در پردهای از تشدید تغییرات آب و هوایی جهانی و فشار رو به رشد ناشی از کاهش منابع انرژی فسیلی، انرژیهای تجدیدپذیر به جهتگیری اصلی برای دگرگونی سیستم انرژی جهانی تبدیل شدهاند. پیشبینیهای سازمانهای معتبری همچون آژانس بینالمللی انرژی (IEA) و آژانس بینالمللی انرژیهای تجدیدپذیر (IRENA) نشان میدهد که در دهه آینده، انرژیهای تجدیدپذیر شتاب بیشتری در انتقال از «منبع انرژی مکمل» به «منبع انرژی غالب» خواهند یافت. توسعه این حوزه با چهار روند عمده همراه است: شتاب در نوآوری فناوری، کاهش مداوم هزینهها، تنوع بخشیدن به سناریوهای کاربردی و تقویت هماهنگیهای جهانی. زنجیره منطقی پشت دادهها به وضوح به این نتیجه میرسد که تا میان قرن بیست و یکم، انرژیهای تجدیدپذیر سهمی معادل نیمی یا بیشتر از مصرف انرژی جهانی را به خود خواهند اختصاص داد.
۱. دستاوردهای فناوری: ارتقای گامبلند از «قابل استفاده» به «کارآمد»
توسعه انرژیهای تجدیدپذیر به شدت وابسته به پیشرفت فناوری است و نوآوریهای کنونی در زمینههای فتوولتائیک (PV)، انرژی بادی، ذخیرهسازی انرژی و سایر حوزهها وارد «فاز انفجاری» شدهاند. به عنوان مثال در فتوولتائیک، بازده تولید برق طی دهه گذشته از ۱۵ تا ۱۸ درصد به ۲۲ تا ۲۴ درصد (سطح عمومی سیلیکون تکبلور) افزایش یافته است. بازده آزمایشگاهی سلولهای تاندم پروسکایت-سیلیکون حتی از ۳۳٫۷ درصد فراتر رفته است (داده NREL، ۲۰۲۳)، که نسبت به فناوریهای سنتی بیش از ۵۰ درصد افزایش نشان میدهد. از نظر هزینه، میانگین وزنی جهانی هزینه سطحبندیشده برق (LCOE) برای فتوولتائیک از ۰٫۳۸۱ دلار در کیلوواتساعت در سال ۲۰۱۰ به ۰٫۰۴۴ دلار در کیلوواتساعت در سال ۲۰۲۳ (IRENA) کاهش یافته است، معادل کاهش ۸۸ درصدی. در برخی مناطق با منابع خورشیدی مطلوب، قیمت برق فتوولتائیک به کمتر از ۰٫۰۱ دلار در کیلوواتساعت رسیده است (به عنوان مثال، پروژه دبی در امارات متحده عربی، خاورمیانه).
پیشرفتها در فناوری ذخیرهسازی انرژی کلید حل مشکل ناپایداری انرژیهای تجدیدپذیر هستند. هزینه ذخیرهسازی انرژی با باتریهای لیتیوم-یون ۸۸ درصد کاهش یافته است، از ۱۱۰۰ دلار در کیلوواتساعت در سال ۲۰۱۰ به ۱۳۲ دلار در کیلوواتساعت در سال ۲۰۲۳ (BloombergNEF). فناوریهای نوظهور مانند باتریهای سدیم-یون و باتریهای جریانی نیز در حال تسریع فرآیند تجاریسازی هستند — ظرفیت نصب شده ذخیرهسازی انرژی جدید چین در سال ۲۰۲۳ به ۳۱٫۳۹ گیگاوات رسید (اداره ملی انرژی)، افزایشی بیش از ۱۶۰ درصد نسبت به سال قبل، که بیش از ۹۵ درصد آن مربوط به باتریهای لیتیومی است. در آینده، با بلوغ فناوریهایی مانند باتریهای حالت جامد و ذخیرهسازی انرژی گرانشی، سیستمهای ذخیرهسازی انرژی پشتیبانی از سهم بالاتری از ادغام انرژیهای تجدیدپذیر در شبکه را ممکن خواهند کرد.
II. گسترش بازار: عمومیسازی جهانی از «محرک سیاستی» به «رهبری اقتصادی»
کاهش هزینههای فناوری بهطور مستقیم رقابتپذیری اقتصادی انرژی تجدیدپذیر را افزایش داده است. طبق آمار آژانس بینالمللی انرژی (IEA)، در سال 2023، انرژی تجدیدپذیر 86 درصد از ظرفیت نصب جدید برق جهانی (با سهم 65 درصد برای فتوولتائیک و 21 درصد برای انرژی بادی) را تشکیل داد که برای نخستین بار از انرژی فسیلی (14 درصد) پیشی گرفت. این روند بهویژه در بازارهای نوظهور برجسته است: ظرفیت نصب انرژی تجدیدپذیر در هند در سال 2023 به میزان 22 درصد رشد کرد (به 199 گیگاوات رسید)؛ ظرفیت نصب فتوولتائیک در ویتنام از کمتر از 1 گیگاوات در سال 2018 به 22 گیگاوات در سال 2023 افزایش یافت؛ هرچند آفریقا پایهٔ پایینی دارد (ظرفیت نصب کل تقریبًاً 120 گیگاوات)، سرمایهگذاری جدید در انرژی تجدیدپذیر در این قاره در سال 2023 نسبت به سال قبل 35 درصد رشد داشت و قیمتهای مناقصهٔ فتوولتائیک در کشورهایی مانند کنیا و آفریقای جنوبی بارها به سطوح جدیدی پایینتر رسید.
از دیدگاه تقاضای بلندمدت، هدف «کاهش کربن» در ساختار انرژی جهانی، جایگزینی شتابان انرژیهای تجدیدپذیر را الزامی کرده است. بر اساس گزارش چشمانداز انتقال انرژی جهانی 2023 آژانس بینالمللی انرژیهای تجدیدپذیر (IRENA)، برای دستیابی به هدف کنترل دمای 2 درجهای توافق پاریس، ظرفیت نصب شده جهانی انرژیهای تجدیدپذیر تا سال 2030 باید به 11.2 تراوات (نزدیک به سه برابر مقدار 3.9 تراوات در سال 2023) برسد که شامل 6.3 تراوات فتوولتائیک و 3.5 تراوات انرژی بادی میشود؛ و تا سال 2050، انرژیهای تجدیدپذیر باید بیش از 80 درصد از تقاضای برق جهانی را تأمین کنند (در حال حاضر حدود 30 درصد). شرکت تحقیقات بازار وود مکنزی پیشبینی کرده است که سرمایهگذاری تجمعی جهانی در انرژیهای تجدیدپذیر بین سالهای 2024 تا 2035 از 11 تریلیون دلار فراتر خواهد رفت که منطقه آسیا و اقیانوسیه بیش از 45 درصد آن را تشکیل میدهد (عمدتاً از چین و هند)، اروپا 25 درصد و آمریکای شمالی 20 درصد.
III. تعمیق کاربرد: بازسازی سیستم از «تولید انرژی تکی» به «ادغام چندانرژی»
در آینده، کاربرد انرژیهای تجدیدپذیر از مرز «تولید برق» فراتر رفته و به بخشهای نهایی مصرف انرژی مانند حملونقل، صنعت و ساختمان نفوذ خواهد کرد و سیستم یکپارچهای از انرژی با همافزایی «برق-هیدروژن-گرما» را شکل خواهد داد.
بخش حمل و نقل
اتصال وسایل نقلیه برقی (EV) و انرژیهای تجدیدپذیر، مورد معمولی است. فروش جهانی خودروهای برقی در سال 2023 به 14.65 میلیون دستگاه رسید (که 18 درصد از فروش خودروهای جدید را شامل میشود، بر اساس دادههای آژانس بینالمللی انرژی)، و سهم «تامین مستقیم برق سبز» در تاسیسات پشتیبان شارژ به تدریج در حال افزایش است؛ به عنوان مثال، سیستمهای شارژ سریع تسلا با سیستمهای فتوولتائیک + ذخیرهسازی انرژی ادغام شدهاند و در برخی ایستگاهها سهم برق سبز از 60 درصد نیز فراتر رفته است. همچنین به عنوان یک سوخت ذخیرهسازی بلندمدت و حملونقل سنگین، هزینه تولید هیدروژن سبز از 6 تا 8 دلار در کیلوگرم در سال 2020 به 4 تا 5 دلار در کیلوگرم در سال 2023 کاهش یافته است (شورای بینالمللی هیدروژن) و پیشبینی میشود تا سال 2030 به 2 تا 3 دلار در کیلوگرم برسد که این امر کاربرد گسترده کامیونها و کشتیهای سوختی سلول سوختی هیدروژنی را تسهیل خواهد کرد.
بخش صنعتی
"جایگزینی انرژی سبز" در صنایع پرمصرف از قبیل فولاد و مواد شیمیایی در حال تسریع است. گروه چین بائوو در سال ۲۰۲۳ اولین پروژه جهانی یکپارچه فولاد با استفاده از "فتوولتائیک + ذخیرهسازی انرژی + هیدروژن" را راهاندازی کرد، که در آن با استفاده از نیروگاه خورشیدی اختصاصی (با ظرفیت نصب ۲ گیگاوات) کورههای قوس الکتریکی را تغذیه میکند و مصرف کک را کاهش میدهد؛ مکانیسم تعدیل مرزی کربنی اتحادیه اروپا (CBAM) باعث میشود تولیدات جهانی به مناطق با مصرف بالای انرژی سبز منتقل شوند و پروژههای هیدروژن سبز مبتنی بر انرژیهای تجدیدپذیر در جنوب شرق آسیا و شمال آفریقا (مانند طرح ۱۰ گیگاواتی هیدروژن سبز در مراکش) سرمایهگذاری شرکتهای چندملیتی را جذب میکنند.
بخش ساختمانی
ادغام «نوروفت، ذخیرهسازی و شارژ-مصرف» در سیستمهای توزیعشده نوروفت و ذخیرهسازی انرژی به یک روند عمومی تبدیل شده است. در سال ۲۰۲۳، ۹۰ درصد از ساختمانهای مسکونی جدید ساختهشده در آلمان با سیستمهای نوروفت سقفی (با ظرفیت نصب شده متوسط ۸ تا ۱۰ کیلووات) تجهیز شدند و با ترکیب باتریهای خانگی (ظرفیت ۵ تا ۱۰ کیلوواتساعت)، نرخ خودکفایی بیش از ۸۰ درصد حاصل شد؛ در چین، تحت سیاست «ترویج در سطح شهرستان»، نوروفت توزیعشده در سال ۲۰۲۳ سهم ۵۵ درصدی از ظرفیت نصبشده جدید (بیش از ۹۶ گیگاوات) را به خود اختصاص داد و اقتصادی بودن نوروفتهای صنعتی و تجاری روی سقف (دوره بازگشت سرمایه ۵ تا ۷ سال) باعث افزایش تمایل بنگاهها به نصب داوطلبانه شده است.
چهارم: چالشها و پاسخها: تابآوری شبکه، جغرافیای سیاسی و گذار منصفانه
علیرغم چشمانداز گسترده، توسعه انرژیهای تجدیدپذیر همچنان با سه چالش عمده روبهرو است:
1. ظرفیت جذب ناکافی شبکه: ادغام انرژیهای تجدیدپذیر با سهم بالا، الزامات بیشتری را در قبال انعطافپذیری شبکه به همراه دارد (به عنوان مثال، نرخ تغییر توان درونروزی ناشی از نوسان خروجی باد و خورشید به 10 تا 20 درصد میرسد). آمار آژانس بینالمللی انرژی نشان میدهد که نرخ محدودیت کاهش تولید باد و فتوولتائیک در سراسر جهان به دلیل محدودیتهای شبکه در سال 2023 همچنان به 5 تا 8 درصد رسیده است (در برخی مناطق چین در ساعات اوج مصرف این مقدار از 10 درصد نیز فراتر میرود). در آینده، لازم است از طریق فناوریهایی مانند شبکههای هوشمند، نیروگاههای مجازی (VPPs) و پاسخگویی طرف تقاضا، تواناییهای تنظیم شبکه بهبود یابد.
۲. ریسکهای کلیدی زنجیره تأمین مواد: تمرکز جهانی موادی مانند پلیسیلیکون فتوولتائیک، عناصر نادر انرژی بادی (مانند نئودیمیوم، دیسپروسیوم) و لیتیوم/کبالت ذخیرهسازی انرژی در سطح بالایی است (به عنوان مثال، جمهوری دموکراتیک کنگو ۷۰٪ کبالت جهان را تولید میکند و چین ۹۰٪ عناصر نادر جهان را فرآوری میکند). تعارضات ژئوپولیتیکی ممکن است منجر به نوسان قیمتها شود (به عنام مثال، قیمت لیتیوم در سال ۲۰۲۲ ده برابر شد)، که همین امر ضرورت تسریع بازیافت مواد (در حال حاضر کمتر از ۲۰٪ برای باتریهای لیتیومی) و توسعه فناوریهای جایگزین (مانند باتریهای بدون کبالت، باتریهای جریان آهن-کروم) را افزایش میدهد.
3. فشار انتقال عادلانه: مناطق وابسته به انرژی فسیلی با تأثیرات قابلتوجهی در اشتغال و اقتصاد-اجتماعی مواجه هستند (به عنوان مثال، صنعت زغالسنگ ایالات متحده بین سالهای 2010 تا 2020 بیش از 500,000 شغل را از دست داد). سازمان بینالمللی کار (ILO) پیشبینی میکند که صنعت انرژی تجدیدپذیر جهانی تا سال 2030، 38 میلیون شغل جدید ایجاد کند (افزایش خالص 14 میلیون شغل پس از جبران مشاغل از دسترفته در بخش انرژی فسیلی)، اما برای دستیابی به انتقالی آرام، نیاز به آموزش مهارتها و جبران سیاستی وجود دارد.
نتیجهگیری: مسیرهای متنوع در چارچوب روندهای مشخص
تحلیل جامع دادهها و روندها نشان میدهد که توسعه آینده انرژیهای تجدیدپذیر دارای سه بنیاد است: «امکانپذیری فناوری، عقلانیت اقتصادی و تقاضای مشخص». تا سال ۲۰۳۰، پیشبینی میشود ظرفیت نصب شده جهانی انرژیهای تجدیدپذیر بیش از ۱۰ تراوات باشد (که بیش از ۵۰٪ از کل ظرفیت نصب شده برق را تشکیل میدهد) و تا سال ۲۰۵۰ ممکن است به ۳۰ تا ۴۰ تراوات برسد (و ۸۰ تا ۹۰ درصد از تقاضای انرژی را تأمین کند). در این فرآیند، کشورها و مناطق مختلف بر اساس منابع طبیعی (به عنوان مثال، مزیت فتوولتائیک در کشورهای بیابانی، پتانسیل انرژی بادی در مناطق ساحلی)، شدت سیاستها (مانند اهداف «دوگانه کربن» چین، «معاهده سبز» اتحادیه اروپا) و مکانیزمهای بازار (مانند اعتبار مالیاتی IRA در ایالات متحده، یارانههای FIT در ژاپن)، مسیرهای متفاوتی را شکل خواهند داد. با این حال، همه این مسیرها به سمت یک جهت غیرقابل برگشت اشاره دارند: انرژیهای تجدیدپذیر تنها یک راهحل برای بحران آبوهوا نیست، بلکه یک انتخاب استراتژیک برای بازتعریف رقابتپذیری اقتصادی جهانی و امنیت انرژی نیز محسوب میشود.
