“I cambiamenti globali nel settore energetico sono inevitabili”: quali soluzioni sono necessarie in questo ambito. Cinque passi verso la digitalizzazione dell'energia Innovazione negli esempi energetici

Allo stesso tempo, però, si registra una domanda per temi di ricerca innovativi e promettenti nel settore energetico. I fattori trainanti sono i programmi nazionali di sostegno agli investimenti, la digitalizzazione dell’industria e la crescita dei mercati esteri per l’energia distribuita.

Ricerca e sviluppo non scientifico

Il primo e ovvio indicatore dell’innovatività di qualsiasi azienda sono le sue spese in ricerca e sviluppo. Dovrebbero riflettere principalmente la necessità delle aziende di soluzioni innovative. Ma in realtà, la quota di questi costi tra gli ingegneri energetici russi non è significativa. Pertanto, Rosseti spende circa 1,0 miliardi di rubli all'anno per l'intero programma di ricerca e sviluppo, RusHydro - 0,4 miliardi di rubli, Inter RAO - 0,2 miliardi di rubli, Gazprom Energoholding - 0,35 miliardi di rubli

In pratica, la maggior parte di questi fondi (fino all'80%) sono di natura applicata e vengono utilizzati per sviluppare linee aggiornate di tipi di apparecchiature attualmente utilizzate e relativi requisiti. Le aziende energetiche commissionano ricerche a team scientifici e di produzione scientifica per creare apparecchiature con funzioni o software specificati secondo una specifica tecnica nota.

La ricerca e sviluppo delle aziende energetiche viene svolta per lo più sulla base di principi scientifici fondamentalmente studiati e di processi tecnologici comprovati. Da un lato, è improbabile che tale ricerca porti lo sviluppo tecnologico a un nuovo livello, ma, dall'altro, influenzerà seriamente il mercato delle apparecchiature, modellando l'attuale panorama tecnico e competitivo dei produttori.

Ad esempio, gli standard tecnologici per la misurazione intelligente dell’elettricità e i corrispondenti requisiti dei principali acquirenti di tali sistemi – società di rete e distribuzione – possono determinare non solo le tecnologie di trasmissione dati preferite (radio, PLC, 4/5G), ma anche i contorni di il futuro mercato della produzione di apparecchiature in un volume annuo di 40-60 miliardi di rubli. un decennio avanti.

È importante che l'iniziatore di un lavoro specifico possa essere sia l'azienda energetica che lo stesso sviluppatore della soluzione promettente. Il cliente, interessato a lanciare un nuovo dispositivo in esercizio commerciale, determina il budget di ricerca e sviluppo ed esegue le necessarie procedure di approvvigionamento.

Innovazione integrata verticalmente

Per aziende come Rosatom State Corporation, che è un complesso di imprese di energia nucleare verticalmente integrate, i costi di ricerca e sviluppo raggiungono il 4,5% dei ricavi (circa 40 miliardi di rubli all’anno) e diventano uno strumento standard per finanziare attività di ricerca e sviluppo specifiche del settore all’interno del corporazione statale, istituzioni.

Allo stesso tempo, Rosatom cerca in gran parte risorse per sviluppi innovativi nel bilancio federale: chiede ad esempio 200 miliardi di rubli. nel programma nazionale “Sviluppo della scienza, dell’ingegneria e della tecnologia nucleare” attualmente in fase di sviluppo. I fondi dovrebbero andare principalmente allo sviluppo di un nuovo tipo di reattore: i neutroni veloci.

Le spese di ricerca e sviluppo di Rosatom, a differenza di altre società energetiche russe, sono paragonabili in termini assoluti a quelle dei leader energetici stranieri. L'EDF francese spende lo 0,9% delle entrate nella ricerca, la spagnola Iberdrola lo 0,8%, la svedese Vattenfall lo 0,5%, la canadese HydroQuebec lo 0,9%. Va notato che molte di queste società gestiscono attività energetiche ampiamente diversificate e la maggior parte è controllata dai governi nazionali. Ciò significa che la spesa per lo sviluppo scientifico e tecnologico va di pari passo con le priorità del governo.

Va notato che tra i leader globali dell'innovazione nel settore energetico non esistono praticamente società esclusivamente di rete o, ad esempio, di generazione. La maggior parte delle aziende energetiche e di combustibili nel mondo che investono pesantemente in ricerca e sviluppo sono grandi strutture integrate verticalmente o operano in settori con potenziale di esportazione, come la produzione di petrolio e gas.

I programmi nazionali come motore della R&S

Oggi nel settore dell'energia elettrica, le aziende che operano nel campo delle energie rinnovabili spendono di più in scienze applicate al mondo. Si tratta, ad esempio, della canadese Canadian Solar, dell'americana First Solar, della cinese Guodian Technology, della danese Vestas, della spagnola Siemens Gamesa e altre. Sono impegnati nella costruzione e nella gestione di impianti solari o eolici richiesti nell'ambito dei programmi nazionali di sviluppo energetico.

Anche i leader nazionali nei segmenti dei parchi eolici e delle centrali solari - Hevel, Solar Systems, NovaWind - hanno l'ambizione di entrare in queste liste, che sono attualmente focalizzate sull'implementazione della prima fase del programma di sostegno alle energie rinnovabili da 5,5 GW in Russia.

Potrebbero inoltre rendersi necessari ingenti investimenti in ricerca e sviluppo nell’ambito del piano di ammodernamento delle centrali termoelettriche approvato dal governo russo. Per aumentare l’efficienza del carburante delle centrali elettriche, è necessaria una produzione nazionale unica di turbine a gas ad alta potenza e dei loro componenti. Il compito è davvero ambizioso: ad esempio, al produttore italiano Ansaldo ci sono voluti 14 anni (dal 1991 al 2005) per ottenere l'indipendenza tecnologica dalle turbine a gas Siemens. Sia Power Machines che Rostec sono in lizza per questo mercato, anche se per molti versi fanno affidamento sui sussidi governativi.

Scienza regolamentata

Pertanto, il finanziamento della ricerca e sviluppo in relazione a tecnologie innovative per la Russia - nelle energie rinnovabili e nel ciclo combinato - diventa possibile grazie a decisioni normative. Il governo ha lanciato meccanismi per sostenere le energie rinnovabili e l'ammodernamento delle centrali termoelettriche, consentendo l'uso di apparecchiature prodotte solo in Russia. La fonte per finanziare sia la costruzione che la ricerca e sviluppo sarà in definitiva costituita dai pagamenti aggiuntivi dei consumatori raccolti sul mercato all’ingrosso dell’elettricità.

Senza tali misure per stimolare gli investimenti, le società energetiche sono costrette a esistere con rigide restrizioni tariffarie, senza risorse e incentivi per gli investimenti nello sviluppo. Inoltre, la maggior parte dei processi aziendali sono regolati da una gamma quasi completa di requisiti di settore. Questi includono standard per le attrezzature utilizzate, requisiti di sicurezza, standard di progettazione degli impianti, requisiti per la riparazione e la manutenzione degli asset produttivi, restrizioni antitrust nel lavorare con consumatori e fornitori, standard per lo scambio obbligatorio di informazioni con i regolatori e le infrastrutture di mercato.

Tutti questi fattori non creano un ambiente favorevole allo sviluppo innovativo e agli investimenti nelle nuove tecnologie. Le aziende limitano i costi alle esigenze prioritarie e agli investimenti di capitale per preservare la durata delle apparecchiature.

Impresa statale

Non sorprende che, in condizioni di regolamentazione tariffaria e di stretto controllo del settore, l'innovazione debba essere stimolata artificialmente a livello di legislazione o di ordini governativi speciali.

Nel 2017, il presidente russo ha incaricato le più grandi società statali: Rostec, Roscosmos, Rosatom, United Aircraft Corporation e United Shipbuilding Corporation di creare i propri fondi di rischio.

Tra le società energetiche presenti in questa lista, finora solo Rosatom ha lanciato un fondo del valore di 3 miliardi di rubli, ma questo strumento è molto importante e necessario all'industria. L'investimento di rischio consente all'azienda cliente, con una piccola quota nel capitale dello sviluppatore di un prodotto promettente, di selezionare e controllare i progetti più importanti. Il team fondatore mantiene il controllo del progetto e rimane interessato all'implementazione commerciale della tecnologia.

Finora questo mercato in Russia è piuttosto piccolo e ammonta a circa 20 miliardi di rubli. all’anno, manifestandosi principalmente nei settori dell’informatica, dei trasporti e della finanza. È ovvio che le aziende statali, anche con pochi sforzi, possono cambiare seriamente gli equilibri di potere creando una nuova infrastruttura per la ricerca e la selezione dei progetti.

Se raggiungi, allora velocemente

Nonostante tutte le barriere, esistono aree promettenti per la ricerca nel settore energetico. Queste sono le tecnologie già citate delle fonti energetiche rinnovabili e delle turbine a gas ad alta potenza, delle tecnologie delle celle a combustibile e dei sistemi di stoccaggio dell'energia. È importante che questi sviluppi abbiano anche un potenziale di esportazione.

Una delle esigenze di innovazione più urgenti del settore è la digitalizzazione dell’energia. In questo momento, gli ingegneri energetici hanno bisogno dello sviluppo di software domestico per la gestione delle reti elettriche e dei sistemi di microenergia, sistemi di sicurezza delle informazioni per infrastrutture critiche, tecnologie di analisi dei dati e analisi predittive.

Ma per ora lo sviluppo dell’innovazione vive nella logica di un modello di “catch up”, che non è affatto nuovo per il nostro Paese. E se consideriamo separatamente i settori, gli sforzi compiuti appaiono molto modesti. Pertanto, il mercato globale dei dispositivi di accumulo dell’energia elettrochimica raddoppia ogni anno e si avvicinerà agli 8 miliardi di dollari nel 2019. Le iniziative nazionali in quest’area estremamente promettente e “calda” si sono finora limitate a mappe stradali e ad una piacevole ricerca di siti per progetti pilota. Anche se è proprio questo mercato, che ha un serio potenziale di esportazione, che sembra più attraente per la ricerca e il lancio di una produzione innovativa.

Ma indipendentemente dal tipo di finanziamento dell'innovazione di cui stiamo parlando: ordini governativi, appalti aziendali o attrazione di un investitore di venture capital, l'iniziatore della ricerca e sviluppo può sempre essere lo sviluppatore di una soluzione promettente. Ciò significa che il futuro tecnologico dell’energia russa e la sua competitività sulla scena mondiale sono nelle mani comuni dello Stato, delle società energetiche da esso controllate e di gruppi scientifici proattivi.

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Innovazione energetica

Negli anni '90 del secolo scorso, praticamente non furono stanziati fondi per lo sviluppo delle capacità energetiche esistenti e dei nuovi sviluppi. Forse allora la situazione non era particolarmente critica: con il calo della produzione il livello dei consumi energetici è diminuito notevolmente. Nel nuovo millennio tutto è cambiato. L’industria in via di sviluppo richiede l’introduzione di sempre nuove capacità, il consumo di energia è in crescita e il livello di usura di molte stazioni esistenti impone la necessità di una rapida modernizzazione. Allo stesso tempo, è possibile prendere come base i migliori esempi mondiali di sviluppi tecnologici, studiare e analizzare l'esperienza straniera nello sviluppo di fonti di carburante rinnovabili. E inizia anche a creare nuove tecnologie che non hanno ancora analoghi al mondo.

Ad esempio, l’annoso problema dello sviluppo della produzione di carbone. È giunto il momento di modernizzare le centrali elettriche a carbone costruite in epoca sovietica. Diversi anni fa è stata proposta una tecnologia per convertire le unità di potenza in modo che funzionino con parametri di vapore supercritici. Gli scienziati stanno discutendo il prossimo passo: lavorare sui parametri del vapore super-supercritico. Ma né l’una né l’altra tecnologia sono ancora state introdotte nella produzione industriale. Inoltre, in quanto tale, non esiste risposta alla domanda su quanto sia commercialmente attraente. Finora questi problemi non sono stati risolti a causa degli enormi costi di ricerca e sviluppo, che nessuna azienda può permettersi. Ma il tempo ci costringe a cercare sempre più modi per risolvere il problema dell'ulteriore sviluppo delle centrali a carbone, che stanno diventando sempre più usurate. Di conseguenza, le aziende elettriche si stanno avvicinando alla comprensione che tali sfide devono essere affrontate insieme, perché in questo caso i costi di ricerca e sviluppo saranno suddivisi tra un ampio numero di aziende, così come i numerosi rischi che inevitabilmente accompagnano qualsiasi processo di sviluppando le tecnologie più recenti.

Oggi sono note le seguenti tipologie di energie innovative:

Impianti per il riscaldamento di liquidi - generatori di calore a vortice(ci sono altri nomi per queste impostazioni). Il liquido viene pompato da una pompa elettrica attraverso una struttura di tubi collegati in un certo modo e riscaldati a 90 gradi. Questi generatori di calore sono stati a lungo utilizzati per il riscaldamento degli ambienti, ma non esiste una teoria generalmente accettata sui processi che portano al riscaldamento del liquido. Esistono progetti in cui cercano di utilizzare l'aria come fluido di lavoro.

"Fusione nucleare fredda". Dalla fine degli anni ’80 sono stati fatti tentativi per estrarre energia nucleare senza l’uso di temperature ultra elevate. Recentemente, gli ingegneri italiani hanno annunciato di essere riusciti in un simile tentativo, anche se si sono rifiutati di chiamarla fusione nucleare fredda. Ma il punto è che nel loro catalizzatore l'energia si ottiene come risultato della fusione dei nuclei degli elementi chimici. L'installazione è pronta per l'uso pratico.

Amplificatore di potenza magneto-meccanico. Secondo gli autori di questa invenzione riescono a sfruttare il campo magnetico terrestre per aumentare la velocità di rotazione di un generatore o di un motore elettrico. Ciò aumenta la quantità di elettricità ricevuta dal generatore o riduce il consumo di energia del motore elettrico dalla rete. Tali dispositivi sono allo stadio di campioni semi-industriali.

Riscaldatori a induzione. Il riscaldamento a induzione utilizzando l'elettricità è stato utilizzato nell'industria per molto tempo, ma questo processo è stato migliorato. Ora una caldaia elettrica a induzione fornisce più energia termica a parità di consumo energetico. La caldaia elettrica proposta, grazie al miglioramento, avrà costi di esercizio a livello delle caldaie a gas.

Motori senza emissioni di massa. Campioni di laboratorio di tali motori che non consumano carburante vengono dimostrati presso uno degli istituti di ricerca spaziale (Istituto di ricerca sui sistemi spaziali). È stato condotto un esperimento con un tale motore su un satellite. Le prospettive in questa direzione non sono ancora chiare.

Generatori di elettricità al plasma. Da molto tempo vengono condotti esperimenti con vari progetti, principalmente a livello di laboratorio.

Circuiti chiusi tesi. Secondo gli entusiasti di questo approccio, esistono schemi cinematici la cui implementazione consente di estrarre ulteriore energia. Sono state dimostrate le capacità di tali schemi nella progettazione di mulini per la macinazione di materiali polimerici di scarto. Il consumo energetico per la macinazione in questi mulini è inferiore rispetto ai mulini di concezione tradizionale.

Centrali elettriche basate sulla superconduttività dinamica. Gli sviluppatori di questi potenziali generatori di elettricità affermano che a una certa velocità di rotazione dei dischi si verifica l'effetto della superconduttività dinamica della corrente, che consente la generazione di potenti campi magnetici. E questi campi possono già essere utilizzati per generare elettricità. Durante gli esperimenti è stata accumulata una grande quantità di informazioni su effetti fisici insoliti. È possibile non solo generare energia, ma anche creare un motore per veicoli. Questa direzione sembra essere una delle più promettenti nel nuovo settore energetico.

Generazione di energia atmosferica, combina vari metodi e progetti per ottenere energia elettrica accumulata nell'atmosfera. Il modo più ovvio è catturare la colossale energia dei fulmini. Quest’area della nuova energia ha un potenziale considerevole.

L'elenco fornito di studi, indicazioni e installazioni già pronte non è esaustivo. Tuttavia, ci consente di concludere che la società può iniziare a realizzare grandi progetti nel settore energetico innovativo al fine di creare e sviluppare tecnologie di generazione di energia fondamentalmente nuove. Grazie a ciò si creeranno condizioni importanti per uscire dallo stallo, sia nel settore energetico che nell’intera economia. reattore energetico autonomo innovativo

Nel 2010, lo scienziato brasiliano Fernando Galembekk ha fatto una dichiarazione sensazionale sulle possibilità di generare elettricità atmosferica. Secondo gli sviluppi del suo gruppo dell’Università di Campinas a San Paolo, minuscole cariche possono essere raccolte dall’aria umida. I test hanno dimostrato che alcuni metalli possono essere utilizzati per raccogliere le cariche, il che in futuro aprirà grandi opportunità per la produzione di elettricità nelle regioni con un clima umido. Si ritiene che il miglioramento di questa tecnologia fornirà all’umanità un’altra fonte di energia rinnovabile.

E-Cat e fusione fredda. L'invenzione di Andrea Rossi del reattore autonomo E-Cat inaugura un'era di rivoluzione energetica. La dimostrazione di un impianto funzionante e finito fa sperare nell'avvio della produzione in serie dei dispositivi.

Alla fine di ottobre 2011, un gruppo di scienziati italiani guidati da Andrea Rossi ha presentato e testato a Bologna un rivoluzionario reattore autonomo, una fonte di “calore gratuito” - un “catalizzatore energetico” (E-Cat). Il suo principio di funzionamento si basa sull'uso di nichel e idrogeno come combustibile, durante l'interazione del quale viene rilasciata energia termica e si forma il rame. Il funzionamento del dispositivo si basa su reazioni nucleari a bassa energia (LENR). I creatori sottolineano: il reattore fornisce la produzione di energia assolutamente pulita, la cui quantità non è limitata. La sua produzione è possibile su scala industriale e si prevede che gli impianti stessi verranno affittati.

La produzione dei generatori Rossi inizierà probabilmente negli USA. Si presume che il prezzo di un E-Cat “domestico” sarà di 400-500 dollari, il che non dovrebbe impedire all’invenzione di ammortizzarsi in un solo anno. Ricaricare i generatori e mantenerli non sarà costoso. A differenza dei generatori autonomi per l’industria, le unità “domestiche” economiche non possono essere convertite per uso industriale. L'interesse del mondo per l'opera dello scienziato italiano è in aumento.

Per molto tempo l’economia mondiale ha resistito senza innovazioni nel settore energetico. I progressi nel campo dell’informazione negli anni ’70 e 2000 si sono combinati con la stagnazione nel campo dell’energia. Le cosiddette “fonti alternative” non hanno creato un vero sostituto della combustione dei combustibili idrocarburici. I biocarburanti, i generatori eolici e solari non hanno messo a repentaglio la vecchia energia.

I nuovi generatori consentiranno alle imprese e ai cittadini di procurarsi autonomamente elettricità a basso costo. Parte integrante della crisi economica globale è la crisi energetica, espressa nell’aumento dei prezzi delle principali risorse energetiche, petrolio e gas. Una forte riduzione del costo dell'energia elettrica è una delle condizioni necessarie per superare la crisi e avviare una nuova ripresa dell'economia. E prima sarà completato, prima avrà luogo un ulteriore progresso scientifico, culturale, sociale, politico ed economico dell’umanità.

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Nei prossimi decenni il mondo consumerà molta più energia di oggi. In definitiva, ovunque aumenti la necessità di energia affidabile e conveniente, le persone potranno godere di uno standard di vita più elevato.

Questo è positivo in un certo senso!

Ma allo stesso tempo, nel mondo esiste un’enorme popolazione che non ha nemmeno accesso alla maggior parte dei servizi energetici di base. Non solo, ma anche il cambiamento climatico rimane una delle principali preoccupazioni.

Questo problema ha dato origine alla necessità di sviluppare alcune innovazioni che possano aiutare a coesistere e a soddisfare la crescente necessità delle persone di contribuire al controllo del clima.

Innovazione energetica

L’energia è primaria e viene utilizzata ovunque: le scuole e le aree commerciali continuano a funzionare, le luci delle città continuano a brillare, i veicoli continuano a muoversi.

Data l’urgente necessità del mondo, la cosa principale è trasformare il suo sistema energetico. Dirigere il vettore dello sviluppo verso lo sviluppo e l’implementazione di tecnologie con emissioni di carbonio basse o pari a zero.

I paesi sviluppati come gli Stati Uniti e l’Europa sono già disposti a modificare i loro modelli di consumo iniziali per concentrarsi sull’energia pulita, ma i paesi in via di sviluppo non potranno permettersi di pagare il premio richiesto per questo metodo.

Il motivo è semplice: le moderne tecnologie energetiche pulite come l’energia eolica, solare, i veicoli elettrici, le reti intelligenti e lo stoccaggio dell’energia sono più costose. Quindi, deve esserci un modo per rendere queste fonti di energia rinnovabile disponibili al mondo in modo tale da soddisfare le loro crescenti esigenze, ma senza bruciare un buco nelle loro tasche.

A tal fine sono emerse diverse tendenze che possono consentire ai paesi di adottare soluzioni energetiche sostenibili in modo tale da rivelarsi addirittura un risparmio energetico.

Principali tendenze dell’innovazione energetica nel 2019

L’innovazione in tutto, dallo stoccaggio dell’energia, alle reti intelligenti e alle tecnologie di generazione di energia avrà un impatto su ogni settore.

Lo stoccaggio dell’energia contribuirà alla sostenibilità dell’energia eolica e solare, due fonti energetiche proibitivamente costose a causa dei costi associati alle batterie che immagazzinano l’energia generata.

La presenza di reti intelligenti regolerà il flusso di energia in tutta la città o regione.

Lo sviluppo della produzione di elettricità aumenterà l’efficienza sfruttando al tempo stesso in modo ottimale i combustibili fossili e altre fonti di energia rinnovabile.

Di seguito sono elencate le tendenze che possiamo aspettarci non solo per risparmiare energia, ma anche per soddisfare il crescente fabbisogno energetico mondiale.

1. Stoccaggio energetico innovativo

Puoi bilanciare molto bene l’offerta e la domanda di energia se hai abbastanza energia immagazzinata. In effetti, questa è la chiave per risolvere i problemi insostenibili delle energie rinnovabili.

Che ne dici di abbinare un sistema di accumulo energetico ad una fonte rinnovabile? Ciò può fornire un'alimentazione fluida e stabile anche quando il tempo non è favorevole alla produzione di energia.

Come affermato in precedenza, le batterie sono una buona opzione per lo stoccaggio dell’energia, ma, a causa della loro natura costosa, possiamo aspettarci miglioramenti in altre tecnologie di stoccaggio dell’energia che potrebbero renderle non solo praticabili, ma anche immediatamente disponibili.

Si prevede che le nuove tecnologie emergenti avranno come componente principale lo stoccaggio dell’energia. Di conseguenza, tutti i tipi di soluzioni di stoccaggio, compresa l’energia domestica e i servizi pubblici, diventeranno competitivi anche in termini di costi, superando in definitiva i vantaggi delle fonti energetiche tradizionali.

Questa significativa innovazione nello stoccaggio dell’energia è già iniziata nell’isola caraibica di Barbados. Qui, le vecchie batterie dei veicoli elettrici vengono riutilizzate per fornire accumulo di energia nella rete per prolungarne la normale durata.

2. Il potere dell'intelligenza artificiale nelle microreti

L’aspetto migliore delle microreti è che sono reti elettriche locali che possono funzionare in entrambe le direzioni, liberamente o anche rimanendo connesse alla rete convenzionale più grande. Queste reti non solo risparmiano energia, ma garantiscono anche indipendenza energetica, efficienza e protezione in caso di eventi imprevisti.

Bene, probabilmente hai sentito parlare dell'intelligenza artificiale, cioè dell'intelligenza artificiale, una delle innovazioni tecnologiche più popolari del nostro tempo. Sfruttando le capacità di apprendimento automatico dell'intelligenza artificiale attraverso i controller della microrete, puoi promuovere miglioramenti operativi sperimentando al contempo un adattamento continuo.

Questa tecnica si sta diffondendo ovunque. Insieme al WorleyParsons Group, una società tecnologica di San Diego (USA) chiamata XENDEE ha sviluppato strumenti avanzati per la progettazione di microreti. Questo toolkit mira a fornire soluzioni chiavi in ​​mano in tempi e costi inferiori del 90% rispetto ad altri metodi tradizionali.

3. Blockchain e IoT possono funzionare a favore dei sistemi energetici

Al giorno d'oggi la Blockchain non si limita solo alla criptovaluta. Viene utilizzato in una varietà di settori e il mercato energetico non è diverso. Se non hai idea di cosa sia una blockchain, in termini semplici si tratta di un registro distribuito che registra tutte le transazioni attraverso una rete peer-to-peer.

La parte migliore dell’utilizzo della tecnologia blockchain è che è imperitura.

Pertanto, l’uso di tali tecnologie nel sistema energetico può eliminare la necessità di intermediari per i fornitori di energia elettrica. Ciò, a sua volta, non solo risolverà i problemi di una distribuzione inefficiente e disomogenea dell’energia, ma darà anche a te, consumatore finale, l’opportunità di commerciare direttamente l’energia.

L’interfacciamento di questo registro distribuito con i dispositivi di uso quotidiano utilizzati per ricevere e trasmettere informazioni, oggi noto come Internet delle cose (IoT), potrebbe avere un impatto significativo sui sistemi energetici.

Brooklyn Microgrid ha già iniziato a utilizzare queste tecnologie e si ritiene che le giuste applicazioni porteranno al successo e questa tecnologia inizierà ad essere adottata su scala più ampia.

4. Rapporto di rete con riduzione dei costi

Se l’energia alternativa ha il potenziale per generare elettricità a un livello di costi e prestazioni pari o inferiore a quello dei metodi tradizionali, si verifica la parità di rete. Questa è l’attuale situazione solare ed eolica.

Hanno raggiunto la parità sia nel prezzo che nelle prestazioni. Innanzitutto, il sostegno alle nuove tecnologie dà loro letteralmente un vantaggio competitivo rispetto ad altre fonti energetiche.

In poche parole, le fonti energetiche rinnovabili stanno diventando efficienti e auto-ottimizzanti soprattutto grazie a tecnologie innovative come blockchain e intelligenza artificiale. Un tempo era impossibile integrare l’energia nella rete, oggi non è più la stessa cosa.

Queste tecnologie forniscono un contributo significativo al rafforzamento dell’affidabilità e della flessibilità del sistema energetico.

L’energia solare ed eolica sono certamente efficienti ed economicamente vantaggiose e, con queste tecnologie emergenti, possiamo aspettarci che le fonti di energia rinnovabile siano le preferite in assoluto.

5. Transizione verso fonti energetiche rinnovabili da combustibili fossili

Per limitare l’aumento delle temperature globali, un numero crescente di paesi sta proponendo obiettivi di riduzione delle emissioni insieme a piani d’azione per il clima.

Man mano che il mondo diventa consapevole del loro impatto sul cambiamento climatico, possiamo aspettarci un passaggio dai combustibili fossili alle fonti di energia rinnovabile nel prossimo futuro.

6. Promuovere l'accesso all'energia nei paesi in via di sviluppo

Quando si parla di nuove innovazioni e tecnologie, è anche importante ricordare che gran parte della popolazione mondiale non ha alcun accesso all’energia. Il nostro obiettivo non dovrebbe essere solo quello di trovare modi innovativi per consumare energia, ma anche di affrontare le sfide dello sviluppo globale che includono la garanzia della disponibilità di energia in ogni angolo del mondo dove esiste prova dell’esistenza umana.

Per raggiungere questo obiettivo, possiamo creare microreti a livello comunitario, poiché possono fornire un modo economicamente vantaggioso per fornire elettricità affidabile e a basso costo in un’area del mondo dove non c’è elettricità. Dopotutto, anche i paesi in via di sviluppo hanno il diritto di sperimentare i benefici del progresso tecnologico.

Pertanto, fornire loro sistemi energetici puliti, modulari e rinnovabili deve essere in prima linea nei nostri sviluppi.

7. Migliore gestione energetica

È un dato di fatto che la domanda di energia non diminuirà mai, anzi, aumenterà sicuramente con l'aumento del tenore di vita. Quindi, considerando questa situazione, sarebbe saggio che i leader del settore, i produttori e i tradizionali leader della gestione energetica si riunissero per stabilire alcuni nuovi standard che possano aiutare a migliorare la gestione energetica.

Gruppi internazionali come la Banca Mondiale e SEforALL stanno sviluppando nuove tecnologie di risparmio energetico che diventeranno la base per il futuro accesso ai paesi in via di sviluppo. Una volta che gli indicatori di costi e prestazioni inizieranno a migliorare, possiamo aspettarci che le fonti rinnovabili vengano sempre più utilizzate in tutto il mondo.

Bibliografia:

1. Volkova I. O., Gitelman L. D., Kozhevnikov M. V. Innovazioni nel settore dell'energia elettrica: un libro di testo. M.: Casa editrice “Economia”, 2015.
2. Goncharenko A.A., Grasmik K.I. Innovazioni nel settore energetico e cooperazione con le università: M.: Casa editrice "Bulletin of Omsk University", 2012.
3. Rogozina V.V., Ivanova N.G. Tendenze nello sviluppo innovativo dell’industria elettrica russa: M.: Casa editrice “Advances in Chemistry and Chemical Technology”, 2017.

Nel settore dell'energia elettrica un percorso innovativo di sviluppo è una necessità oggettiva. Senza i moderni sistemi IT è sempre più difficile risolvere i problemi dello sviluppo industriale oggi e in futuro diventerà completamente impossibile.

Secondo le stime del Centro per la ricerca strategica della Federazione Russa (CSR), la struttura tecnologica nel settore dell'energia elettrica ha attualmente raggiunto il limite della sua efficacia. Nei prossimi cinque anni la digitalizzazione diventerà una necessità assoluta nei settori in cui sono poste crescenti esigenze in termini di disponibilità, affidabilità e qualità dell’approvvigionamento energetico.

Le soluzioni digitali nel settore dell'energia elettrica consentono sia di ottimizzare l'uso delle infrastrutture esistenti, sia di includere nel processo di generazione e distribuzione i più recenti sistemi di accumulo dell'energia, soluzioni a consumo controllato, nonché sistemi utilizzati per organizzare i servizi energetici in prossimità di consumatori e basati sull'infrastruttura delle reti di distribuzione 110 kV e inferiori.

Consideriamo le principali tendenze dell'innovazione nel settore energetico, il cui impatto è già evidente nel settore o apparirà nel prossimo futuro.

1. L’IoT migliora l’efficienza delle centrali elettriche

Secondo PwC, quando si implementa l'Internet delle cose nel complesso della rete elettrica russa, l'attenzione dovrebbe essere posta sul miglioramento della controllabilità delle sottostazioni, delle linee elettriche e di altri elementi della rete attraverso il monitoraggio remoto. Tali progetti contribuiranno a ridurre i costi operativi e di riparazione, prevenendo allo stesso tempo perdite tecnologiche e commerciali.

Per quanto riguarda il settore della produzione elettrica, l’utilizzo dell’IoT ridurrà il consumo di carburante, il cui acquisto rappresenta attualmente più della metà dei costi di esercizio delle stazioni. Secondo gli esperti, l’effetto economico totale derivante dall’introduzione dell’IoT nel settore energetico fino al 2025 raggiungerà i 532 miliardi di rubli, di cui 180 miliardi serviranno a evitare perdite energetiche.

Le soluzioni basate sull'IoT nel settore energetico vengono sempre più combinate con l'intelligenza artificiale (AI) e le funzionalità di apprendimento automatico per elaborare e analizzare grandi array di dati generati durante il funzionamento delle apparecchiature. Le tecnologie aiutano a identificare modelli non ovvi nel funzionamento degli oggetti, letteralmente "ascoltano" l'impresa e costruiscono un dialogo a un nuovo livello basato su queste informazioni. Nella pratica mondiale, stanno già emergendo centrali elettriche in grado di monitorare e gestire efficacemente i processi lavorativi di base in modalità completamente autonoma utilizzando strumenti di raccolta e analisi dei dati. Ad esempio, le capacità dell'intelligenza artificiale e dell'apprendimento automatico sono abbastanza sufficienti per far fronte al monitoraggio e alla regolazione delle turbine a gas: questi compiti sono già automatizzati in un modo o nell'altro in migliaia di imprese in tutto il mondo.

Un esempio di progetti IoT di successo nel settore energetico russo è il progetto presso Inter RAO Electric Power Plants. Il sistema aziendale per la raccolta, la trasmissione e il calcolo delle informazioni tecnologiche (SSPRTI) aiuta a ridurre i consumi di carburante e aumenta l'affidabilità operativa. Il periodo di ammortamento del progetto è stimato in 5-7 anni, tenendo conto del fatto che il sistema consente di risparmiare 130 miliardi di rubli sul carburante. annualmente.

Laddove non sia tecnicamente possibile installare sensori, il problema viene risolto dotando il personale di sistemi eSOMS (electronic Shift Operations Management System). La Rosenergoatom Corporation ha implementato tali soluzioni nelle centrali nucleari di Smolensk e Voronezh, dove con il loro aiuto è stato possibile ottimizzare i compiti di ispezione degli impianti, compilare rapporti e riconciliare i dati storici con la capacità di creare modelli predittivi.

2. La robotica crea un ambiente sicuro

Nel settore energetico, crescono gli investimenti per creare un nuovo livello di ambiente di lavoro sicuro per il personale delle centrali elettriche, e una delle tendenze principali è l’introduzione commerciale di robot resistenti a condizioni di lavoro estreme e controllati da remoto. Tali soluzioni si basano anche su tecnologie AI/IoT e recentemente alle loro capacità è stata aggiunta la funzionalità di realtà aumentata (AR), con l'aiuto della quale l'immagine proveniente dalle telecamere del robot riceve una componente interattiva.

Un’applicazione popolare dei robot è il monitoraggio delle infrastrutture tramite droni

In Occidente, vengono sviluppati e implementati robot per svolgere funzioni di diagnosi e manutenzione delle linee elettriche ad alta tensione. Tali meccanismi sono sospesi ai cavi della linea e le loro azioni sono controllate da terra tramite un controller dall'operatore. I robot sono dotati di sensori e videocamere che consentono loro di identificare le aree problematiche sui cavi.

Nelle aree con lunghi periodi invernali, i robot di pulizia vengono utilizzati per rimuovere neve e ghiaccio dalle linee elettriche e alcuni modelli sono in grado di svitare e serrare bulloni e dadi e rimuovere corpi estranei dai cavi. Anche le centrali nucleari vengono robotizzate: ai robot, ad esempio, viene affidato il compito di controllare i circuiti primari dei reattori utilizzando gli ultrasuoni.

3. Le reti elettriche e le sottostazioni stanno diventando più intelligenti

Il problema del funzionamento continuo delle reti elettriche rimane irrisolto in tutto il mondo: anche in paesi relativamente prosperi in questo senso non è possibile raggiungere una tolleranza ai guasti del 100% delle reti. Negli Stati Uniti, questa cifra è del 99,97%; solo pochi fallimenti in un anno possono portare a perdite per 100-150 miliardi di dollari.

Per risolvere questo problema vengono utilizzate le tecnologie della famiglia Smart Grid. Essenzialmente, si tratta di un'infrastruttura automatizzata meno centralizzata e più gestibile, costruita su diversi concetti che vengono attivamente sviluppati oggi. Questi includono un'infrastruttura di misurazione avanzata (AMI) e varie soluzioni per visualizzare la distribuzione del carico e le risorse di rete disponibili in tempo reale.

Il primo concetto prevede il calcolo istantaneo del costo della risorsa energetica consumata da un'impresa o da una famiglia, fino alla visualizzazione del costo esatto del consumo quotidiano su un pannello speciale o sui dispositivi mobili di consumo. Il secondo è creare e utilizzare un pannello interattivo di gestione delle risorse di rete che ottimizzi la distribuzione del carico in tempo reale per prevenire blackout.

In Russia, la tecnologia Smart Grid viene implementata da Rosseti nell'ambito di 10 progetti pilota: si tratta della soluzione dell'azienda, che dovrebbe ridurre le perdite di elettricità di 225,3 milioni di kWh e raggiungere un livello di ottimizzazione delle riparazioni del valore di 35,8 miliardi di rubli.

Una delle prime sottostazioni “digitali” (SS) da 110 kV è stata aperta dall'IDGC della Siberia a Krasnoyarsk nel 2018. La sottostazione si basa sul complesso software e hardware iSAS: un sistema integrato di protezione e controllo delle sottostazioni per fornire protezione relè, automazione di emergenza e sistemi di controllo automatizzati. Grazie alla digitalizzazione è stato possibile ridurre di 10 volte la quantità di cavi per i vari scopi: da 150-160 km a circa 15 km. In generale, la sottostazione costava il 5% in meno rispetto agli analoghi della generazione precedente e, in futuro, tenendo conto della maggiore affidabilità del suo funzionamento grazie all'elevato grado di automazione, alla nuova qualità di monitoraggio e controllabilità, nonché a causa di In assenza di personale operativo, in 30 anni di funzionamento la sottostazione dovrebbe fornire un effetto economico di circa 75 milioni di rubli.

4. L’automazione MRO è in pieno svolgimento

I lavori di riparazione e manutenzione degli impianti (MRO) sono una delle componenti fondamentali dei processi aziendali delle più grandi società portanti del segmento energetico. L'area FSA (sistemi di automazione del servizio sul campo) oggi può essere definita una delle aree in via di sviluppo più dinamico nel settore dell'energia elettrica: le soluzioni IT in quest'area consentono di ricevere rapidamente dati sullo stato di un'attività dopo che il team ha visitato il sito, evitare la duplicazione delle attività durante la correzione dei difetti della rete e rafforzare il controllo sull'esecuzione del lavoro ed eliminare le carenze tipiche dei processi di lavoro dei tecnici dell'assistenza e dei team di riparazione.

L'automazione del servizio sul campo è una delle aree in via di sviluppo più dinamico

Le moderne soluzioni in quest'area presentano ampia scalabilità e integrazione con altri sistemi informativi industriali: ERP, EAM e CMMS, supportano la compatibilità con piattaforme mobili (Android, Windows 8.1/10), sono compatibili NFC e forniscono un rapido scambio di dati tramite qualsiasi canale di comunicazione wireless in tempo reale.

Alla fine del 2018, Kubanenergo PJSC ha iniziato a utilizzare tale sistema nella sua pratica, collegando ad esso circa 800 dipendenti.

5. Il monitoraggio diventa centralizzato

Nel segmento delle centrali termoelettriche e delle centrali idroelettriche, vi è una forte domanda e rilevanza per soluzioni per il monitoraggio centralizzato delle condizioni tecniche delle centrali elettriche, il rispetto delle norme di sicurezza industriale e il monitoraggio del lavoro del personale.

È chiaro che le sale di controllo in tali strutture sono sempre esistite, ma la vera incarnazione del concetto di monitoraggio centralizzato è diventata possibile relativamente di recente grazie allo sviluppo di protocolli di scambio dati (FC, iSCSI, ecc.), che insieme hanno permesso di collegare in modo affidabile sistemi di monitoraggio geograficamente remoti con un punto centrale. Le tecnologie di virtualizzazione hanno anche svolto un ruolo importante nello sviluppo del monitoraggio centralizzato, che consente di ridurre il carico sulle risorse IT locali della struttura e di risolvere compiti critici legati all'utilizzo dei dati in un data center remoto.

Un aumento significativo delle prestazioni dei sistemi di monitoraggio è stato ottenuto anche dallo sviluppo di software in questa direzione: le soluzioni software per tali sistemi oggi includono moderni strumenti di gestione della conoscenza, MDM, AR e altri componenti che consentono di monitorare e identificare efficacemente gli incidenti emergenti e rispondere loro.
* * *

L’intelligenza artificiale, l’IoT e altre tecnologie di digitalizzazione, combinate con la potenza di calcolo delle moderne piattaforme IT, hanno un enorme potenziale per liberare risorse nascoste e sprecate in un’ampia gamma di parti del ciclo produttivo dell’industria energetica. Nella fase produttiva, già oggi vengono utilizzate le più moderne soluzioni informatiche (ad esempio, i “gemelli digitali” di pozzi e campi); l’evoluzione nella stessa direzione nel campo della generazione e distribuzione di energia elettrica consegue dalla logica generale della processo e lo completa. Mi auguro che le innovazioni di cui sopra aiutino il settore a evitare nuovi shock globali.

Mikhail Egorov, vicedirettore generale per lo sviluppo strategico, ID - Tecnologie di gestione

Energia rinnovabile(FER) stanno diventando ogni anno sempre più importanti nel settore energetico globale. Negli Stati Uniti e nei paesi dell'UE la quota delle fonti energetiche rinnovabili sulla produzione totale nel 2010 era rispettivamente dell'11% e del 9,6%. E secondo le previsioni nel 2020 sarà prossimo al 25%. Allo stesso tempo, la quantità di energia generata da VIO aumenterà nei paesi dell'UE di 3,8 volte e negli Stati Uniti di 22,5 volte.

Lo sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili in Russia è nelle fasi iniziali. Nel 2010, la quota di energia rinnovabile sulla produzione totale è stata dello 0,9%, con una capacità installata di 2,1 GW. Entro il 2020, la quota di fonti energetiche rinnovabili aumenterà al 4,5% con una capacità installata di 25 GW.

Nonostante i gravi problemi che limitano la crescita dell’uso delle fonti energetiche rinnovabili in Russia, esistono prerequisiti significativi per il loro sviluppo attivo.

Utilizzo fonti di energia rinnovabile gioca un ruolo importante nello sviluppo energia distribuita.

Energia distribuitaè un settore prioritario per l’uso pratico ed economicamente vantaggioso delle fonti energetiche rinnovabili in Russia. In questo settore gli impianti di energia rinnovabile possono già competere con successo con le centrali elettriche tradizionali.

Scala potenziale del possibile uso efficace delle fonti energetiche rinnovabili nel campo della generazione distribuita oggi si misurano in gigawatt. Insieme al sostegno legislativo e finanziario per lo sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili nel settore energetico centralizzato, la politica del governo dovrebbe prendere in considerazione e stimolare lo sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili nelle regioni nel campo dell’energia distribuita.

Prerequisiti chiave per lo sviluppo dell’energia distribuita utilizzando fonti energetiche rinnovabili:

• 2/3 del territorio del paese si trova al di fuori delle reti centralizzate di approvvigionamento energetico: la popolazione è di circa 20 milioni di persone, aree con i prezzi e le tariffe più alte per carburante ed energia (più di 25 rubli/
• kWh);
• Oltre il 50% delle regioni del Paese sono carenti di energia: l’importazione di carburante, l’importazione di elettricità ha il compito di aumentare la sicurezza energetica regionale;
• Circa il 50% degli insediamenti sono gassificati e nelle zone rurali meno del 35%.

Diamo un'occhiata alle varie tecnologie di energia rinnovabile.

Tra i principali problemi dell’energia solare figurano l’intermittenza e l’imprevedibilità della principale fonte energetica, la dipendenza dalle condizioni meteorologiche e climatiche e la conseguente necessità di dispositivi di accumulo dell’energia o di fonti energetiche aggiuntive. Svantaggi significativi sono l’alto costo dei sistemi fotovoltaici (PVS), tenendo conto della necessità di accumulatori e inverter AC (fino al 50% del costo totale del sistema), efficienza relativamente bassa (dal 4-5% al ​​20% per moduli fotovoltaici tradizionali (PVM), e fino al 40% per i moduli fotovoltaici a concentrazione) e bassa intensità energetica (~8-12 m2/kW), per cui sono necessarie grandi aree per il fotovoltaico (Tabella 1).

Le più promettenti tra le tecnologie sopra elencate sono:

• PEM inorganici avanzati a film sottile: PEM sferici al seleniuro di rame-indio (CIS) e PEM in silicio policristallino a film sottile;
• FEM organici (incluso colorante FEM fotosensibilizzato a base di polimeri organici);
• Celle termofotovoltaiche (TPV) con banda stretta.

Le principali ricerche nel campo dello sviluppo delle tecnologie fotovoltaiche sono finalizzate alla riduzione del costo dei moduli fotovoltaici grazie a:

• Aumento dell’efficienza dei moduli fotovoltaici di 1a e 2a generazione:
• Ridurre il consumo di materiale - utilizzando la pellicola FEM;
• Aumentare l'intensità energetica - ridurre la superficie del FEM;
• Utilizzo di materiali organici per sostituire materie prime scarse (come argento, indio, tellurio, piombo e cadmio);
• Ridurre i costi e il periodo di ammortamento del FEM (Figura 1);
• Utilizzo di piastre fotovoltaiche più sottili ed efficienti;
• Uso di sostituti del polisilicio (ad esempio silicio metallurgico).

Energia eolica

L’energia eolica è uno dei settori dell’energia alternativa più popolari e in rapida crescita. Tuttavia, la sua diffusione è limitata anche dall’incoerenza del vento come fonte di energia, dallo sconvolgimento estetico del paesaggio dovuto all’installazione di enormi mulini a vento di 100 metri e dalle difficoltà di connessione alle reti esistenti a causa della lontananza delle aree più favorevoli per installazione di generatori eolici dalle infrastrutture esistenti. Il costo di una turbina eolica rappresenta circa l’80% del costo totale di un generatore eolico, e quindi gli sforzi principali per ridurre il costo dell’energia eolica sono volti a ridurre i costi di produzione delle turbine.

Tra i principali ambiti di sviluppo tecnologico nell’energia eolica si distinguono:

Aumento del potenziale di generazione:

• Aumento delle dimensioni delle turbine (vedi figura);
• Aumento dell'altezza delle torri delle turbine;
• Utilizzo dei venti offshore e d'alta quota;

Materiali migliorati:

• Ridurre la dipendenza delle strutture delle torri dagli elementi in acciaio;
• Peso dell'elica ridotto (uso di fibre di carbonio e fibra di carbonio ad alta intensità);

Miglioramento del sistema di azionamento (cambio, generatore, elettronica):

• Sviluppo della tecnologia dei superconduttori per generatori di energia più leggeri ed efficienti;
• Utilizzo di elettromagneti permanenti nei generatori elettrici.

Tra i nuovi sviluppi promettenti, spiccano i seguenti:

Turbine eoliche volanti:

Turbina eolica aerea Makani- 90% più leggere delle turbine tradizionali, avviate utilizzando un motore elettrico, in grado di generare elettricità a basse velocità del vento;

Turbina eolica aerea di Altaeros- utilizza un guscio riempito di elio per raggiungere grandi altezze;

MagnnAriaRotoreSistema(M.A.R.S.) - MARS cattura l'energia eolica ad un'altitudine compresa tra 200 e 300 metri, nonché le correnti d'aria a getto che si verificano a quasi tutte le altitudini;

Generazione con venti a bassa velocità

Mietitrice del vento- il nuovo modello di generatore eolico si basa sul moto alternativo utilizzando superfici aerodinamiche orizzontali;

lente del vento

Lente del vento (Giappone, Università di Kyushu) - un anello curvo diretto verso l'interno, situato lungo il perimetro del cerchio descritto dalle pale della turbina durante la rotazione. Aumenta di tre volte la potenza di una turbina eolica riducendo al contempo i livelli di rumore, ha il maggior potenziale per l'utilizzo in mare aperto;

Turbine eoliche ad asse verticale

Guglia del vento- turbina verticale alta e larga circa 10 metri

circa un metro e mezzo, applicabile per l'utilizzo in aree urbane

condizioni (Figura 4).

Le tecnologie più promettenti nel campo dell'energia eolica saranno quelle

ridurranno la dipendenza della loro efficienza dalle dimensioni delle turbine,

ad esempio, Mietitrice del vento O Guglia del vento.

Turbina eolica aerea Makani

Turbina eolica aerea di Altaeros

Bioenergia

Nonostante l'elevata prevalenza della produzione di energia termica ed elettrica dalle biomasse, la tecnologia per generare energia da esse presenta una serie di problemi:

• La necessità di terra e risorse idriche per la coltivazione compete con la produzione alimentare;
• Emissioni nocive durante la combustione (NOx, fuliggine, ceneri, CO, CO2);
• Modello di crescita stagionale di alcune colture;
• Problemi di dimensionamento delle capacità di generazione.

Le aree più promettenti di sviluppo tecnologico nel campo della bioenergia:

• Co-combustione di miscele di biomassa con combustibili tradizionali (la tecnologia più economica al momento - Figura 6);
• L'uso di nuovi tipi di combustibile da biomassa, compresi vari rifiuti domestici e industriali;
• Conversione delle capacità di generazione esistenti che utilizzano combustibili idrocarburici per utilizzare biomassa;
• Aumento del trasferimento di calore dei pellet di biomassa grazie all'essiccazione;
• Gassificazione integrata della biomassa con celle a combustibile.

L’energia delle maree e delle onde utilizza l’energia cinetica dell’acqua. La differenza principale è che l’energia delle maree utilizza l’energia delle maree a causa delle differenze nei livelli dell’acqua, mentre l’energia delle onde utilizza le correnti d’acqua e le fluttuazioni delle onde.

Le principali barriere alla diffusione di questo tipo di energia alternativa

• Elevati costi di capitale per la costruzione (da 2,5 a 7 milioni di euro per 1 MW di capacità installata);
• Collocazione geografica rispetto alla costa e distanza dalle reti elettriche esistenti;
• Impatto negativo sull'ambiente;
• Dipendenza dai fenomeni naturali;
• Costi elevati e complessità di manutenzione;
• Rapida usura delle apparecchiature di generazione sotto l'influenza dell'acqua.

Tra gli ambiti generali della ricerca tecnologica nel campo dell’energia delle maree, spiccano:

Miglioramento degli sbarramenti di marea:

• Migliorare l'efficienza dei generatori durante gli sbarramenti di marea;
• Migliorare le proprietà anticorrosive dei materiali;

Utilizzando la corrente di marea:

• Generazione di energia elettrica direttamente dal flusso d'acqua durante
• maree (e non dalla differenza del livello dell'acqua tra maree e
• basse maree);
• La ricerca nel campo delle varie tipologie di turbine (orizzontali e
• verticale) per convertire l'energia delle correnti di marea;
• Ricerca su nuove tecnologie diverse dalle turbine;

Modernizzazione delle pinze dei trasduttori della corrente di marea:

Ancoraggio su fondazione a gravità o su pali battuti, piattaforme galleggianti assicurate con cime di ormeggio.

Le nuove tecnologie e sviluppi più promettenti nel campo dell’energia delle maree:

• Utilizzando i ponti come centrali elettriche mareomotrici, ad esempio, il progetto Bluenergy (vedi figura);
• Aliscafo oscillante (utilizza pinne (ali) al posto di elementi rotanti, che sono azionati dalla corrente);
• Sistemi che utilizzano un tubo Venturi (ad esempio, la Rotech Tidal Turbine - una turbina bidirezionale ad asse orizzontale situata all'interno di un tubo Venturi conico simmetrico, converte l'energia delle correnti oceaniche in elettricità);
• Sistemi magnetoidrodinamici (MHD) (una tecnologia concettuale che utilizza una bobina elettromagnetica superconduttiva raffreddata criogenicamente posizionata sul fondo del mare dove il passaggio delle onde di marea viene utilizzato per generare energia).

Nell’energia del moto ondoso, la maggior parte delle tecnologie esplorate sono ancora in fase di sviluppo o di sperimentazione:

• Miglioramenti nelle tecnologie della colonna d'acqua oscillante (OWC) (ad esempio, riduzione delle fluttuazioni nella produzione di energia attraverso l'uso di volani ed elettronica di potenza);
• Sviluppo della tecnologia degli assorbitori puntiformi su boe galleggianti (compreso l'uso di vari metodi di presa di forza (meccanici, idraulici, elettromagnetici));
• Miglioramento delle tecnologie per i generatori a turbina a tracimazione del tipo WaveDragon (aumento dell'efficienza e riduzione delle fluttuazioni dell'elettricità generata).

Tra le tecnologie nuove e già testate si possono identificare i seguenti progetti più promettenti:

• Attenuatori delle onde (ad esempio Pelamis Wave Energy - un convertitore di energia delle onde sotto forma di dispositivi a serpentina immersi per metà nell'acqua - vedi fig.)
• Generatori di onde basati sul principio del pendolo inverso (Pendolo Invertito, ad esempio bioWAVE™, in cui una serie di galleggianti o pale interagiscono con la superficie oscillante del mare (energia potenziale) e le correnti sottomarine (energia cinetica), convertendo l'energia delle onde in elettrica con apposito modulo di conversione);
• Generatori con un fluido di lavoro liquido/gas (incluso SDE Wave Power, che utilizza l'energia delle onde idrodinamiche per azionare i pistoni in un motore idraulico o Archimedes Wave Swing-III, una serie di dispositivi costituiti da trappole per vibrazioni multiple di onde su una membrana flessibile, che converte le onde energia in energia pneumatica attraverso l'aria di compressione in ciascun dispositivo).