На фоне усиления глобальных изменений климата и растущего давления со стороны истощения запасов ископаемого топлива возобновляемая энергия стала ключевым направлением трансформации глобальной энергетической системы. Прогнозы авторитетных организаций, таких как Международное энергетическое агентство (МЭА) и Международное агентство по возобновляемой энергии (МАВЭ), указывают на то, что в ближайшее десятилетие возобновляемая энергия ускорит переход от «дополнительного источника энергии» к «основному источнику энергии». Её развитие характеризуется четырьмя основными тенденциями: ускорение технологического обновления, постоянное снижение затрат, разнообразие сценариев применения и углубление международной координации. Логическая цепочка, стоящая за данными, ясно приводит к выводу: к середине XXI века доля возобновляемой энергии составит половину или более от общемирового потребления энергии.
I. Технологические прорывы: скачкообразный переход от «пригодного для использования» к «высокоэффективного»
Развитие возобновляемой энергетики в значительной степени зависит от технологического прогресса, а текущие инновации в области фотоэлектрических (ФЭ) элементов, ветроэнергетики, систем хранения энергии и других направлений вошли в «экспоненциальную фазу». Например, за последнее десятилетие эффективность генерации электроэнергии с помощью ФЭ-модулей выросла с 15–18 % до 22–24 % (на уровне массовых монокристаллических кремниевых модулей). В лабораторных условиях КПД перовскитно-кремниевых тандемных ячеек даже превысил 33,7 % (данные NREL, 2023 год), что на более чем 50 % выше по сравнению с традиционными технологиями. Что касается стоимости, то средневзвешенная удельная стоимость электроэнергии (LCOE) от ФЭ в мире снизилась с 0,381 долл. США за кВт·ч в 2010 году до 0,044 долл. США за кВт·ч в 2023 году (IRENA), то есть на 88 %. В некоторых регионах с благоприятными солнечными ресурсами цена солнечной электроэнергии упала ниже 0,01 долл. США за кВт·ч (например, проект в Дубае, Объединённые Арабские Эмираты, Ближний Восток).
Прорывы в технологии хранения энергии являются ключом к решению проблемы непостоянства возобновляемой энергии. Стоимость хранения энергии с помощью литий-ионных аккумуляторов снизилась на 88% — с 1100 долларов США за кВт·ч в 2010 году до 132 долларов США за кВт·ч в 2023 году (BloombergNEF). Новые технологии, такие как натрий-ионные и поточные батареи, также ускоряют коммерциализацию — установленная мощность хранения энергии в Китае достигла 31,39 ГВт в 2023 году (Национальное управление энергетики), увеличившись более чем на 160% по сравнению с предыдущим годом, при этом доля литиевых батарей составила более 95%. В будущем, по мере созревания технологий, таких как твердотельные батареи и гравитационное накопление энергии, системы хранения энергии будут поддерживать более высокую долю интеграции возобновляемых источников энергии в сеть.
II. Расширение рынка: глобальное распространение от «политически обусловленного» к «экономически ориентированному»
Снижение технологической стоимости напрямую повысило экономическую конкурентоспособность возобновляемой энергии. Согласно статистике МЭА, в 2023 году на долю возобновляемых источников энергии пришлось 86% новой установленной мощности в мировой энергетике (на долю фотоэлектрической генерации — 65%, а ветроэнергетики — 21%), впервые превысив долю ископаемого топлива (14%). Эта тенденция особенно ярко проявляется на развивающихся рынках: в Индии установленная мощность ВИЭ выросла на 22% в 2023 году (достигнув 199 ГВт); установленная мощность солнечной энергии во Вьетнаме увеличилась с менее чем 1 ГВт в 2018 году до 22 ГВт в 2023 году; хотя в Африке база пока невелика (общая установленная мощность составляет около 120 ГВт), объёмы новых инвестиций в ВИЭ в 2023 году увеличились на 35% по сравнению с предыдущим годом, а цены на тендерах по солнечной энергии в таких странах, как Кения и Южная Африка, неоднократно достигали новых минимумов.
С точки зрения долгосрочного спроса, цель «декарбонизации» глобальной энергетической структуры вынуждает ускорить замену возобновляемыми источниками энергии. Согласно обзору Всемирных перспектив энергетического перехода 2023 года от IRENA, для достижения цели по ограничению роста температуры до 2 °C, согласно Парижскому соглашению, установленная мощность возобновляемой энергетики в мире к 2030 году должна достичь 11,2 ТВт (почти в три раза больше, чем 3,9 ТВт в 2023 году), включая 6,3 ТВт солнечной и 3,5 ТВт ветровой энергии; к 2050 году доля возобновляемых источников энергии должна покрывать более 80% мирового электропотребления (в настоящее время около 30%). Исследовательская компания Wood Mackenzie прогнозирует, что совокупные глобальные инвестиции в возобновляемую энергию превысят 11 трлн долларов США в период с 2024 по 2035 год, при этом на Азиатско-Тихоокеанский регион придется более 45% (в основном за счет Китая и Индии), на Европу — 25%, а на Северную Америку — 20%.
III. Углубление применения: системная реорганизация от «отдельной генерации» к «интеграции нескольких видов энергии»
В будущем применение возобновляемой энергии выйдет за рамки «производства электроэнергии» и проникнет в секторы конечного потребления энергии, такие как транспорт, промышленность и строительство, формируя интегрированную энергетическую систему с синергией «электричество-водород-тепло».
Транспортный сектор
Сочетание электромобилей (EV) и возобновляемых источников энергии является наиболее типичным случаем. В 2023 году глобальные продажи электромобилей достигли 14,65 млн единиц (18% от продаж новых автомобилей, данные МЭА), а доля «прямого зелёного электроснабжения» в инфраструктуре зарядных станций постепенно растёт — например, зарядные станции Tesla Superchargers уже интегрированы с системами фотоэлектрических панелей и накопления энергии, где доля зелёной энергии превышает 60% на некоторых станциях. В качестве долгосрочного накопителя энергии и топлива для тяжёлого транспорта стоимость производства зелёного водорода снизилась с 6–8 долларов за кг в 2020 году до 4–5 долларов за кг в 2023 году (по данным International Hydrogen Council) и, как ожидается, упадёт до 2–3 долларов за кг к 2030 году, что стимулирует массовое применение водородных топливных элементов в грузовиках и судах.
Индустриальный сектор
Замена «зеленой энергии» в энергоемких отраслях, таких как сталелитейная и химическая, ускоряется. Группа China Baowu запустила в 2023 году первый в мире интегрированный стальной проект по технологии «фотоэлектричество + накопление энергии + водород», обеспечивая электродуговые печи собственной фотоэлектростанцией (установленная мощность 2 ГВт), чтобы сократить использование кокса; механизм корректировки углеродных выбросов на границах ЕС (CBAM) вынуждает глобальное производство переходить в регионы с интенсивным использованием зеленой энергии, а проекты по производству зеленого водорода на основе возобновляемых источников энергии в Юго-Восточной Азии и Северной Африке (например, план Марокко по созданию 10 ГВт мощностей по производству зеленого водорода) привлекают инвестиции транснациональных предприятий.
Строительный сектор
Интеграция «фотоэлектрические станции – накопление энергии – зарядка – использование» для распределённых фотоэлектрических и энергоёмких систем стала основной тенденцией. В 2023 году 90 % новых жилых зданий в Германии были оснащены крышными фотоэлектрическими системами (со средней установленной мощностью 8–10 кВт), что в сочетании с бытовыми аккумуляторами (ёмкостью 5–10 кВт·ч) обеспечило уровень автономности более 80 %; в соответствии с политикой Китая по «внедрению на уровне уездов» доля распределённых фотоэлектрических систем в 2023 году составила 55 % от общей новой мощности (превысив 96 ГВт), а экономическая эффективность промышленных и коммерческих крышных фотоэлектрических систем (срок окупаемости инвестиций 5–7 лет) стимулирует предприятия к добровольной установке.
IV. Проблемы и меры реагирования: устойчивость сетей, геополитика и справедливый переход
Несмотря на широкие перспективы, развитие возобновляемой энергетики по-прежнему сталкивается с тремя основными проблемами:
1. Недостаточная пропускная способность сети: интеграция возобновляемых источников энергии в высокой пропорции предъявляет повышенные требования к гибкости электросети (например, суточные колебания мощности из-за изменений выработки ветровой и солнечной энергии достигают 10%–20%). Согласно статистике МЭА, в 2023 году глобальный уровень ограничения выработки ветровой и солнечной энергии из-за ограничений сетей всё ещё составлял 5%–8% (в отдельных регионах Китая в часы пик превышал 10%). В будущем необходимо повышать регулирующие возможности за счёт таких технологий, как «умные» сети, виртуальные электростанции (VPP) и управление спросом.
2. Основные риски цепочек поставок материалов: наблюдается высокая глобальная концентрация таких материалов, как поликремний для ФЭ, редкоземельные элементы для ветроэнергетики (например, неодим, диспрозий) и литий/кобальт для систем хранения энергии (например, Демократическая Республика Конго производит 70% мирового кобальта, а Китай перерабатывает 90% редкоземельных элементов мира). Геополитические конфликты могут привести к колебаниям цен (например, цены на литий выросли в 10 раз в 2022 году), что требует ускорения переработки материалов (в настоящее время менее 20% для литиевых аккумуляторов) и исследований и разработок альтернативных технологий (например, батарей без кобальта, железо-хромовых поточных батарей).
3. Давление необходимости справедливого перехода: регионы, зависящие от ископаемых источников энергии, сталкиваются со значительными последствиями для занятости и социально-экономического положения (например, в угольной промышленности США было потеряно более 500 000 рабочих мест в период с 2010 по 2020 год). По прогнозам Международной организации труда (МОТ), к 2030 году мировая индустрия возобновляемой энергетики создаст 38 миллионов новых рабочих мест (чистый прирост 14 миллионов после компенсации потерь в секторе ископаемой энергии), однако для обеспечения плавного перехода необходимы программы профессиональной подготовки и политическая поддержка.
Заключение: Разнообразные пути в условиях определённых тенденций
Комплексный анализ данных и тенденций показывает, что будущее развитие возобновляемой энергетики опирается на три основы: «техническую осуществимость, экономическую рациональность и четкий спрос». К 2030 году установленная мощность возобновляемой энергетики в мире, как ожидается, превысит 10 ТВт (более 50% от общей установленной электрической мощности) и может достичь 30–40 ТВт к 2050 году (удовлетворяя 80–90% потребностей в энергии). В этом процессе различные страны и регионы будут формировать дифференцированные пути развития, исходя из природных ресурсов (например, преимущества фотоэлектрики в странах с пустынями, потенциал ветроэнергетики в прибрежных зонах), силы политики (например, цели Китая в области «двойного углерода», «Зелёная сделка» ЕС) и рыночных механизмов (например, налоговые льготы по Закону о снижении инфляции в США, субсидии по схеме FIT в Японии). Однако все они указывают на неизбежное направление: возобновляемая энергетика — это не только решение климатического кризиса, но и стратегический выбор, направленный на переформатирование глобальной экономической конкурентоспособности и энергетической безопасности.