Erneuerbare Energien, auch als saubere Energien bezeichnet, werden aus natürlichen Ressourcen gewonnen, die schneller erzeugt und wieder aufgefüllt werden, als sie verbraucht werden – wie Sonne, Wasser und Wind. Die meisten erneuerbaren Energiequellen erzeugen keine Kohlenstoffemissionen und nur minimale Luftschadstoffe. Fossile Brennstoffe (Öl, Kohle und Erdgas) sind hingegen endliche Ressourcen und setzen bei der Verbrennung schädliche Treibhausgasemissionen (THG) frei, darunter Kohlendioxid (CO2) und Methan. Diese gelten weithin als Hauptursachen des Klimawandels und insbesondere der Erderwärmung.
Das Verständnis der verfügbaren Arten erneuerbarer Energiequellen kann ein entscheidender Schritt zur Reduzierung Ihres CO2-Fußabdrucks und für Unternehmen zur Reduzierung der Umweltauswirkungen Ihrer Betriebsabläufe und Lieferkette sein.
Solarenergie hat sich zu einer effizienten, vielseitigen und belastbaren Energiequelle entwickelt. Derzeit gibt es zwei Hauptmethoden zur Erzeugung von Solarenergie: Photovoltaik (PV), die für kleinere Anwendungen eingesetzt wird, und konzentrierende Solarthermie (Concentrating Solar-thermal Power, CSP), die hauptsächlich für Anwendungen im Versorgungs- und Industriebereich eingesetzt wird.
Photovoltaikanlagen, zu denen auch Solarmodule gehören, sind mit einer Reihe einzigartiger Herausforderungen verbunden, darunter Wolkenbewegungen, Wetter, die Lage von Bäumen und vieles mehr. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, werden Solarzellen durch technologische Fortschritte flexibler (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), leichter, einfacher zu installieren, kostengünstiger in der Herstellung und leistungsfähiger, da sie weniger Platz benötigen, um die gleiche Menge (oder mehr) an Solarenergie zu sammeln.
Heute wird Solarenergie in verschiedenen Branchen für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt. Private Haushalte und Unternehmen könnten auf ihren Dächern Solarmodule installieren, um vor Ort Strom zu erzeugen. In größerem Maßstab können Solarparks auf unbebautem Land für industrielle Anwendungen installiert werden, was dazu beiträgt, die Energiekosten zu senken. Rechenzentren, Krankenhäuser, Regierungseinrichtungen und viele weitere Einrichtungen nutzen Solarenergie, um ihren Energiebedarf zu decken.
Die moderne Windturbine wurde 1940 gebaut und die Technologie hat sich seitdem stetig und erheblich weiterentwickelt. Heutige Windkraftanlagen variieren von kleinen Anlagen (für Einfamilienhäuser oder Unternehmen) bis hin zu Anlagen im Versorgungsmaßstab (Offshore-Windparks). Windenergie ist eine kostengünstige Möglichkeit, saubere, nachhaltige Energie in die Stromversorgung zu integrieren. Und was die Auswirkungen auf die Tierwelt betrifft, so schneiden Windkraftprojekte schlechter ab als jede andere Energiequelle.
Obwohl sie für die allgemeine Stromerzeugung genutzt wird, wird die lokale Windkraft auch weiterhin zum Mahlen von Getreide und zum Pumpen von Wasser verwendet. Windenergie kann auch Energie für Ladestationen für Elektrofahrzeuge liefern.
Im September 2022 kündigte das Weiße Haus (Link befindet sich außerhalb von ibm.com) eine Initiative zur Ausweitung der Offshore-Windenergieproduktion in den USA bis 2035 an, bei der schwimmende Großturbinen zum Einsatz kommen sollen, die in tieferem Wasser aufgestellt werden können. Dadurch kann die Produktionskapazität mehr als verdoppelt werden.
Wasser ist die größte Quelle für erneuerbare Energie (Link befindet sich außerhalb von ibm.com). Die Wasserkraft beruht auf der Bewegung von Wasser und ist weltweit der größte Erzeuger von Strom aus erneuerbaren Energiequellen. Sie nutzt die Meeres- und Gezeitenenergie, die Strömung von Flüssen und Bächen, Stauseen und Dämme, um Turbinen zur Stromerzeugung anzutreiben.
Über die Stromerzeugung hinaus nutzen viele Branchen die Wasserkraft für ihre Betriebsabläufe. Im Bergbau wird beispielsweise Wasser an abgelegenen Orten zur Unterstützung der Förderung eingesetzt, und Textil- und Chemieunternehmen können vor Ort Wasserkraftsysteme nutzen, um Prozesse wie Waschen, Fertigung, Sanitäranlagen und vieles mehr mit Strom zu versorgen.
Vor allem die Gezeitenkraft hat noch ungenutztes Potenzial. Derzeit werden mehrere Gezeitenkrafttechnologien erforscht und entwickelt, darunter:
Wasser ist zwar eine reichlich vorhandene natürliche Ressource, kann aber empfindlich auf Umweltveränderungen reagieren. Beispielsweise können nachlassende Winde die Anzahl und Stärke der Wellen beeinflussen und Dürreperioden können den Wasserstand in Stauseen, Bächen und Flüssen senken.
Geothermische Energiesysteme wandeln Wärme aus dem Erdinneren (in Form von heißem Dampf und Kohlenwasserstoffdampf) in Strom um. Der aus geothermischer Energie erzeugte Strom wird branchenübergreifend genutzt. So wird beispielsweise Wärme für landwirtschaftliche Gewächshäuser sowie Heiz- und Kühlenergie für die Fertigung und Lebensmittelverarbeitung bereitgestellt. Auch zum Heizen und Kühlen von Geschäftsgebäuden wie Krankenhäusern und Schulen wird Geothermie eingesetzt. Geothermische Wärmepumpen (Geothermal Heat Pumps, GHPs) werden für kleinere Anwendungen eingesetzt, wie z. B. zur Stromversorgung von Häusern.
Sowohl große Geothermiekraftwerke als auch kleinere GHPs benötigen im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energiequellen eine relativ kleine Fläche. Darüber hinaus stellt der unerschöpfliche Wärmestrom aus dem Erdinneren eine kontinuierlich erneuerbare Energiequelle dar.
Bei der Biomasse werden organische Materialien und Nebenprodukte zur direkten Wärmeerzeugung, zur Erzeugung von Strom und zur Herstellung von Biokraftstoffen wie Biodiesel und Ethanol verwendet. Biokraftstoffe können in Industriekesseln zur Erzeugung von Dampf verwendet werden, der Prozesse antreibt. Sie haben auch das Potenzial, fossile Brennstoffe im Transportsektor zu ersetzen.
Bioenergie bietet eine gleichmäßigere Gesamtenergieerzeugung als Solar- und Windenergie, verursacht aber geringe Treibhausgase. Diese Gase in Kombination mit zusätzlichen Umwelteinflüssen, einschließlich der Nutzung von Abfalldeponien, lassen Zweifel daran aufkommen, wie nachhaltig Biomasseenergie wirklich ist.
Die Kernenergie erfordert das seltene und nicht erneuerbare Mineral Uran, gilt aber dennoch als Energiequelle mit geringen CO2-Emissionen. Die nächste Generation von Kernkraftwerken und Generatoren ist kleiner, vielseitiger und energieeffizienter. Fortgeschrittene kleine modulare Reaktoren (Small Modular Reactors, SMR) variieren in ihrer Größe je nach Bedarf und können für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden, darunter Stromerzeugung, Entsalzung, Heizung und vieles mehr.
Zusammen liefern Kern- und Wasserkraft drei Viertel der kohlenstoffarmen Energie weltweit, aber aufgrund von Sicherheitsbedenken und Betriebskosten wird die Kernenergieerzeugung in den Industrieländern reduziert. Mit minimalen Neuinvestitionen könnte die Stromerzeugung aus Kernenergie bis zum Jahr 2040 um zwei Drittel reduziert werden (Link befindet sich außerhalb von ibm.com).
Wenn Sie wissen, wo und wie Strom erzeugt wird, können Sie die effektivste Strategie für erneuerbare Energien entwickeln. Viele Stromnetze nutzen eine Kombination aus erneuerbarer Energie und fossilen Brennstoffen, um eine stabile Stromversorgung zu gewährleisten. Mikronetze – kleine, unabhängige Netzwerke – sind mit dem Hauptnetz verbunden und nutzen erneuerbare Energie und alternative Energiequellen, um den Lastbedarf auszugleichen. Da Mikronetze eine lokale Versorgung mit größerer Netzstabilität und Resilienz bieten, tragen sie dazu bei, die Wahrscheinlichkeit von Unterbrechungen der Energieversorgung zu verringern.
Es gibt viele Optionen für erneuerbare Energiequellen, sodass Menschen und Unternehmen die beste Option auswählen können, um ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Ob mit einem dezidierten, vor Ort installierten System für erneuerbare Energien, einem Stromnetz, das eine Mischung aus verschiedenen Energiequellen nutzt, oder einem Hybridansatz, der eine Kombination aus beidem nutzt – die Wahl kann auf Bequemlichkeit, Kosteneffizienz oder anderen Faktoren basieren.
Bei IBM stammen 64 % des Energieverbrauchs des Unternehmens in allen globalen Betrieben aus erneuerbaren Quellen. Davon stammen 49 % direkt von Anbietern erneuerbarer Energien und 15 % direkt aus dem Stromnetz. Mehr über den Einfluss von IBM erfahren Sie hier.
Technologien wie künstliche Intelligenz (KI) und Datenanalyse sind der Schlüssel zur Steigerung des Nutzens erneuerbarer Energien. Sie können dazu beitragen, Energietechnologien zu optimieren und zu automatisieren, indem sie beispielsweise maßgeschneiderte Modelle zur Optimierung der Energieversorgung erstellen.
Zum Beispiel sind Daten für Energie- und Versorgungsunternehmen von unschätzbarem Wert. Erkenntnisse über die Leistung und den Zustand der betrieblichen Assets, einschließlich digitaler Assets, sowie über Wartungs-, Reparatur- und Austauschpläne sind entscheidend, um die Stromversorgung am Laufen zu halten. Die Integration von KI kann den Energie- und Versorgungsbetrieb weiter optimieren, indem neue Erkenntnisse gewonnen werden, die die Ursachen von Problemen erforschen und ein Framework für die vorausschauende Wartung aufbauen. Lesen Sie, wie Bruce Power seine Zukunft jetzt mit einer dynamischen EAM-Plattform (Enterprise Asset Management) verwaltet, die mit der IBM® Maximo® Application Suite erstellt wurde.