Солнечная энергия станет источником энергии для мира гораздо раньше, чем вы думаете

Солнечная энергетика захватит мир? За последние несколько лет наблюдалось откровенно ошеломляющее ускорение темпов его внедрения: в период с 2022 по 2024 год общие генерирующие мощности удвоились, что позволит обеспечить целых 7 процентов мировой электроэнергии. Насколько высокой может быть эта цифра?

За первые шесть месяцев 2025 года ветер и солнечная энергия вместе преодолели историческую веху, впервые генерируя больше электроэнергии, чем уголь, и сделав возобновляемые источники энергии ведущим источником электроэнергии в мире. Движущей силой этого «важного поворотного момента» в энергетическом переходе, как его описал британский аналитический центр Ember, стал рост солнечной энергетики. На его долю пришлось 83 процента общего прироста мирового спроса на электроэнергию в 2025 году. Анализ Эмбера показываети уже три года подряд является крупнейшим источником новой электроэнергии в мире.

Секретное оружие Солара? Насколько это дешево. Это самая дешевая электроэнергия в мире: стоимость установки солнечной системы упала в цене на 90 процентов за последние 15 лет. «Сейчас силиконовые панели стоят столько же, сколько и фанера», — говорит Сэм Стрэнкс в Кембриджском университете.

Другими словами, у нас есть обильный и дешевый источник электроэнергии, который можно быстро построить практически в любой точке мира. Разве это фантастика — представить, что однажды солнечная энергия сможет питать всё?

На самом фундаментальном уровне поставки солнечной энергии на Землю почти безграничный. Даже если учесть эффективность современных солнечных панелей, для обеспечения всех мировых потребностей в энергии с помощью солнечной энергии потребуется около 450 000 квадратных километров земли. По оценкам отчета британского аналитического центра Carbon Tracker за 2021 год. Это всего лишь 0,3 процента мировой суши.

Кингсмилл Бондодин из авторов отчета, сейчас работающий в Ember, говорит, что, хотя существуют «компромиссы», когда дело доходит до землепользования (например, солнечная энергия может конкурировать с сельским хозяйством), «для большинства стран существует достаточно места для внедрения этих технологий».

Новое поколение панелей

Тогда возникает вопрос: что мешает солнечной энергии полностью взять на себя глобальное энергоснабжение? Первый вопрос – это вопрос эффективности. Кремниевые фотоэлектрические панели, составляющие большую часть мирового рынка солнечной энергии, в настоящее время преобразуют около 20 процентов солнечной энергии в электричество. Для сравнения: гидроэлектростанции преобразуют 90 процентов потенциальной энергии в электричество, ветряные турбины — около 50 процентов, а электростанции, работающие на ископаемом топливе, — от 30 до 40 процентов.

В реальном выражении это означает, что вам нужно гораздо больше солнечных панелей, чтобы обеспечить такое же количество энергии, которое вы могли бы получить из других источников. Вот почему компании, занимающиеся солнечной энергетикой, и ученые усердно работают, пытаясь добиться большего повышения эффективности от солнечных панелей, в надежде, что повышение эффективности принесет двойную выгоду солнечной энергии: еще более низкие системные затраты и меньший спрос на землю.

Однако панели из кристаллического кремния приближаются к пределу эффективности, которую они могут достичь: эффективность лучших в своем классе ячеек сейчас составляет около 25 процентов. «Практический предел содержания кристаллического кремния, вероятно, составляет около 28 процентов», — говорит Дженни Нельсон в Имперском колледже Лондона.

Повышение эффективности потребует перехода к так называемому тандемному солнечному элементу, в котором используется второй полупроводник для увеличения количества энергии, которую элемент может извлечь из солнечного спектра. Тандемные кремний-перовскитовые элементы рассматриваются как наиболее многообещающий вариант с теоретическим пределом эффективности около 50 процентов. По словам Стрэнкса, реальные тандемные панели не достигнут такого уровня эффективности, но могут достигать эффективности от 35 до 37 процентов.

После многих лет исследований были созданы первые тандемные кремниево-перовскитовые солнечные панели. только начинает поступать в коммерческое производствои они должны быть протестированы в отрасли, чтобы увидеть, как долго они сохраняют свою производительность в реальных условиях. Но Стрэнкс с оптимизмом смотрит на их потенциал. По его оценкам, через 10 лет они станут доминирующей технологией на рынке. «На первый взгляд, они не сильно отличаются от тех, что установлены на крыше или на улице, но они производят на 50 процентов больше энергии, чем современные панели», — говорит Стрэнкс. «Это большое изменение».

По словам Стрэнкса, повышение эффективности не только позволит еще больше сократить расходы, но и откроет новые возможности для развертывания. Например, высокоэффективные панели могут обеспечить солнечные крыши на электромобилях, позволяя их батареям заряжаться в течение дня. По его мнению, накопленная энергия может затем использоваться для транспортировки или сбрасываться домой для использования в вечернее время.

Решение проблемы хранения

Такое нововведение могло бы помочь решить еще одну серьезную проблему, связанную с солнечной энергией – ее непостоянство. Солнце, конечно, не светит постоянно. Для стран «солнечного пояса», включая Индию, Мексику и многие африканские страны, это не является проблемой, поскольку солнце светит почти круглый год, а батареи можно использовать для хранения избыточной энергии в течение дня для использования в часы после наступления темноты. Эта система солнечной энергии и накопителей становится все более рентабельной: только за последние два года стоимость литий-ионных батарей упала на 40 процентов. по данным BloombergNEF.

«В конечном счете, единственное преимущество, которое ископаемое топливо имеет перед солнечным светом как источником электроэнергии, — это его возможность хранения», — говорит Бонд. «И внезапно проблема хранения данных была решена в 90 процентах случаев с помощью одной технологии — батареи».

Но для стран дальше на север, где зимние дни короткие и серые, дело обстоит иначе. «[Solar] — это невероятно, удивительно хороший источник энергии с нулевым уровнем загрязнения и быстрой окупаемостью инвестиций в энергетику — он просто отвечает всем требованиям», — говорит Эндрю Блейкерс в Австралийском национальном университете в Канберре, Австралия. «Если вы не живете в Северной Европе, Северо-Восточной Азии или северо-востоке США, где летом много солнца, а зимой мало. [solar] просто лучший».

По словам Блейкерса, в странах, которые страдают от долгих и темных зим, энергия ветра может восполнить большую часть дефицита. Но также потребуются решения для хранения энергии, которые могут хранить электроэнергию в течение недель или месяцев. Такое «межсезонное хранение» все еще находится в зачаточном состоянии, и лишь немногие решения работают в коммерческих масштабах. Но перекачивали гидроэнергию, водород и хранилище сжатого воздуха могли бы все дайте ответ на эту загадку. Прогноз Блейкера? «Батареи заботятся о краткосрочной перспективе, а гидроэлектростанция — о долгосрочной».

Политические головные боли

Во всяком случае, эффективность и хранение — это проблемы, которые легко решить. «Я думаю, что узкие места, вероятно, кроются в политике, последовательности в политике, регулировании, корыстных интересах других отраслей», — говорит Нельсон.

Ярким примером является скептически относящаяся к климату администрация Трампа в США. Ранее в этом месяце федеральные чиновники отменили масштабный предлагаемый проект солнечной энергетики в Неваде, который мог бы стать одной из крупнейших схем в мире и стать лишь последним в серии действий по сократить программы финансирования солнечной энергетики и блокировать проекты.

Но Бонд считает, что переход к возобновляемым источникам энергии теперь практически невозможно остановить, учитывая их экономические преимущества перед традиционными источниками генерации. «Действующие игроки могут сдержать развитие солнечной энергетики в отдельных странах, в отдельных проектах и в отдельные годы», — говорит он. “Нынешняя администрация Трампа делает все возможное, чтобы замедлить нынешнее внедрение возобновляемых источников энергии. Но на самом деле это означает лишь то, что они затем отстанут в глобальной гонке за внедрение передовых технологий”.

Блейкерс соглашается, добавляя, что солнечная энергия может быть единственным способом удовлетворения быстрорастущий спрос на электроэнергию со стороны центров обработки данных искусственного интеллекта. «Даже в США трудно представить себе отключение солнечной энергии даже решительным федеральным правительством, потому что многим штатам это нравится, и это, безусловно, самый быстрый способ получить большое количество энергии», – говорит он.

Другим серьезным препятствием для чистой энергетики является логистика. Существующие электрические сети необходимо переоборудовать, чтобы справиться с огромными и нестабильными поставками электроэнергии, поступающей из новых районов. Более гибкая энергосистема, способная справляться с скачками выработки и даже корректировать спрос на электроэнергию в ответ, поможет максимизировать использование «зеленой» энергии. Но создание этих сетей будущего стоит денег. Только в Великобритании энергетические компании планируют потратить 77 миллиардов фунтов стерлингов в течение следующих пяти лет на переоборудование сети электропередачи, чтобы справиться с переходом на ветер и солнечную энергию.

В странах с низкими доходами, где сетевые сети еще не настолько всеобъемлющи, страны могут быстрее двигаться к созданию инфраструктуры, ориентированной на возобновляемые источники энергии, с самого начала, позволяя возобновляемым источникам энергии глубже проникать в энергоснабжение. На 10 так называемых стран БРИКС – Бразилию, Китай, Египет, Эфиопию, Индию, Индонезию, Иран, Россию, Южную Африку и Объединенные Арабские Эмираты – сейчас в совокупности приходится более половины мирового производства электроэнергии с помощью солнечной энергии. по словам Эмбер.

Более широкой задачей для стран является электрификация большей части их энергетических потребностей, от отопления до транспорта. Такой прогресс имеет решающее значение для сокращения использования ископаемого топлива в других частях мировой экономики. Как говорит Нельсон: «Если мы хотим декарбонизировать планету, то сначала нам нужно электрифицировать». И здесь страны с низкими доходами опережают страны с более высокими доходами. Доля электроэнергии Китая в конечном потреблении энергии в 2023 году достигла 32 процентов, что намного превышает 24-процентный уровень электрификации в США и более богатых европейских странах. говорит Эмбер.

Солнечное будущее?

Несмотря на успех этого года, технические, логистические и политические проблемы, описанные выше, могут замедлить внедрение солнечной энергии в некоторых странах в краткосрочной перспективе. Ранее в этом месяце Международное энергетическое агентство прогнозировало, что возобновляемая энергетика к концу десятилетия увеличится более чем вдвоено не соответствует международная цель утроить мощность к той же дате. Агентство заявило, что изменения в политике в США и проблемы интеграции солнечной энергии в энергосистемы препятствуют расширению мощностей возобновляемых источников энергии.

Но эксперты энергетического рынка уверены, что к середине столетия и далее солнечная энергия будет доминировать в мировом энергоснабжении. «К концу этого столетия станет совершенно ясно, что мы будем получать всю нашу электроэнергию из возобновляемых источников, подавляющее большинство из которых будет солнечными», — говорит Бонд, оценивая, что к 2100 году до 80 процентов мирового производства электроэнергии будет производиться с помощью солнечной энергии. Кроме того, по крайней мере 80 процентов общего мирового спроса на энергию будет электрифицировано, ожидает он.

Все препятствия, связанные с политикой, хранением энергии и инфраструктурой, будут устранены, чтобы начать революцию в области зеленой энергетики. «Человеческое состояние — превращать энергию в вещи», — говорит Бонд. “Мы используем энергию для всего. И вот вдруг мы нашли этот дешевый, универсальный источник энергии – конечно, мы собираемся это выяснить”.

Темы:

• солнечная энергия/
• Возобновляемая энергия