10 тенденций и инноваций в области возобновляемой энергии: 20 действующих стартапов сегодня

Бизнес-журнал представляет обзор 10 основных тенденций в области возобновляемых источников энергии в 2022 году. Перечислены 20 многообещающих мировых стартапов в этой области. Необходимость быстрого перехода к экологически чистой энергии способствует новым разработкам в секторе возобновляемых источников энергии. Компании и отрасли переходят на возобновляемые источники энергии, чтобы сократить выбросы, снизить затраты на энергию и повысить экологичность.

Основные тенденции в секторе возобновляемых источников энергии включают цифровизацию, энергоэффективную интеграцию и решения, позволяющие преодолеть прерывистость производства возобновляемой энергии. По этим причинам использование больших данных, искусственного интеллекта (ИИ) и интернета энергии (IoE) становятся популярными тенденциями в дополнение к инновациям в возобновляемых источниках энергии.

Хотя возобновляемые источники энергии, такие как солнце, ветер и гидроэлектроэнергия, существуют уже давно, последние стремительные инновации делают эти технологии одними из самых перспективных и модных. Более того, они доминируют в отрасли благодаря своим конкурентным преимуществам. Относительно новые области исследований в секторе возобновляемых источников энергии включают энергию из зеленого водорода и водные формы энергии, такие как приливные, волновые и океанические течения.

Инновации в передовой фотовольтаике сосредоточены на технологиях, обеспечивающих более высокую энергоэффективность. Кроме того, использование больших данных и искусственного интеллекта расширяет возможности возобновляемой энергетики, а также позволяет использовать другие приложения, такие как предиктивное обслуживание и интеллектуальное управление.

Распределенные системы хранения энергии (DESS) обеспечивают гибкость и стабилизацию производства возобновляемой энергии. Технологии сетевой интеграции также стабилизируют сеть, контролируя потери при передаче энергии. В результате это приводит к эффективному использованию автономных источников энергии, таких как ветер и гидроэнергия, расположенных далеко от центров спроса.

Косвенно «зеленый» водород аккумулирует энергию, полученную из других возобновляемых источников, а также способствует электрификации. Биоэнергетика продолжает оставаться популярным направлением благодаря своей децентрализованной природе. Для обеспечения безопасности и автоматизации возобновляемых источников энергии энергетические стартапы и масштабные компании широко используют блокчейн и робототехнику, а также другие технологии.

10 главных тенденций и инноваций в 2022 году в области возобновляемых источников энергии (перечислены 20 действующих стартапов):

Передовая фотовольтаика (PV)

Стартап-компании по производству солнечных батарей интегрируют фотоэлектрические системы во все аспекты окружающей нас среды, сводя к минимуму необходимость в дополнительном использовании земли. В результате, интегрированные фотоэлектрические системы, плавучие фотоэлектрические системы и агровольтаика являются логичными изменениями в тенденциях.

Кроме того, стартапы разрабатывают тонкопленочные элементы, чтобы сделать солнечные панели гибкими, экономичными, легкими и экологичными. Для повышения эффективности фотоэлектрических панелей развивающиеся компании разрабатывают технологии концентрации солнечной энергии с помощью зеркал и линз. Инновации в фотоэлектрических материалах, такие как использование перовскита, многократно увеличивают преобразование энергии.

Эти инновации дополняются фотоэлектрическими конструкциями, которые обеспечивают максимальную эффективность и высокую производительность. Вместе эти решения способствуют устойчивости за счет вторичной переработки, минимального использования ресурсов и использования альтернативных материалов.

Стартап Lusoco создает люминесцентные солнечные концентраторы

Голландский стартап Lusoco разрабатывает технологию люминесцентного солнечного концентратора. В нем используются материалы с высоким коэффициентом преломления, такие как стекла и полимеры, а также флуоресцентные чернила для концентрации света на краях, где размещены тонкопленочные солнечные элементы.

Более того, флуоресцентное покрытие излучает свет и в ночное время, обеспечивая самоподдерживающиеся вывески. Это решение позволяет получать энергию, сохраняя при этом эстетику. Таким образом, люминесцентные стекла подходят для использования в автомобилестроении, вывесках и дизайне интерьеров.

Norwegian Crystals производит слитки низкоуглеродистого монокристаллического кремния

Norwegian Crystals — норвежский стартап, который производит слитки низкоуглеродистого монокристаллического кремния для высокопроизводительных фотоэлектрических устройств. Для производства этих слитков предприятие плавит кремний высокой чистоты при высоких температурах по методу Чохральского. Он также производит слитки, легированные галлием, которые увеличивают срок службы солнечных элементов и сокращают количество этапов стабилизации по сравнению с монокристаллическим кремнием.

Благодаря этому компания Norwegian Crystals контролирует углеродный след компонентов солнечных батарей на ультранизком уровне, что позволяет потребителям и предприятиям, учитывающим общую устойчивость производства солнечной энергии.

Искусственный интеллект и большие данные

Энергетическая сеть является одной из самых сложных инфраструктур и требует быстрого принятия решений в режиме реального времени, что позволяет использовать большие данные и алгоритмы искусственного интеллекта для коммунальных предприятий. Помимо сетевой аналитики и управления, приложения ИИ в секторе возобновляемых источников энергии включают прогнозирование энергопотребления и профилактическое обслуживание возобновляемых источников энергии.

Кроме того, он позволяет создавать приложения для Интернета энергии, которые прогнозируют уровень пропускной способности энергосистемы и осуществляют автономную торговлю и ценообразование с учетом времени. Благодаря инновациям в облачных вычислениях виртуальные электростанции (VPP) дополняют выработку электроэнергии коммунальными предприятиями. Кроме того, стартапы используют аналитику данных и машинное обучение для проектирования моделей возобновляемых источников энергии и анализа производительности.

Компания Likewatt позволяет анализировать параметры энергии

Немецкий стартап Likewatt разрабатывает запатентованное программное обеспечение Optiwize , которое обеспечивает анализ параметров энергии с помощью машинного обучения. Optiwize также рассчитывает историческое энергопотребление и выбросы углекислого газа, а также предоставляет функции аудита возобновляемых источников энергии и прогнозирования погоды.

Это позволяет индивидуальным и коллективным потребителям в режиме реального времени наблюдать за структурой потребления. Кроме того, это позволяет производителям электроэнергии гибридизировать различные технологии и оптимизировать распределение нагрузки.

Стартап Resonanz — интеллектуальная торговля энергией

Resonanz — испанский стартап, который обеспечивает автоматизированную интеллектуальную торговлю энергией. Программные инструменты стартапа, rFlow и rMind, интегрируют и управляют данными в режиме реального времени для создания автономных алгоритмических решений.

Интерфейс rDash визуализирует прогноз производства, индикаторы рыночных цен и данные бухгалтерского учета, которые помогают принимать решения. Благодаря этим продуктам стартап позволяет участникам рынка увеличить свою долю устойчивой энергии и в то же время увеличить прибыль.

Распределенные системы хранения энергии

DESS локализует производство и хранение возобновляемой энергии, преодолевая перебои в производстве. Исходя из экономических и других требований, стартапы предлагают широкий спектр аккумуляторных и безбатарейных решений. Например, проточные батареи используют низкую и стабильную энергию, тогда как твердотельные батареи более легкие и обеспечивают высокую плотность энергии.

Для приложений, требующих большого количества энергии за короткий период времени, также используются конденсаторы и суперконденсаторы. Из-за проблем и опасений, связанных с разрядкой, безопасностью и загрязнением окружающей среды, стартапы разрабатывают альтернативные варианты хранения энергии без батарей, такие как технологии гидроперекачки и сжатого воздуха. С другой стороны, избыточная энергия преобразуется в другие формы энергии, такие как тепло или метан, для хранения и повторного преобразования с помощью технологии Power-to-X (P2X).

Стартап Green-Y Energy создает механическое накопление энергии

Швейцарский стартап Green-Y Energy разрабатывает технологию хранения энергии на сжатом воздухе. За счет увеличения плотности энергии при одновременном удвоении отвода тепла и холода запуск снижает необходимый объем накопителя, а также обеспечивает тепловую энергию и охлаждение для бытового использования.

Этот процесс также является экологически безопасным, поскольку единственными рабочими жидкостями являются вода и воздух. Кроме того, этот сжатый воздух хранится в надежных и недорогих промышленных емкостях под давлением. Это, следовательно, позволяет менеджерам зданий и домовладельцам интегрировать системы возобновляемой энергии.

MGA Thermal производит материал для хранения тепловой энергии

MGA Thermal — австралийский стартап, который занимается хранением тепловой энергии. Miscibility Gap Alloys, продукт стартапа, имеет фазу плавления и контакт с твердой фазой. При подаче тепла компонент плавящейся фазы накапливает энергию, в то время как компонент твердой фазы быстро распределяет тепло. Полученная модульная блочная структура демонстрирует высокую емкость хранения энергии при постоянной температуре.

Применяемые материалы и защитные блоки пригодны для вторичной переработки, безопасны, доступны по цене и просты в использовании. Масштабный потенциал хранения энергии этого решения позволяет коммунальным предприятиям, работающим на возобновляемых источниках энергии, обеспечивать непрерывное электроснабжение даже в часы пик.

Гидроэнергетика

Гидроэнергия — это энергия, получаемая от движущейся воды. В отличие от солнечной и ветровой, гидроэнергетика предсказуема и, следовательно, более надежна. Кроме того, плотины гидроэлектростанций, а также энергия океана, получаемая от приливов, течений и волн, обладают высокой плотностью энергии, снижая при этом зависимость от традиционных источников.

Инновации в этих возобновляемых источниках сосредоточены на преобразователях энергии и улучшении компонентов для более эффективного сбора энергии. В рамках гидроэнергетики небольшие плотины гидроэлектростанций и приливные плотины позволяют децентрализовать производство энергии. Преобразование тепловой энергии океана (OETC) использует энергию за счет теплового градиента, создаваемого между поверхностью и глубокой водой. Немногие стартапы также преобразуют градиент солености, образовавшийся из-за разницы осмотического давления между морской водой и рекой, в полезную энергию.

Стартап Seabased создает модульный преобразователь волновой энергии

Seabased — это ирландский стартап, разрабатывающий модульные преобразователи энергии волн (WEC). Эти WEC представляют собой буи на поверхности, соединенные с линейными генераторами расположенными на морском дне. Движущиеся волны передают энергию буям, тем самым вырабатывая электроэнергию. Запатентованное распределительное устройство компании преобразует энергию в электричество для использования в сети.

Технологии WEC могут выдерживать суровые морские условия, что позволяет гибко расширять волновой парк с высокой эффективностью. Таким образом, решения Seabased позволяют оффшорным энергетическим компаниям и местным прибрежным общинам генерировать энергию волн в качестве альтернативы или гибридной энергии ветра.

Компания Green Energy Development (GED) разрабатывает микротурбины

Иранский стартап GED Company проектирует и создает микротурбины для распределенной выработки гидроэлектроэнергии из водных потоков, таких как каналы и реки. Плавающая барабанная турбина (FDT) компании состоит из водяного колеса с нижним отверстием, которое плавает на водном потоке с помощью плавучих полозьев и закреплено тросами или шарнирными рычагами. В результате вращения FDT по течению вырабатывается электроэнергия. Это решение является недорогим, эффективным и обеспечивает надежную распределенную генерацию для электрификации в отдаленных и слаборазвитых районах.

Энергия ветра

Несмотря на то, что ветроэнергетика является одним из старейших источников энергии, быстро развивающийся характер ветроэнергетики делает его одной из основных тенденций. Стартапы разрабатывают морские и воздушные ветряные турбины, чтобы снизить спрос на наземную ветроэнергетику.

Инновации в этой области часто объединяются с другими источниками энергии, такими как плавающие ветряные турбины, солнечная энергия или энергия приливов и отливов. Для дальнейшего повышения эффективности аэродинамические конструкции лопастей постоянно совершенствуются. Стартапы также разрабатывают эффективные генераторы и турбины для высокого преобразования энергии. Экологичность материала лопастей — одна из проблем, стоящих сегодня перед отраслью. Чтобы решить эту проблему, стартапы создают безлопастные технологии и перерабатываемые термопластические материалы для производства лопастей.

Стартап Hydro Wind Energy создает гибридную гидро-ветровую систему

Компания Hydro Wind Energy, базирующаяся в ОАЭ, Великобритании и США, предоставляет гибридную энергетическую систему. Продукт стартапа, OceanHydro , использует морской ветер с высоты птичьего полета с помощью воздушных змеев или ветряных роторов с вертикальной осью. Затем он объединяет энергию ветра, производимую за счет давления подводного океана, для получения дешевой электроэнергии и хранилищ в масштабе сети.

Поскольку подводная энергия доступна по запросу, такое гибридное решение более надежно, чем морские ветроэнергетические системы. Это позволяет энергетическим компаниям поддерживать постоянную и более высокую базовую нагрузку на сеть.

Компания Helicoid повышает качество ветряных лопастей

Helicoid — это американский стартап, который обеспечивает улучшенное качество лопастей при производстве ветряных лопастей. Улучшенная лопасть получается в результате изменений в укладке и вращении листов параллельных волокон, образующих геликоидную структуру.

Такие лопасти обладают повышенной устойчивостью к ударам, эрозии и усталости, а также повышенной прочностью и жесткостью. Таким образом, снижаются затраты на техническое обслуживание и простои, а также предлагаются устойчивые и энергоэффективные лопасти для крупных ветряных мельниц.

Биоэнергетика

Биоэнергетика представляет собой вид возобновляемой энергии, получаемой из источников биомассы. Жидкое биотопливо, качество которого сравнимо с бензином, непосредственно смешивается для использования в транспортных средствах. Для достижения этого качества компании совершенствуют процессы и методы обновления биотоплива.

Большинство процессов преобразования биотоплива, таких как гидротермальное сжижение (HTL), пиролиз, плазменная технология, измельчение и газификация, используют термическое преобразование для получения биотоплива. Кроме того, для удаления серы и азота используются такие методы модернизации, как криогенное, гидратное, на месте и мембранное разделение. Точно так же в процессе ферментации образуется биоэтанол.который легко смешивается с бензином.

Ферментация также способна преобразовывать отходы, пищевые зерна и растения в биоэтанол, тем самым обеспечивая изменчивость исходного сырья. С другой стороны, энергоемкое сырье обеспечивает оптимальное качество топлива. По этой причине стартапы и крупные компании рассматривают исходное сырье из водорослей и микроводорослей для использования в вышеупомянутых процессах конверсии.

Phycobloom производит водорослевое био-масло

Phycobloom — британский стартап, который использует синтетическую биологию для производства био-масла из водорослей. Генно-инженерные водоросли стартапа выделяют это масло в окружающую среду. Поскольку одна и та же партия водорослей используется повторно, это делает процесс быстрым и недорогим.

Учитывая, что для роста водорослям требуется только воздух, вода и солнечный свет, эта технология также замыкает петлю между выбросами парниковых газов и производством топлива. Таким образом, решение стартапа снижает зависимость транспортного сектора от ископаемого топлива.

Bioenzematic Fuel Cells (BeFC) создает биотопливный элемент на бумажной основе

Французский стартап BeFC вырабатывает электроэнергию, используя систему биотопливных элементов на бумажной основе. Система включает угольные электроды, ферменты и микрофлюидики. Ферменты превращают глюкозу и кислород в электричество с помощью миниатюрного бумажного материала. Технология подходит для приложений с низким энергопотреблением, таких как сбор и передача данных с датчиков. Более того, отсутствие пластика и металла делает его устойчивым и нетоксичным видом энергии.

Сетевая интеграция

Технологии сетевой интеграции в первую очередь включают передачу , распределение и стабилизацию возобновляемой энергии. Расширение производства переменной возобновляемой энергии часто происходит далеко от центров спроса, что приводит к потерям при передаче и распределении. Чтобы преодолеть это, используются энергоэффективные сеточные электронные технологии, такие как полупроводники из нитрида галлия (GaN) и карбида кремния (SiC).

Проблема колебаний частоты и напряжения из-за переменного производства возобновляемой энергии решается с помощью решений на основе микроконтроллеров. Несмотря на эти технологии, стабилизация сети представляет собой огромную проблему из-за периодического использования энергии. От транспортного средства к сети (V2G)Технология позволяет стабилизировать сеть в часы пик, в то время как решения от сети к транспортному средству (G2V) используют транспортное средство в качестве единицы хранения. В результате выигрывают как энергетика, так и транспортная отрасль.

Ageto Energy разрабатывает контроллеры для микросети

Ageto Energy — это стартап из США, который производит контроллеры микросетей для координации всех элементов микросети. Контроллер микросети стартапа, ARC , функционирует как мозг для микросети и объединяет различные традиционные и возобновляемые ресурсы, включая инверторы энергии, генераторы, турбины, измерители мощности и отключаемые нагрузки.

ARC заключен в прочный корпус, способный выдерживать экстремальные погодные условия и температуру. Кроме того, он обеспечивает мониторинг и управление микросетью в реальном времени.

Veir разрабатывает высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП)

Американский стартап Veir предлагает высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП). Кабель HTS для запуска работает до десяти раз больше, чем обычный провод, сохраняя при этом сверхпроводимость. Чтобы поддерживать HTS при рабочей температуре, Veir использует испарительное криогенное охлаждение, которое в двадцать раз более эффективно, чем механическое переохлаждение.

Это позволяет производить и передавать крупномасштабную возобновляемую энергию, давая возможность участникам коммунальных предприятий легко переходить на более чистые виды топлива.

Зеленый водород

Водородный газ имеет самую высокую плотность энергии из всех видов топлива и производит почти нулевые выбросы парниковых газов (ПГ). Однако большая часть водорода получается из невозобновляемых источников в виде серого и коричневого водорода. В последнее десятилетие развитие возобновляемых источников энергии и топливных элементов подтолкнуло к переходу на экологически чистый водород.

Будучи более чистым, он также борется с проблемами низкой эффективности преобразования энергии топливных элементов и проблемами транспорта. По этим причинам разработки в области зеленого водорода сосредоточены на улучшении хранения , транспортировки и распределения водорода .

Компания Lavo предлагает зеленый водородно-литиевый гибрид

Австралийский стартап Lavo производит зеленые водородные топливные элементы, которые используют солнечную энергию и воду для производства электроэнергии. Запатентованная стартапом система Lavo Hydrogen Battery System включает резервуар для хранения гидрида металла, в котором хранится водород. Он также содержит литий-ионный аккумулятор для быстрого отклика, что делает его гибридным решением.

Аккумуляторная система долговечна и работает в широком диапазоне температур. В результате он позволяет избежать перебоев в подаче электроэнергии в экстремальных погодных условиях, а также позволяет предприятиям и местным жителям непрерывно хранить энергию в течение нескольких дней.

ElektrikGreen создает экологически чистые автомобили на водородных элементах

ElektrikGreen — это стартап из США, который использует экологически чистый водород для зарядки автомобилей на топливных элементах (FCV). Домашняя заправочная станция стартапа позволяет заряжать FCV, добавляя топливный наполнитель в резервуары для хранения зеленого водорода.

Эта технология объединяет преобразование энергии, накопление энергии, программное обеспечение для прогнозирующего управления, мониторинг и заправку топливом — все в одной простой в установке системе. Система ElektrikGreen также поддерживает интеллектуальные районы, чтобы максимизировать общие выгоды за счет распределенной энергии.

Продвинутая робототехника

Эффективность производства и процессов оказывается серьезным препятствием на пути использования возобновляемых источников энергии. Робототехника обеспечивает точность и оптимальное использование ресурсов для решения этой проблемы. Например, автоматизированные солнечные панели ориентированы на максимальное преобразование энергии. Автоматизация оборудования также ускоряет процессы обслуживания, сокращая при этом потребность в человеческом труде.

Беспилотные инспекции и автоматизированные операции и обслуживание (O&M) на основе робототехники выполняют опасную повторяющуюся работу, тем самым повышая безопасность и производительность. Примером может служить использование беспилотников на основе ультразвуковой визуализации фазированной решетки для быстрого обнаружения внутренних или внешних повреждений на больших ветровых турбинах. Кроме того, дроны позволяют создавать цифровые двойники объектов и 3D-карты с помощью визуализации и расчета данных о рельефе.

Greenleap Robotics разрабатывает роботов для очистки солнечных панелей

Индийский стартап Greenleap Robotics разрабатывает автономного робота-очистителя для солнечных батарей. Робот стартапа Lotus A4000 использует ультрамягкую ткань из микрофибры для удаления пыли и мусора, что обеспечивает безводную уборку. Он также устраняет перекосы между солнечными панелями, что приводит к увеличению дальности очистки.

Его централизованное управление облегчает профилактическое обслуживание и самозарядку робота. Greenleap Robotics позволяет крупным солнечным электростанциям автоматизировать свою трудоемкую работу, имея при этом возможность управлять и контролировать ее удаленно.

SupAirVision обеспечивает диагностику ветряных лопастей с помощью дронов

SupAirVision — французский стартап, предоставляющий услуги по диагностике ветряных лопастей с помощью цифровых технологий. Программные инструменты компании, Sherlock и Volta, используют искусственный интеллект для обнаружения дефектов на лопастях и диагностики молниеотводов лопастей, соответственно.

Другой программный инструмент, Clarity, также обнаруживает структурные дефекты внутри лопасти. Все вместе это обеспечивает точную, безопасную и прецизионную диагностику, сокращая тем самым время простоя ветряных турбин. Технология выгодна для ветряных турбин коммунального масштаба, поскольку предлагает масштабируемые решения по управлению с минимальными требованиями к персоналу.

Блокчейн

Энергетические стартапы используют технологию блокчейн для продвижения надежных доверенных транзакций в секторе возобновляемой энергетики. Например, смарт-контракты продвигают одноранговую торговлю электроэнергией для транзакционной энергии.

Сети уязвимы к киберугрозам, и блокчейн используется для шифрования данных, связанных с эксплуатацией и мониторингом сетей. Благодаря шифрованию данных блокчейн облегчает цифровые транзакции. Поставщики возобновляемых источников энергии также используют преимущества блокчейна для отслеживания цепочки хранения материалов сети. Кроме того, он позволяет регулирующим органам легко получать доступ к данным для соблюдения нормативных требований.

Sitigrid предлагает одноранговую (P2P) торговлю энергией

Британский стартап Sitigrid предлагает P2P-торговлю энергией с использованием S-Chain , своей запатентованной технологии распределенного реестра. Используя смарт-контракты, стартап облегчает торговлю излишками электроэнергии на открытом рынке и ведет учет транзакций.

Он использует ИИ для оптимизации сделок, тем самым максимизируя доход для производителей и минимизируя затраты для потребителей. Базовая архитектура предоставляет местным рынкам эффективную платформу для расчетов и дает возможность энергетическим игрокам агрегировать сетевые услуги.

Tec Blockchain создает энергетическую криптовалюту

Tec Blockchain — это стартап из США, который развертывает энергетическую криптовалюту через блокчейн для стимулирования использования возобновляемых источников энергии. Цифровая транзакция криптовалюты стартапа, токена TEC, связана с системой вознаграждений.

Чем больше людей используют и торгуют возобновляемой энергией с помощью этого токена, тем выше будет автоматическое вознаграждение. Таким образом, система вознаграждений позволяет отраслям и отдельным лицам переходить на распределенную возобновляемую энергию, получая при этом соответствующие стимулы.