii pro čerpání vody, mletí obilí nebo pohon parních strojů.
Co bude s větrem dál? Díky významnému pokroku ve výkonnosti na pevnině a vytvoření masivních větrných věží na moři je v současnosti největší turbína vysoká přes 722 metrů a jednotlivě vyrábí 9,5 MW elektřiny. Budoucí turbíny mohou být ještě vyšší, vzdušné a mohou zahrnovat vojenské draky až po mikrogenerátory, které pracují v prostředí se slabým větrem, a dokonce i turbíny bez lopatek.

#2: Vodní energie

„Voda je pro mě, přiznávám, jev, který ve mně neustále probouzí nové pocity úžasu, jak často se na ni dívám.“
– Michael Faraday, 1853 Vynálezce prvního elektrického generátoru.
Číslem 2 (dříve číslo 1, dokud ho v roce 2020 nepřekonal vítr) je dárce života: voda a její alternativa výroby energie, vodní energie. Podle Národní hydroenergetické asociace se energie vyrobená pohybujícími se vodami – řekami, potoky a přílivem a odlivem oceánů – podílí na celkové výrobě elektřiny 7 %.
Hydropower je jedním z nejstarších zdrojů energie na planetě. Zemědělci ve starověkém Řecku používali pohybující se vodu k roztáčení turbín a k plnění úkolů, jako je mletí obilí. Během průmyslové revoluce v USA poskytovala vodní energie mechanickou energii potřebnou k výrobě textilu a dalších zařízení. V roce 1882 byla v Appletonu ve státě Wis postavena první vodní elektrárna v USA, která napájela osvětlení papírny a několika domů. Jeden z největších komerčních energetických holdingů v zemi, Duke Energy (mateřská společnost Duke Energy Renewables), zahájil svou činnost jako hydroelektrárenská společnost v roce 1900. Společnost nadále vlastní a provozuje 31 vodních elektráren a dvě přečerpávací vodní elektrárny.

Dnes 2 500 přehrad ve 41 státech a dvou teritoriích poskytuje 78 gigawattů (GW) konvenční a 22 GW přečerpávací vodní energie. Pro srovnání, v celé zemi existuje více než 80 000 přehrad, které elektřinu nevyrábějí. Přestože ne všechny tyto přehrady jsou vhodné pro výrobu elektřiny, studie amerického ministerstva energetiky naznačuje, že přidání kapacity výroby elektřiny k pouhým 100 z těchto přehrad by mohlo potenciálně přidat až 8 GW nové obnovitelné kapacity – což je dostatek energie pro napájení přibližně 3,2 milionu domácností a zvýšení velikosti stávajícího konvenčního hydroenergetického parku o 10 %.
Stejně jako každý zdroj výroby energie vytvořený člověkem má i vodní energie své dobré a špatné stránky. Známý negativní dopad na ryby a přírodní ekosystémy vede k bourání mnoha starších přehrad. Jedním z pokroků je možnost kombinovat vodní energii jako zásobárnu energie, která by fungovala ve spojení se solární energií, když nesvítí slunce, a/nebo s větrem, když je klidný vzduch. Hybridní výrobě energie z obnovitelných zdrojů se více věnujeme v čísle 5 našeho seznamu.

#3: Solární

„Vsadil bych na slunce a solární energii. To je ale zdroj energie! Doufám, že nebudeme muset čekat, až dojde ropa a uhlí, než se tím začneme zabývat. Kéž by mi zbývalo více let!“
– Thomas Edison
Slunce je dalším přírodním zdrojem energie, každou sekundu vyzařuje tolik energie, že by pokryla celosvětovou potřebu energie na více než dvě hodiny. Není tedy divu, že výroba energie ze slunce, jako je například fotovoltaika, je jedním z nejrychleji rostoucích komerčních obnovitelných zdrojů energie.
Výroba energie ze slunce funguje všude, kde svítí slunce, přičemž osm států USA již vyrábí více než 5 % elektřiny ze slunce. Kalifornie vede s přibližně 19 % a v Severní Karolíně, kde sídlí společnost Duke Energy Renewables, se 6 % energie získává ze slunce. Očekává se, že v roce 2021 dosáhne americký trh se solární energií 3 milionů instalací a v roce 2023 4 milionů instalací.
Využívání slunce k získávání energie má starou historii, která sahá až do roku 7 př. n. l., kdy jej lidé poprvé použili k zapalování ohňů. První křemíkové fotovoltaické a solární články schopné přeměnit dostatek sluneční energie na energii pro provoz každodenních elektrických zařízení vyvinuli v roce 1954 Daryl Chapin, Calvin Fuller a Gerald Pearson v Bellových laboratořích. Nejdéle fungující solární elektrárna na světě, Solar Energy Generating Systems (SEGS), začala vyrábět solární energii v komerčním měřítku v 80. letech 20. století v Mohavské poušti.

V dnešní době se výroba solární energie pohybuje od ultralehkých a přenosných solárních nabíječek vhodných pro cestování s batohem na zádech až po rozsáhlé solární provozy, jako je největší solární střecha Amazonu v Coloradu, a od solárních zařízení na univerzitách a školách až po projekty ve veřejném měřítku, jako je 200MW projekt Holstein Solar v Texasu. Vědci odhadují, že se všemi pokroky v solárních technologiích bychom mohli do roku 2050 (nebo dříve) dosáhnout 700% zlepšení výroby energie.

#4 Geotermální

„Ve starém hospodářství se energie vyráběla spalováním něčeho …. Nová ekonomika využívá energii větru, energii pocházející ze Slunce a teplo z nitra samotné Země.“
– Lester R. Brown
Geotermální energie (teplo ze Země) je na 4. místě našeho seznamu nejlepších komerčních obnovitelných zdrojů energie. Horká voda se přirozeně vyskytuje při různých teplotách a v různých hloubkách pod povrchem Země. Do těchto podzemních rezervoárů lze navrtat velmi hluboké vrty o hloubce kilometrů a více, které odčerpávají a přivádějí páru na povrch a využívají ji k různým účelům, včetně výroby elektřiny, vytápění a chlazení a k dalším přímým účelům. V USA se většina geotermálních rezervoárů nachází v západních státech. Největší skupina geotermálních elektráren na světě se nachází v The Geysers, geotermálním poli v severní Kalifornii, které jako přídavný zdroj vody využívá také rekultivovanou odpadní vodu.
První geotermální elektrárna nacházející se v Toskánsku v Itálii byla uvedena do provozu v roce 1904. Vyráběla pouhých 10 kilowattů elektřiny, což stačilo na napájení pěti žárovek. Hlavní výhodou geotermální energie je, že nevyžaduje žádné palivo, takže je imunní vůči výkyvům cen paliva. Kapitálové náklady – především náklady na vrty – však bývají vysoké. S vyhledáváním životaschopných geotermálních zdrojů je také spojeno vysoké finanční riziko.
Budoucnost geotermální energie může být v jejích vedlejších produktech – konkrétně v cenném minerálu lithiu. Lithium je důležitou součástí velkokapacitních bateriových technologií používaných v bateriových systémech skladování energie a v elektrických vozidlech. Aby se vytvořily nové zdroje tohoto vyhledávaného minerálu, financuje stát Kalifornie projekt těžby lithia, který má vytvořit ziskový vedlejší produkt bez emisí ze stávající výroby geotermální energie.

#5 Nově vznikající obnovitelné zdroje energie &Snižování emisí

„Chcete-li najít tajemství vesmíru, přemýšlejte v termínech energie, frekvence a vibrací.“
– Nikola Tesla
Číslo 5 na našem seznamu zahrnuje nově vznikající technologie obnovitelných zdrojů energie a také inovace, které samy o sobě energii striktně nevyrábějí. Místo toho rozšiřují jiné obnovitelné zdroje energie. Mezi „boostery“, jak je budeme nazývat, patří překonání nestálosti obnovitelných zdrojů energie, jako je větrná a solární energie, a snížení nákladů i emisí.

Mezi boostery obnovitelné energie patří:

• Skladování energie – díky zachycení energie vyrobené v jednom okamžiku a jejímu uložení pro použití v jiném okamžiku je skladování energie považováno za klíčový prostředek, který zajistí, že nové zdroje energie nepřijdou nazmar (např, omezení větrné a solární energie, když je v síti příliš mnoho energie) a jsou k dispozici, když zdroje nevyrábějí (např. v noci, když solární panely nezachycují energii ze slunce). Zdaleka nejrychleji rostoucí a nejrozšířenější skladování energie představují bateriové systémy skladování energie (BESS), které ve spojení se solárními a větrnými projekty zvyšují energetickou odolnost a přinášejí významné úspory nákladů. Příklad: projekt bateriového úložiště Notrees o výkonu 36 MW, největší americký projekt bateriového úložiště na větrné farmě. Dalšími systémy skladování energie jsou přečerpávací vodní elektrárny (PSH) a gravitační skladování energie, což je rychle se rozvíjející mechanický systém, který v budoucnu uvidíte mnohem častěji.
• Palivové články a zelený vodík – Palivové články fungují jako baterie, ale nevybíjejí se a nepotřebují dobíjet. Vyrábějí elektřinu a teplo, dokud je k nim dodáváno palivo. Dnes je tímto palivem obvykle vodík vyráběný procesem elektrolýzy vody za použití fosilních paliv. Aby se dosáhlo bezemisního stavu, existuje varianta zdroje paliva zvaná „zelený vodík“, který se vytváří stejným procesem elektrolýzy, ale je poháněn větrem a/nebo sluncem bez emisí. Palivové články se používají k dodávce základní energie na místě.
• Energetická účinnost – Jak se budovy, vozidla a zařízení stávají účinnějšími, spotřebovává se nebo je třeba vyrábět méně energie. Čím méně energie se spotřebuje, tím méně je potřeba vyrábět. Zajištění vysoké úrovně energetické účinnosti sníží potřebu každého zdroje výroby energie.
• Elektrifikace – Jedná se o přeměnu stroje nebo systému na elektrickou energii. Elektrifikace přesouvá energetické potřeby na čistší zdroje energie, od vytápění a chlazení budov až po automobily, autobusy, nákladní automobily, lodě a letadla, a pomáhá tak rychleji dosáhnout nulových čistých emisí. Mnozí poukazují na to, že budoucnost energetiky spočívá v dekarbonizaci a elektrifikaci vozidel. To znamená vše od elektrokol až po obrovské 45tunové sklápěcí a důlní vozy, které jsou velké jako třípatrová kancelářská budova.

Mezi nově vznikající technologie obnovitelné energie, které je třeba sledovat, patří:

• Přílivová energie – obnovitelný zdroj energie získávaný z přílivu a odlivu oceánů. V nejjednodušší podobě se turbíny pod hladinou oceánu otáčejí podle přílivu a odlivu a vyrábějí elektřinu, která je pak podvodními kabely přiváděna zpět na pobřeží. Přílivová energie se vyrábí také pomocí velkých staveb postavených napříč řekou, obvykle v blízkosti jejího ústí do oceánu, které se nazývají přehrady. Vzhledem k tomu, že se zatím nepodařilo rozlousknout, jak omezit negativní dopady na citlivé ekosystémy oceánů a pláží, a náklady jsou stále vysoké, nemají Spojené státy žádné elektrárny na výrobu energie z přílivu a odlivu. Úspěch v Asii a zájem o kombinaci s odsolovacími zařízeními na výrobu pitné sladké vody z mořské vody to však může v nepříliš vzdálené budoucnosti změnit.
• Bioplyn – Bioplyn se vyrábí anaerobním bakteriálním rozkladem živočišných a rostlinných odpadů. Tím se liší od biomasy/biopaliv, které někteří nazývají obnovitelnými, protože paliva jako dřevo nebo cukrová třtina se regenerují, ale byly z tohoto seznamu vynechány, protože jsou v současnosti považovány za zdroje paliv s „vysokým obsahem emisí“. Bakterie nejsou vybíravé. Tyto mikroorganismy požírají zemědělský odpad, hnůj, komunální, odpadní vody, zelený odpad nebo potravinový odpad. Vznikající bioplyn je metan, nazývaný také zemní plyn, který se pak spaluje nebo spaluje za účelem výroby elektřiny. Příkladem může být spolupráce společnosti Duke Energy s mlékárnami na jejím servisním území při přepravě metanu z hnoje prostřednictvím plynovodů do výrobních zařízení. Americké stálice, jako je Connecticut, také věnují značný čas a investice kombinaci solární, větrné a bioplynové energie na skládkách odpadků a jiných „brownfields“, aby zajistily trvalý zdroj výroby energie.
• Sálavá energie – Jako energie přenášená pohybem vln, zejména elektromagnetickým vlněním (např. magnety plus pohyb), může být tato přírodní forma energie získávána přímo z prostředí nebo extrahována z běžné elektřiny metodou zvanou frakcionace. Jeden z prvních bezdrátových telefonů, který byl založen na zářivé energii, vynalezl Nikola Tesla již v roce 1916. Dnes lze využitím zářivé energie ušetřit 99 % nákladů na běžnou elektřinu. Existuje řada pilotů samočinných zařízení, která využívají zářivou energii. Není k tomu zapotřebí žádná elektrárna. Nejvyšší obnovitelná energie je ta, která se děje v samotném zařízení. Zůstaňte s námi!
• Obnovitelné zdroje energie budoucnosti – V laboratořích po celém světě se zkoumá mnoho inovací. Některé z nich, jako například palivo ze vzduchu a exponenciální zlepšení kapacity solárních článků, vypadají velmi slibně. Teprve se ukáže, které budoucí obnovitelné zdroje energie dosáhnou takového rozsahu, bezpečnosti a spolehlivosti, aby mohly zásobovat svět potřebnou elektřinou.

Který obnovitelný zdroj energie je pro vás nejlepší?

I v nejisté době poptávka po čisté energii stále roste. Skutečně skvělou zprávou je, že v posledním desetiletí inovace v oblasti obnovitelných zdrojů energie vystoupily z kategorie „alternativní energie“ a dostaly se do hlavního proudu, protože jsou cenově velmi dostupné, stále spolehlivější a všeobecně dostupné široké veřejnosti. Bude zábavné porovnat seznamy v roce 2030 s tím, jaké jsou nejlepší obnovitelné zdroje energie v roce 2020. Těšíme se, že pro vás tehdy uděláme aktualizaci!“

O obnovitelných zdrojích společnosti Duke Energy

Znalost základů obnovitelné energie, včetně hlavních typů obnovitelné energie, je prvním krokem při vývoji udržitelných energetických řešení pro vaši firmu. Stejně důležité je získat tyto informace z důvěryhodného zdroje, který má zkušenosti s poskytováním služeb a řešení v oblasti obnovitelných zdrojů energie.
Jsme společnost Duke Energy Renewables a spolupracujeme s odborníky na udržitelnost ve velkých společnostech, jako jsou The Home Depot, Sprint a Ball Corporation, abychom do jejich provozu začlenili udržitelná řešení, která přinášejí úspory energie a cílové hodnoty v oblasti snižování emisí uhlíku. Jsme odborníci, kteří vás dovedou k úsporám energie, energetické nezávislosti a jsme tu, abychom vám pomohli.