Ynni gwyrdd – pŵer y dyfodol

Ar ddiwrnod cwrdd i ffwrdd blynyddol Bwrdd Gweithredol y Brifysgol ym mis Medi, cawsom sesiwn PESTLE i ystyried y risgiau, yr heriau a’r cyfleoedd Gwleidyddol, Economaidd, Cymdeithasol, Technolegol, Cyfreithiol ac Amgylcheddol sy’n wynebu’r Brifysgol.  Byddwn yn rhannu sesiynau PESTLE y dyfodol drwy ein blog.

Gwahoddais yr Athro Jianzhong Wu, Pennaeth Adran Peirianneg Drydanol ac Electronig, yr Ysgol Peirianneg, i’n helpu i ddeall ymchwil sy’n datblygu ym maes ynni gwyrdd. Mae newidiadau trawsffurfiol mewn systemau ynni bellach yn fwy gweladwy ac mae ymchwilwyr Caerdydd yn gweithio’n agos drwy ein Systemau Ynni URI a gyda nifer o sefydliadau arweiniol yn genedlaethol ac yn rhyngwladol ar ymchwil ar y cyd a gwneud yr effaith fwyaf bosibl. Fe helpodd ni i ddeall y cyfleoedd i Brifysgol Caerdydd, o ran ymchwil ac addysg ym maes ynni.

Roeddwn eisiau rhannu cyfraniad arbenigol Jianzhong ynghyd â’r materion a drafodwyd gennym:

Mae’r gyfran gynyddol o ynni adnewyddadwy amrywiol, targedau llym i leihau allyriadau nwyon tŷ gwydr, a’r gofynion am wella fforddiadwyedd ynni a diogelwch a dibynadwyedd systemau (y gellir eu crynhoi fel y Trilema Ynni), yn arwain newidiadau pwysig i’n systemau ynni. Y DU yw’r economi fawr gyntaf yn y byd i basio cyfreithiau i leihau allyriadau nwyon tŷ gwydr i sero net erbyn 2050^[1], yn lle’r targed blaenorol o leihad o 80% lefelau 1990. Amlinellodd y Pwyllgor ar Newid Hinsawdd yr argymhelliad, gan ddweud y gallai Cymru gyflawni lleihad o 95% oherwydd pwysigrwydd y diwydiant ffermio i gymunedau gwledig. Mae Cymru wedi derbyn y targed, ond wedi datgan uchelgais Llywodraeth Cymru i gyrraedd sero net erbyn 2050 hefyd^[2]. Mae hyn yn wynebu’r heriau sy’n gysylltiedig â lefel drwytho sylweddol o uchel o ran cynhyrchu ynni adnewyddadwy, a chyfradd sylweddol iawn o ran defnyddio trydan ar gyfer systemau gwresogi a thrafnidiaeth.

Yn wyneb y pwysau hyn, mae angen moderneiddio technoleg, prosesau a llywodraethiant systemau ynni os ydynt yn mynd i fod yn addas ar gyfer y dyfodol.  Rhagfynegodd yr Asiantaeth Ynni Ryngwladol fod angen buddsoddiad blynyddol o $2 triliwn mewn cyflenwad newydd er mwyn bodloni’r galw am ynni erbyn 2040[3]. Yn y DU, rhwng 2010 a 2014 cafwyd buddsoddiad dros £16 biliwn yn rhwydweithiau trydan Prydain a £3.8 biliwn yn rhwydweithiau nwy Prydain. Amcangyfrifir y bydd angen buddsoddi £34 biliwn ar draws rhwydweithiau trydan a £7.6 biliwn ar draws rhwydweithiau nwy er mwyn gwneud yn siŵr y bydd y galw am ynni’n cael ei fodloni mewn modd cost-effeithiol, glân a diogel[4]. Mae nifer o fentrau diweddar yn mynd i’r afael ag amrywiaeth o agweddau ar y datblygiad cyflym hwn, fel Hyblygrwydd a Systemau Clyfar BEIS/Ofgem, Strategaeth Ddiwydiannol BEIS, ymgynghoriad RIIO2 Ofgem, prosiect Saernïaeth Systemau Pŵer y Dyfodol gan IET. Gallwn weld momentwm yn codi yn y maes hwn.

Ar ôl blynyddoedd o newidiadau cynyddol mewn systemau ynni, mae newidiadau trawsffurfiol yn dod yn fwyfwy gweladwy, a sbardunir gan esblygiad cymdeithasol, y newid yn yr hinsawdd a chamau ymlaen ym maes technoleg. Mae materion ynghylch israddio, uwchraddio, fectorau croes (rhwydweithiau ynni aml-fector wedi’u hintegreiddio, h.y. rhwydweithiau pŵer trydan, rhwydweithiau nwy naturiol, cynhyrchu hydrogen a thrafnidiaeth, systemau gwresogi ac oeri ardaloedd, cludiant wedi’i drydanu; yr wybodaeth gysylltiedig â’r seilwaith cyfathrebu; ac amgylcheddau cymdeithasol, masnachol a rheoleiddiol) ac integreiddio systemau ynni ar y blaen, ac mae angen ymchwil frys ac amserol i’r materion hyn. Mae pedwar prif faes ymchwil:

1. Israddio – Systemau Ynni Rhwng Cymheiriaid i gydbwyso pŵer ac ynni mewn system leol, a ystyrir yn ateb i gynyddu’r capasiti cynnal ar gyfer adnoddau ynni gwasgaredig mewn gridiau lleol yn sylweddol, ac i gyfnewid neu rannu ynni ymhlith defnyddwyr cynnar lleol fel y bydd y ddibyniaeth a’r pwysau a roddir ar rwydweithiau ynni allanol yn cael eu lleihau. Mae hyn yn creu heriau technegol newydd, e.e. datblygu a defnyddio mathau newydd o ddyfeisiau electronig pŵer hyblyg, a meithrin modelau busnes newydd. Gallai cydbwyso lleol newid paradeim y system ynni gyfan.
2. Uwchraddio – Cydgysylltedd Rhwydweithiau wedi’u Gwella. Mae cydgysylltiadau rhwydweithiau trawsyrru ardal eang ar waith mewn llawer o wledydd, ac yn ei gwneud hi’n bosibl cyfnewid meintiau uchel o ynni ar draws pellterau mawr. Mae ansicrwydd o ran systemau ynni byd-eang ac Ewropeaidd, yn enwedig ar ôl Brexit, yn arwain at anawsterau mewn gwneud y buddsoddiadau a’r penderfyniadau gweithredu gorau o ran rhwydweithiau trawsyrru nwy a thrydan Prydain.
3. Fectorau Croes – Systemau Ynni Aml-fector Wedi’u Hintegreiddio. Mae angen i’r rhyngweithiadau a’r rhyngddibyniaethau cymhleth rhwng rhwydweithiau ynni (technegol, economaidd a marchnad), gael eu deall yn glir; i rolau rhwydweithiau gwresogi/oeri nwy yn systemau ynni’r dyfodol gael eu hegluro ymhellach; i fethodoleg ac offer asesu newydd gael eu datblygu a methiannau rhaeadrol, bregusrwydd a gwydnwch gael eu deall yn well; mae angen ailddylunio’r strwythurau sefydliadol a’r farchnad systemau ynni ranedig er mwyn cyflwyno manteision synergeddau rhwng rhwydweithiau ynni.
4. Integreiddio Systemau Ynni. Mae dirfawr angen integreiddio systemau ynni a datblygu dull system gyfan er mwyn optimeiddio’r synergeddau rhwng gwahanol systemau ynni, wrth alluogi synergeddau a gwrthdrawiadau rhwng y rhwydweithiau dosbarthu lleol ac mae angen deall amcanion cenedlaethol a’u cydlynu yn y modd gorau.

Mae ymchwilwyr o Gaerdydd ymhlith y rhai sydd wedi cychwyn dau faes ymchwil, Systemau Ynni Aml-fector wedi’u Hintegreiddio a Systemau Ynni rhwng Cymheiriaid, sydd bellach yn ffocws byd-eang ym maes ymchwil a datblygiad ynni.

Arweiniodd y tîm o Gaerdydd thema aml-ynni prosiectau EPSRC, Supergen HubNet, Supergen FlexNet a Supergen HiDEF. Chwaraeon nhw rôl hanfodol ym mhrosiect H2020 EC “Rhwydweithiau Dosbarthu Ynni Clyfar Rhwng Cymheiriaid”, sef y rhaglen ymchwil fawr gyntaf am Systemau Ynni Rhwng Cymheiriaid. Mae rhan o’n prosiectau parhaus yn cynnwys Hyb Rhwydweithiau Ynni Supergen EPSRC gwerth £5.1 miliwn, Canolfan Ynni Glân y DU ac India gwerth £5.1 miliwn, prosiect Mistral ITRC, prosiect Magnitude H2020 gwerth €4 miliwn, EnergyREV gwerth £12 miliwn, ANGLE-DC gwerth £15 miliwn, Canolfan Ymchwil Ynni y DU gwerth £18 miliwn, FLEXIS gwerth £24 miliwn, a Chanolfan Adeiladu Actif gwerth £36 miliwn. Papurau a Ddyfynnir yn Aml yn ôl Dangosyddion Gwyddoniaeth Hanfodol (ESI) yw chwech o’r papurau a gyhoeddwyd gan ymchwilwyr o Gaerdydd yn y ddau faes hwn.

Mae’r ddau faes ymchwil yn codi cwestiynau cydgysylltiedig diddorol ynghylch polisïau, cymdeithas, economeg, ffiseg, diogelwch seibr, cyfrifiadura cwlwm, trafnidiaeth, hydrogen, gwres, meteoroleg, a gwyddoniaeth deunyddiau, i enwi dim ond rhai. Mae’r ymchwilwyr o Gaerdydd yn gweithio’n agos drwy ein URI Systemau Ynni a gyda nifer o sefydliadau blaenllaw yn genedlaethol ac yn rhyngwladol i ymchwilio ar y cyd a chael yr effaith fwyaf bosibl, yn enwedig i ysbrydoli dychymyg uwch-wleidyddion, buddsoddwyr, arianwyr a diwydiant i drawsffurfio’r sector.

I gloi, mae grym cryf yn gwthio polisïau tuag at ddatblygu ynni gwyrdd; mae marchnadoedd masnachol mawr iawn yn ystyried y chwyldro ynni parhaus presennol; mae cyfleoedd enfawr am ymchwil; er bod ymchwil ynni gwyrdd yn faes cyfoethog ac amrywiol llawn cwestiynau ymchwil diddorol, nid yw’n denu digon o ymchwilwyr newydd i weithio ynddo, ac mae prinder o staff wedi’u hyfforddi; ac mae’n glir bod cyfleoedd mawr i Brifysgol Caerdydd am ymchwil ac addysg ym maes ynni.

[1]Y Pwyllgor ar Newid Hinsawdd, Sero Net – Cyfraniad y DU at atal cynhesu byd-eang, Mai 2019.

[2] https://llyw.cymru/datganiad-ysgrifenedig-ymateb-i-adroddiad-sero-net-y-pwyllgor-ar-newid-hinsawdd?_ga=2.180647911.1738716165.1571044356-1787699616.1568305956

[3] IEA,The World Energy Outlook 2018.

[4] Delivering UK Energy Investment: Networks. DECC, 2015.