На тлі посилення глобальних кліматичних змін і зростаючого тиску з боку вичерпання викопного палива, відновлювана енергія стала основним напрямком трансформації глобальної енергетичної системи. Прогнози авторитетних організацій, таких як Міжнародне агентство з енергетики (IEA) та Міжнародне агентство з відновлюваної енергії (IRENA), свідчать про те, що в наступному десятилітті відновлювана енергія прискорить перехід від «додаткового джерела енергії» до «основного джерела енергії». Її розвиток характеризується чотирма основними тенденціями: прискорення технологічної модернізації, постійне зниження вартості, різноманіття сценаріїв застосування та поглиблення глобальної координації. Логічний ланцюжок за даними чітко вказує на висновок: до середини XXI століття відновлювана енергія становитиме половину або навіть більше від загального споживання енергії у світі.
І. Технологічні прориви: стрибкоподібне оновлення від «працездатності» до «ефективності»
Розвиток відновлюваних джерел енергії значною мірою залежить від технологічного прогресу, а сучасні інновації в галузях фотогальваніки (PV), вітрової енергетики, накопичення енергії та інших сферах увійшли в «вибухову фазу». Наприклад, за останнє десятиліття ефективність генерації електроенергії від фотогальваніки зросла з 15%-18% до 22%-24% (основний рівень монокристалічного кремнію). У лабораторних умовах ККД перовськітово-кремнієвих тандемних елементів навіть перевищив 33,7% (дані NREL, 2023), що на понад 50% більше, ніж у традиційних технологій. Щодо вартості, середньозважена глобальна вартість електроенергії (LCOE) для фотогальваніки знизилася з 0,381 дол. США за кВт·год у 2010 році до 0,044 дол. США за кВт·год у 2023 році (IRENA), тобто на 88%. У деяких регіонах із вигідними сонячними ресурсами ціни на сонячну електроенергію впали нижче 0,01 дол. США за кВт·год (наприклад, проект у Дубаї, Об’єднані Арабські Емірати, Близький Схід).
Прориви в технологіях зберігання енергії є ключем до вирішення проблеми переривчастості відновлюваної енергії. Вартість акумуляторних систем зберігання енергії на основі літій-іонних батарей знизилася на 88% — з 1100 доларів за кВт·год у 2010 році до 132 доларів за кВт·год у 2023 році (BloombergNEF). Нові технології, такі як натрій-іонні та потокові батареї, також прискорюють комерціалізацію — нова встановлена потужність зберігання енергії в Китаї досягла 31,39 ГВт у 2023 році (Національне управління з енергетики), що на понад 160% більше, ніж у попередньому році, при цьому літієві батареї становлять понад 95%. У майбутньому, коли такі технології, як твердотільні батареї та гравітаційні системи зберігання енергії, досягнуть зрілості, системи зберігання енергії зможуть забезпечити інтеграцію значно більшої частки відновлюваної енергії в електромережу.
II. Розширення ринку: глобальне поширення від «залежного від політики» до «економічно обґрунтованого»
Технологічне зниження вартості безпосередньо підвищило економічну конкурентоспроможність відновлюваної енергетики. Згідно зі статистикою МЕА, у 2023 році на частку відновлюваних джерел енергії припало 86% нової встановленої потужності електроенергії у світі (з них 65% — фотоелектрика та 21% — вітрова енергетика), вперше перевищивши показник для викопного палива (14%). Ця тенденція особливо помітна на ринках, що розвиваються: у 2023 році встановлена потужність відновлюваних джерел енергії в Індії зросла на 22% (досягнувши 199 ГВт); встановлена потужність фотоелектрики у В'єтнамі зрісла з менш ніж 1 ГВт у 2018 році до 22 ГВт у 2023 році; хоча в Африці базовий рівень залишається низьким (загальна встановлена потужність становить близько 120 ГВт), обсяги інвестицій у нову відновлювану енергетику зросли на 35% у рік у 2023 році, а ціни на тендери з фотоелектрики в таких країнах, як Кенія та Південна Африка, неодноразово досягали рекордно низьких значень.
З точки зору довгострокового попиту, мета «декарбонізації» глобальної енергетичної структури змушує прискорити заміну відновлюваними джерелами енергії. Згідно з оглядом світових перспектив енергетичного переходу IRENA за 2023 рік, для досягнення цілі Парижської угоди щодо обмеження температури на рівні 2 °C, загальна потужність встановлених відновлюваних джерел енергії у світі має досягти 11,2 ТВт до 2030 року (майже втричі більше, ніж 3,9 ТВт у 2023 році), зокрема 6,3 ТВт — сонячна енергія та 3,5 ТВт — вітрова енергія; до 2050 року відновлювані джерела повинні забезпечувати понад 80% світового попиту на електроенергію (наразі близько 30%). Дослідницька фірма Wood Mackenzie прогнозує, що сукупні глобальні інвестиції у відновлювану енергетику перевищать 11 трлн дол. США в період з 2024 по 2035 рік, при цьому на Азіатсько-Тихоокеанський регіон припаде понад 45% (переважно Китай і Індія), Європа — 25%, а Північна Америка — 20%.
III. Поглиблення застосування: реорганізація системи від «окремого виробництва енергії» до «інтеграції багатьох джерел енергії»
У майбутньому застосування відновлюваних джерел енергії вийде за межі «виробництва електроенергії» та проникне в сектори кінцевого споживання енергії, такі як транспорт, промисловість та будівництво, формуючи інтегровану енергетичну систему з поєднанням «електроенергія-водень-тепло».
Сектор транспорту
Поєднання електромобілів (EV) та відновлюваних джерел енергії є найпоширенішим випадком. У 2023 році глобальні продажі електромобілів досягли 14,65 мільйона одиниць (що становить 18% продажів нових автомобілів, дані МЕА), а частка «прямого зеленого електроживлення» у супутніх зарядних пристроях поступово зростає — наприклад, Tesla Superchargers інтегровані з системами PV + накопичення енергії, де частка зеленої енергії перевищує 60% на окремих станціях. Як довгостроковий засіб зберігання енергії та паливо для важковантажного транспорту, вартість виробництва зеленого водню знизилася з 6–8 доларів за кг у 2020 році до 4–5 доларів за кг у 2023 році (Міжнародна рада з водню) і, як очікується, знизиться до 2–3 доларів за кг до 2030 року, що сприятиме масовому застосуванню водневих паливних елементів у вантажівках та суднах.
Промисловий сектор
«Зелена заміна» у енергоємних галузях, таких як сталевиробництво та хімічна промисловість, прискорюється. У 2023 році група China Baowu запустила перший у світі інтегрований стальний проект «ФЕМ + накопичення енергії + водень», живлячи електродугові печі власною сонячною електростанцією (встановлена потужність 2 ГВт) для зменшення використання коксу; Механізм коригування вуглецевих мит ЄС (CBAM) змушує глобальне виробництво переходити до районів інтенсивного використання зеленої енергії, а проекти з виробництва зеленого водню на основі відновлюваних джерел енергії в Південно-Східній Азії та Північній Африці (наприклад, план з виробництва зеленого водню потужністю 10 ГВт в Марокко) привертають інвестиції багатонаціональних підприємств.
Створення
Інтеграція «сонячна енергетика-накопичення-заряджання-використання» для розподілених фотоелектричних систем та накопичувачів енергії стала основною тенденцією. У 2023 році 90% нових житлових будівель у Німеччині були обладнані даховими фотоелектричними системами (із середньою встановленою потужністю 8–10 кВт), що дозволило досягти рівня автономії понад 80% при поєднанні з побутовими акумуляторами (ємністю 5–10 кВт·год); за політикою Китаю «поширення на рівні повіту» розподілені фотоелектричні системи склали 55% нової встановленої потужності у 2023 році (понад 96 ГВт), а економічна вигідність промислових та комерційних дахових фотоелектричних систем (термін окупності інвестицій 5–7 років) стимулює підприємства до добровільного встановлення.
IV. Виклики та заходи реагування: стійкість електромереж, геополітика та справедливий перехід
Незважаючи на широкі перспективи, розвиток відновлюваної енергетики все ще стикається з трьома основними викликами:
1. Недостатня потужність мережі для поглинання енергії: Інтеграція високопропорційної відновлюваної енергії ставить вищі вимоги до гнучкості мережі (наприклад, добові зміни потужності через коливання виробництва вітрової та сонячної енергії досягають 10%-20%). За даними Міжнародного енергетичного агентства, у 2023 році глобальний рівень обмеження виробництва вітрової та фотоелектричної енергії через обмеження в мережі все ще становив 5%-8% (у окремих регіонах Китаю перевищував 10% у години пікового навантаження). У майбутньому необхідно підвищувати регулювальні можливості за допомогою таких технологій, як розумні мережі, віртуальні електростанції (VPP) та відповідь на стороні попиту.
2. Основні ризики ланцюга постачання матеріалів: глобальна концентрація таких матеріалів, як полікремній для ФЕП, рідкісноземельні метали для вітрової енергетики (наприклад, неодим, диспрозій) та літій/кобальт для накопичення енергії, є високою (наприклад, Демократична Республіка Конго видобуває 70% світового кобальту, а Китай переробляє 90% світових рідкісних земель). Геополітичні конфлікти можуть призвести до коливань цін (наприклад, ціни на літій у 2022 році зросли в 10 разів), що вимагає прискорення переробки матеріалів (наразі менше 20% для літій-іонних акумуляторів) та НДР альтернативних технологій (наприклад, акумуляторів без кобальту, потокових акумуляторів на основі заліза та хрому).
3. Тиск на справедливий перехід: регіони, що залежать від викопного палива, стикаються зі значним впливом на зайнятість та соціально-економічну ситуацію (наприклад, у США галузь вугілля втратила понад 500 000 робочих місць між 2010 та 2020 роками). Міжнародна організація праці (МОП) прогнозує, що до 2030 року глобальна галузь відновлюваної енергетики створить 38 мільйонів нових робочих місць (чисте збільшення на 14 мільйонів після компенсації втрачених робочих місць у секторі викопного палива), проте для успішного переходу необхідні навчання навичкам та політична підтримка.
Висновок: Різноманітні шляхи в умовах чітких тенденцій
Комплексний аналіз даних і тенденцій показує, що майбутній розвиток відновлюваної енергетики має три основи: «технологічна здійсненність, економічна доцільність і чіткий попит». До 2030 року загальна потужність встановлених об'єктів відновлюваної енергетики у світі, як очікується, перевищить 10 ТВт (що становитиме більше 50% загальної встановленої електричної потужності) і може досягти 30–40 ТВт до 2050 року (задовольняючи 80–90% потреб у енергії). У цьому процесі різні країни та регіони сформують диференційовані шляхи на основі наявних ресурсів (наприклад, переваг у сонячній енергетиці в країнах пустель, потенціалу вітрової енергії в прибережних зонах), інтенсивності політики (наприклад, цілей Китаю щодо «подвійного вуглецю», «Зеленої угоди» ЄС) та ринкових механізмів (наприклад, податкових кредитів США за Законом про інфляцію, субсидій Японії за схемою FIT). Проте всі вони вказують на незворотний напрямок: відновлювана енергетика — це не лише рішення кліматичної кризи, а й стратегічний вибір для переконструювання глобальної економічної конкурентоспроможності та енергетичної безпеки.