Перовскіт, TOPCon, морські турбіни: як зміниться "зелена" енергетика у 2025 році

Альтернативні джерела енергії поступово стають основними, витісняючи викопне паливо і навіть атомні електростанції. Фокус з'ясував, який розвиток очікує на них наступного, 2025 року.

Чого чекати у 2025 році

Аналітики Міжнародного енергетичного агентства (IEA) прогнозують, що 2025 року понад третину електроенергії у світі вироблятимуть завдяки поновлюваним джерелам енергії, хоча наразі рівень розповсюдження електростанцій нижчий за цільові показники, встановлені на Конференції ООН зі зміни клімату. За їхніми підрахунками, до 2025 року вперше в історії на Азію припадатиме половина світового споживання електроенергії, а третину від загальної кількості споживатиме Китай.

Консалтингова компанія Deloitte у своєму нещодавньому звіті додає, що попит на "зелену" енергію перевищує пропозицію, тому у світі будують нові електростанції, прагнучи знизити дефіцит ресурсів. У 2025 році між виробниками розпочнуться перегони, в яких важливу роль відіграє низька вартість і модульність.

Аналіз шведської інжинірингової компанії AFRY показав, що Китай домагається значних успіхів в освоєнні поновлюваних джерел енергії. У 2025 році в країні встановлять обладнання для її видобутку на рівні, що значно перевищує 250 ГВт, хоча темпи дещо знизяться порівняно з попередніми роками. З 2020 по 2023 рік зростання впровадження поновлюваних джерел у Китаї зросло на 60%: з ~530 ГВт до ~860 ГВт.

Згідно зі звітом "Energy Outlook 2025", підготовленим дослідницькою фірмою Economist Intelligence Unit, виробництво енергії завдяки поновлюваним джерелам досягне рекордного рівня. По всьому світу з'являться сонячні та вітрові установки із загальною генерацією понад 250 ГВт, до того ж значну їх частину запустять у Китаї.

У Європі ж попит на енергію у 2025 році має залишитися майже на тому самому рівні, а до 2026 року може навіть знизитися. Причинами експерти називають економічний спад та амбітними заходами зі збільшення частки відновлюваних джерел, запровадженими внаслідок енергетичної кризи 2022 року. "Чиста" генерація тепер потрібна не тільки заради екології, а й для зміцнення енергетичної безпеки. Це стосується, зокрема, й України.

Сонячна енергетика у 2025 році

Фотоелектричні технології продовжують розвиватися і пропонують більшу ефективність при все більш низьких витратах. У 2025 році варто очікувати проривів у сфері ефективності та нових дизайнів сонячних панелей, зокрема:

• двосторонні сонячні панелі: вловлюють сонячне світло з обох сторін для підвищення ефективності.
• перовскітні сонячні елементи: забезпечують більш високу ефективність при більш низькій вартості, ніж традиційні панелі на основі кремнію.
• прозорі сонячні панелі: їх можна вбудовувати у вікна і фасади будівель, перетворюючи на електростанції цілі будівлі.

Нові сонячні елементи

Модулі на основі перовскіту вважаються однією з найперспективніших галузей, оскільки вони потенційно можуть досягти більш ніж 30% ефективності перетворення сонячної енергії на електрику, що є значним поліпшенням порівняно з традиційними панелями на основі кремнію. Але ще більше перспектив у тандемних панелей, які об'єднують у собі кремнієвий і перовскітний шари, що вловлюють різні частини сонячного світла. Нещодавно південнокорейська компанія Qcells представила тандемний елемент із рекордною ефективністю — 28,6%. Ймовірно, у 2025 році ця технологія почне активніше розвиватися і впроваджуватися по всьому світу.

Варто також звернути увагу на технологію TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), яка передбачає особливу архітектуру енергетичної комірки. На кремнієву поверхню наноситься шар оксиду кремнію завтовшки кілька нанометрів, який пасивує її, тобто не пропускає певні заряди від з'єднувальних контактів і запобігає втраті продуктивності в задній частині елемента.

Як пише The Nation, технологія TOPCon буде лідирувати найближчі п'ять років або більше, забезпечуючи високу ефективність вироблення енергії (поки що на рівні 25,9%) і довгий термін служби. Вона також виділяється найнижчими виробничими витратами на гігават і найнижчими інвестиціями в обладнання в поєднанні з постійним підвищенням ефективності. Наприклад, ефективність комірки на 1% вища і приріст вихідної потужності 30 Вт+.

Накопичувачі сонячної енергії

Наступного року велику роль мають відіграти системи зберігання сонячної енергії. За прогнозами BloombergNEF, з 2023 по 2030 рік світовий ринок зберігання енергії може з річним приростом у 21% до 137 ГВт/442 ГВт-год. Це розширення зумовлене досягненнями в технології акумуляторів, включно з переходом від батарей на основі літій-нікелевого марганцево-кобальтового оксиду (NMC) до літій-залізо-фосфатного (LFP), що забезпечують вищу ефективність та нижчі витрати.

Технологія батарей LFP буде особливо корисною для систем управління батареями (BMS), що працюють за підтримки штучного інтелекту і машинного навчання. Вони можуть значно підвищити ефективність і термін служби акумуляторів за рахунок оптимізації циклів заряду і розряду, а також вчасно попереджати про необхідність обслуговування.

Нестандартні панелі

Інженери останнім часом багато експериментують з форматами сонячних модулів, щоб їх можна було встановлювати в найрізноманітніших місцях. Уже представлені гнучкі, складні, прозорі панелі, і це напевно не межа. У 2025 році варто очікувати нових відкриттів, які дадуть змогу добувати ще більше сонячної енергії.

Гнучкі сонячні панелі, виготовлені з тонкоплівкових або фотоелектричних матеріалів, дуже легкі та універсальні, їхнє застосування охоплює дахи, транспортні засоби та носимі технології. Прозорі фотоелектричні модулі в недалекому майбутньому можуть замінити скло у вікнах, а нещодавно представлена технологія дає змогу ще й гріти воду.

Іспанська компанія з виробництва відновлюваної енергії Iberdrola оголосила про проєкт сонячної електростанції Fernando Pessoa потужністю 1200 МВт у Португалії, яка буде введена в експлуатацію 2025 року. Будівництво цього проєкту забезпечить чисту, дешеву та вироблену на місці енергію, достатню для задоволення річних потреб близько 430 000 домогосподарств, що майже вдвічі перевищує чисельність населення міста Порту.

Вітряні турбіни у 2025 році

IEA прогнозує, що 2025 року генерація вітряних електростанцій може перевершити атомні. Очікується, що світовий ринок вітроенергетики продовжить своє стійке зростання завдяки підвищенню попиту на поновлювані джерела енергії та підтримку з боку держав. Можливо, буде встановлено новий рекорд зі встановлення нових вітроенергетичних станцій по всьому світу, як наземних, так і морських. Остання галузь стрімко розвивається.

У 2025 році планують запустити кілька великомасштабних проєктів для видобутку енергії за допомогою вітру в морі. Dogger Bank Wind Farm — велика морська вітряна електростанція, яку будують біля узбережжя Йоркшира в Англії, а перша черга буде введена в експлуатацію 2025 року. На цьому етапі станція вироблятиме достатньо енергії для забезпечення електроенергією приблизно 6 мільйонів будинків у Великій Британії. Вона може стати найбільшою у світі.

Німеччина будує в Північному морі вітряну електростанцію He Dreiht Offshore Wind Farm загальною потужністю 960 МВт. Очікується, що вона почне виробляти електроенергію 2025 року і забезпечить енергією близько 1,1 мільйона домогосподарств.

Всесвітня рада з вітрової енергетики зазначає, що станом на 2023 рік на частку Китаю припадає 64% усіх прибутків від вітрогенерації в межах глобального ланцюжка поставок вітроенергії — від видобутку до транспортування й установки, а до 2025 року, як очікується, кількість станцій збільшиться на 58%.

Важливо Вітряні турбіни можна поліпшити за допомогою звичайної фарби: яку користь це принесе