Перовскит, TOPCon, морские турбины: как изменится "зеленая" энергетика в 2025 году

Альтернативные источники энергии постепенно становятся основными, вытесняя ископаемое топливо и даже атомные электростанции. Фокус выяснил, какое развитие ожидает их в следующем, 2025 году.

Чего ждать в 2025 году

Аналитики Международного энергетического агентства (IEA) прогнозируют, что в 2025 году более трети электроэнергии в мире будет вырабатываться за счет возобновляемых источников энергии, хотя сейчас уровень распространения электростанций ниже целевых показателей, установленных на Конференции ООН по изменению климата. По их подсчетам, к 2025 году впервые в истории на Азию будет приходиться половина мирового потребления электроэнергии, а треть от общего количества будет потреблять Китай.

Консалтинговая компания Deloitte в своем недавнем отчете добавляет, что спрос на "зеленую" энергию превышает предложение, поэтому в мире строят новые электростанции, стремясь снизить дефицит ресурсов. В 2025 году между производителями начнется гонка, в которой важную роль сыграет низкая стоимость и модульность.

Анализ шведской инжиниринговой компании AFRY показал, что Китай добивается значительных успехов в освоении возобновляемых источников энергии. В 2025 году в стране установят оборудование для ее добычи на уровне, значительно превышающем 250 ГВт, хотя темпы несколько снизятся по сравнению с предыдущими годами. С 2020 по 2023 год рост внедрения возобновляемых источников в Китае вырос на 60%: с ~530 ГВт до ~860 ГВт.

Согласно отчету "Energy Outlook 2025", подготовленному исследовательской фирмой Economist Intelligence Unit, производство энергии за счет возобновляемых источников достигнет рекордного уровня. По всему миру появятся солнечные и ветровые установки с общей генерацией более 250 ГВт, притом значительную их часть запустят в Китае.

В Европе же спрос на энергию в 2025 году должен остаться почти на том же уровень, а к 2026 году может даже снизиться. Причинами эксперты называют экономический спад и амбициозными мерами по увеличению доли возобновляемых источников, введенными в результате энергетического кризиса 2022 года. "Чистая" генерация теперь нужна не только ради экологии, но и для укрепления энергетической безопасности. Это касается, в том числе, и Украины.

Солнечная энергетика в 2025 году

Фотоэлектрические технологии продолжают развиваться и предлагают большую эффективность при все более низких затратах. В 2025 году стоит ожидать прорывов в области эффективности и новых дизайнов солнечных панелей, в том числе:

• двусторонние солнечные панели: улавливают солнечный свет с обеих сторон для повышения эффективности.
• перовскитные солнечные элементы: обеспечивают более высокую эффективность при более низкой стоимости, чем традиционные панели на основе кремния.
• прозрачные солнечные панели: их можно встраивать в окна и фасады зданий, превращая в электростанции целые здания.

Новые солнечные элементы

Модули на основе перовскита считаются одним из самых перспективных отраслей, поскольку они потенциально могут достигнуть более 30% эффективности преобразования солнечной энергии в электричество, что является значительным улучшением по сравнению с традиционными панелями на основе кремния. Но еще больше перспектив у тандемных панелей, объединяющих в себе кремниевый и перовскитный слои, которые улавливают разные части солнечного света. Недавно южнокорейская компания Qcells представила тандемный элемент с рекордной эффективностью — 28,6%. Вероятно, в 2025 году эта технология начнет активнее развиваться и внедряться по всему миру.

Стоит также обратить внимание на технологию TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), которая предусматривает особую архитектуру энергетической ячейки. На кремниевую поверхность наносится слой оксида кремния толщиной несколько нанометров, который пассивирует ее, то есть не пропускает определенные заряды от соединительных контактов и предотвращает потерю производительности в задней части элемента.

Как пишет The Nation, технология TOPCon будет лидировать ближайшие пять лет или более, обеспечивая высокую эффективность выработки энергии (пока на уровне 25,9%) и долгий срок службы. Она также выделяется самыми низкими производственными затратами на гигаватт и самыми низкими инвестициями в оборудование в сочетании с постоянным повышением эффективности. Например, эффективность ячейки на 1% выше и прирост выходной мощности 30 Вт+.

Накопители солнечной энергии

В следующем году большую роль должны сыграть системы хранения солнечной энергии. По прогнозам BloombergNEF, с 2023 по 2030 год мировой рынок хранения энергии может с годовым приростом в 21% до 137 ГВт/442 ГВт-ч. Это расширение обусловлено достижениями в технологии аккумуляторов, включая переход от батарей на основе литий-никелевого марганцево-кобальтового оксида (NMC) к литий-железо-фосфатным (LFP), которые обеспечивают более высокую эффективность и низкие затраты.

Технология батарей LFP будет особенно полезна для систем управления батареями (BMS), работающих при поддержке искусственного интеллекта и машинного обучения. Они могут значительно повысить эффективность и срок службы аккумуляторов за счет оптимизации циклов заряда и разряда, а также вовремя предупреждать о необходимости обслуживания.

Нестандартные панели

Инженеры в последнее время много экспериментируют с форматами солнечных модулей, чтобы их можно было устанавливать в самых разных местах. Уже представлены гибкие, складные, прозрачные панели, и это наверняка не предел. В 2025 году стоит ожидать новых открытий, которые позволят добывать еще больше солнечной энергии.

Гибкие солнечные панели, изготовленные из тонкопленочных или фотоэлектрических материалов, очень легкие и универсальны, их применение охватывает крыши, транспортные средства и носимые технологии. Прозрачные фотоэлектрические модули в недалеком будущем могут заменить стекла в окнах, а недавно представленная технология позволяет еще и греть воду.

Испанская компания по производству возобновляемой энергии Iberdrola объявила о проекте солнечной электростанции Fernando Pessoa мощностью 1200 МВт в Португалии, которая будет введена в эксплуатацию в 2025 году. Строительство этого проекта обеспечит чистую, дешевую и произведенную на месте энергию, достаточную для удовлетворения годовых потребностей около 430 000 домохозяйств, что почти вдвое превышает численность населения города Порту.

Ветряные турбины в 2025 году

IEA прогнозирует, что в 2025 году генерация ветряных электростанций может превзойти атомные. Ожидается, что мировой рынок ветроэнергетики продолжит свой устойчивый рост благодаря повышению спроса на возобновляемые источники энергии и поддержку со стороны государств. Возможно, будет установлен новый рекорд по установке новых ветроэнергетических станций по всему миру, как наземных, так и морских. Последняя отрасль стремительно развивается.

В 2025 году планируют запустить несколько крупномасштабных проектов для добычи энергии с помощью ветра в море. Dogger Bank Wind Farm — крупная морская ветряная электростанция, строится у побережья Йоркшира в Англии, а первая очередь будет введена в эксплуатацию в 2025 году. На этом этапе станция будет производить достаточно энергии для обеспечения электроэнергией примерно 6 миллионов домов в Великобритании. Она может стать крупнейшей в мире.

Германия строит в Северном море ветряную электростанцию He Dreiht Offshore Wind Farm общей мощностью 960 МВт. Ожидается, что она начнет вырабатывать электроэнергию в 2025 году и обеспечит энергией около 1,1 миллиона домохозяйств.

Всемирный совет по ветровой энергетике отмечает, что по состоянию на 2023 год на долю Китай приходится 64% всех доходов от ветрогенерации в рамках глобальной цепочки поставок ветроэнергии — от добычи до транспортировки и установки, а к 2025 году, как ожидается, количество станций увеличится на 58%.

Важно Ветряные турбины можно улучшить с помощью обычной краски: какую пользу это принесет