Недавній ретельний систематичний огляд показав, що сонячні фотоелектричні (PV) забезпечуватимуть більшу частину світової енергії в осяжному майбутньому. За оцінками, до 2050 року технологія вироблятиме близько 61% електроенергії в усьому світі.
Дослідники з Університету LUT у Фінляндії, Університету Лейбніца в Ганновері в Німеччині, Об’єднаного дослідницького центру Європейської Комісії та Технічного університету Данії провели дослідження, у якому зібрано та проаналізовано дані не менше ніж 60 рецензованих-досліджень на тему переходу енергії з точки зору систем електроенергії, опалення та транспортування. Результати дослідження були опубліковані в таких провідних журналах, як Progress in Photovoltaics і Renewable and Sustainable Energy Reviews, і демонструють вражаючий шлях сонячної технології від нішевого втручання до ключової частини енергетичної системи майбутнього.
Від ніші до глобальної магістралі
Перетворення сонячної фотоелектричної енергії з лабораторного явища на звичайне джерело електроенергії є чудовим. У огляді понад 1000 публікацій початку 1970-х років дослідники визнали 29 важливих досягнень у методології та аналізі даних досліджень сонячної фотоелектричної системи. Аналіз розпочався з далекоглядних досліджень у 1970-х роках, перейшов до щогодинного моделювання протягом 2010-х років і досяг поточних методів багато-секторної багато-вузлової оптимізації.
«Сонячна фотоелектрична енергія знайшла свій шлях до енергетичної системи швидше, ніж будь-яке джерело електроенергії в історії людства», — зазначають дослідники, пояснюючи це безпрецедентне зростання різким падінням витрат, майже-універсальною доступністю та різноманітними системами застосування. Сьогодні комерційні сонячні модулі зазвичай досягають 20–22% ефективності, тоді як передові дослідницькі елементи під концентрованим сонячним світлом перевищують 40%.
Числа за революцією
Основний результат показує як значну згоду, так і дивовижну розбіжність. Більшість досліджень передбачає, що до 2050 року на сонячну фотоелектричну та вітрову енергію разом припадатиме від 80% до 99% загального виробництва електроенергії. Проте прогнози, що стосуються лише сонячної фотоелектричної енергії, представляють дуже широкий діапазон результатів, коливаючись від 5% до 98% залежно від таких факторів, як кількість сонячних годин повного-навантаження, припущень щодо сонячної технології та її економіки, а також складності процесу моделювання.
Проте навіть більш консервативні оцінки підкреслюють трансформаційний потенціал сонця. На глобальному рівні дослідження дедалі частіше показують, що частка PV становить 60–80% у загальному обсязі первинного енергопостачання приблизно в середині-століття, із прогнозованим середнім показником у 61% у дослідженнях переходу. Декілька дослідницьких груп визначили, що до середини-століття глобальний внесок сонячних фотоелектричних пристроїв у виробництво електроенергії становитиме 60–80%.
Застарілі моделі недооцінюють справжній потенціал сонячної енергії
Важливим висновком огляду є те, що багато моделей переходу на енергію продовжують недооцінювати майбутню роль сонячної фотоелектричної системи через застарілі припущення щодо витрат. Показники капітальних витрат-на сонячну фотоелектричну енергію в 2050 році, які використовуються в розглянутих дослідженнях, коливаються від 151 до 720 євро за кіловат -, причому приблизно 18% досліджень усе ще припускають, що витрати перевищують 500 євро/кВт, рівень, який сьогодні вже нижчий у реальному світі.
«Оскільки витрати на сонячну фотоелектричну енергію впали швидше, ніж очікувалося майже в будь-якому сценарії, моделі, що містять ці застарілі цифри, систематично занижують майбутню роль сонячної фотоелектричної системи», – попереджають дослідники. Ця революція витрат стала можливою завдяки більш ніж п'яти десятиліттям накопичених досягнень у зниженні вартості фотоелектричних модулів, продуктивності та надійності.
Цифри не брешуть. У 2025 році сонячна фотоелектрична-електрика стала найбільшим чинником збільшення постачання енергії в усьому світі, відповідаючи за понад 25% збільшення постачання енергії, вперше в історії використання відновлюваних джерел для постачання енергії. У 2025 році у світі спостерігалося збільшення потужностей сонячної енергії на 605 ГВт, причому загальна вироблена сонячна енергія перевищила вихід, вироблений у 2022 році, і склала понад 8% від загального виробництва енергії в усьому світі. За даними Міжнародного агентства з відновлюваної енергії (IRENA), загальна потужність сонячної енергії в 2025 році становитиме 2392 ГВт, що становить 47% від загальної потужності відновлюваної енергії.
Крім електрики: сонячна-до-економіка X
Вплив сонячних фотоелектричних пристроїв тепер поширюється далеко за межі традиційної електромережі й до таких галузей, як-{1}}важко зменшити, як важка промисловість і-транспорт на великі відстані. Велика кількість недорогої сонячної електроенергії дає змогу виробляти зелений водень, електро-паливо, екологічно чисті хімікати та чисту воду за допомогою шляхів від Power-to-X. Інтеграція секторного зв’язку та шляхів використання е-палива значно підвищує загальну вартість і використання сонячної фотоелектричної енергії в ширшій енергетичній економіці.
У найдосконалішому аналізі системи 100% відновлюваної енергії сонячна фотоелектрична система тепер описана в до восьми різних системних застосуваннях із погодинною роздільною здатністю у взаємопов’язаних багато-дизайнах дослідження вузлів, які охоплюють усі сектори - енергетики, тепла, транспорту, промисловості, опріснення та видалення вуглекислого газу. Комплексні маршрути від Power-to-X і широкі портфоліо гнучкості, включаючи мережі, накопичувачі, реагування на попит і диверсифіковане з’єднання секторів, стали невід’ємною частиною сучасного енергетичного планування.
Виклики та шлях вперед
Незважаючи на надзвичайно позитивний прогноз, дослідники попереджають, що навіть базова диференціація фотоелектричних систем -, як-от розрізнення наземних-монтованих інженерних мереж-масштабів від фотоелектричних мереж на даху -, є далекою від стандартної, лише 16% усіх досліджень включають цю диференціацію. Це являє собою значну прогалину в точності моделювання, яку необхідно вирішити.
Розробникам енергетичного планування та політикам рекомендується постійно оновлювати криві витрат і технологічні рамки, щоб уникнути побудови енергетичних систем на основі застарілих припущень. Згідно з прогнозами Міжнародного енергетичного агентства, у 2026 році відновлювані джерела енергії витіснять вугілля, а сонячна фотоелектрична енергія випередить вітрову енергію, ставши другим-найбільшим відновлюваним джерелом електроенергії у світі після гідроенергії.
Світанок сонячної ери
«Сонячна фотоелектрична система стала основним рішенням для стійкої цивілізації на шляху до сонячної ери», — підсумовують дослідники. Після п’яти десятиліть сукупних досліджень, технологічного прогресу та зниження витрат те, що починалося як дорога лабораторна дивина, стало найдоступнішим і найшвидше{1}}зростаючим джерелом енергії в історії людства.
У світі вже працює понад 2 терават фотоелектричної потужності та понад 75 терават, які передбачають за багатьма сценаріями до 2050 року, докази очевидні: сонячна революція не настане -, вона вже тут. Питання полягає не в тому, чи стане сонячна фотоелектрична система домінуючим джерелом енергії у світі, а в тому, як швидко ми зможемо використати її потенціал для побудови сталого, декарбонізованого майбутнього для всіх.
