Стрімке подорожчання традиційних джерел енергії — нафти, газу й вугілля, скорочення їх запасів і загроза екологічної катастрофи змусили людство по-новому дивитися на розвиток світової енергетики. Основою нової енергосистеми можуть стати ввідновлювані джерела енергії. Правда, для цього їм треба подешевшати.

Світова енергетика перебуває в стані безпрецедентної невизначеності, відзначають експерти Міжнародної енергетичної агенції (МЕА) у звіті World Energy Outlook 2010. Запаси традиційних енергоресурсів — нафти, газу й вугілля — стабілізувалися, а вартість їх видобутку неухильно підвищується. Це поклало кінець енергетичної ейфорії середини XX століття й змінило ставлення світу до споживання енергії: тепер головними аспектами стали ефективність і раціональність.

Правда, ставка на економію не повністю себе виправдала, визнають експерти: незважаючи на енергозберігаючі технології, споживання ресурсів продовжує зростати. До 2035 р. попит на первинну енергію збільшиться більш ніж на 35% (порівнянні з 2009 р.) до 16,7 млрд. т. нафтового еквівалента, підрахували в МЕА. Світ потребує більш екологічної, безпечної, надійної і стійкої енергосистеми, пишуть експерти агенції, і головну роль у її побудові можуть зіграти відновлювані джерела енергії.

Деякі з них уже стали широко розповсюдженими. Наприклад, гідроенергетика: її частка у світовому енергобалансі становить близько 16% — такі дані МЕА. Лідери ринку — країни з високим гідропотенціалом: Китай, Канада, Бразилія, США й Росія. Їхня сукупна частка перевищує 55% від загальносвітової гідрогенерації. А ГЕС цих країн здатні задовольняти приблизно 7% усього світового попиту на електроенергію.

Головні причини такої популярності гідроенергетики — широка доступність і необмеженість основного ресурсу — води, а також низька вартість виробленої енергії. У середньому вона не перевищує $0,05 за 1 кВт/год., підрахували експерти МЕА. За оцінками Адміністрації енергетичної інформації США, собівартість 1 кВт/г од на нових газових електростанціях комбінованого циклу — близько $0,06.

 До 2050 р. на ГЕС буде вироблятися майже вдвічі більше енергії, ніж сьогодні (до 5749 ТВт/год.), прогнозує МЕА. Правда, частка гідроенергетики в загальному енергобалансі знизиться до 14,1%, вважають експерти: поступово це джерело енергії буде витіснятися іншими. Справа в тому, що перспективи подальшого розвитку гідроенергетики обмежені: більшість територій з високим гідропотенціалом, де протікають великі ріки або водоспади, уже сьогодні активно експлуатуються.

Ще одне водне джерело енергії — світовий океан. Оцінити всю його міць вчені поки не можуть, але попередні розрахунки все-таки є: на думку експертів МЕА, сукупна потенційна потужність енергії океану перевищує 90 000 ТВт/год. на рік, тобто в 4 рази більше, ніж сьогодні споживає людство.

Уже сьогодні є ряд технологій, що дозволяють виробляти електроенергію, використовуючи енергію хвиль, припливів, течій і навіть різницю температур у поверхні й у глибині океану. Правда, більшість таких розробок знаходиться на самому початковому етапі розвитку, тому говорити про їхнє широке застосування поки не можна. Крім того, енергія, що генерується за допомогою енергії океану, як правило, виходить дуже дорогою: від $5,6 до $16,8 за 1 кВт/год., підрахували експерти МЕА.

Але окремі розробки все-таки застосовуються. Мова йде про енергію припливів і відливів. Поки у світі діє не більш 10 приливних електростанцій (ПЕС). Найбільша — Shihwa (проектна потужність — 254 МВт) запущена в серпні 2011 р. у Південній Кореї. Робота цієї ПЕС дозволить країні щорічно заощаджувати більше 860 000 барелів нафти. При цьому собівартість генерованої Shihwa енергії, за словами представника Korea Energy Economics Institute, невисока: $0,088 за 1 кВт/год.

Ще один популярне сьогодні відновлюване джерело енергії — вітер. За даними World Wind Energy Association (WWEA), в 2010 р. сумарні потужності світової вітряної енергетики склали 196,6 ГВт, збільшившись на 23% у порівнянні з попереднім роком. І це найнижчий показник приросту за останні шість років, відзначається у звіті.

Причина такого стрімкого розвитку — доступність і економічність. Собівартість вітряної електроенергії в середньому становить $0,09 за 1 кВт/год., пише WWEA.

Дві третини всіх діючих сьогодні ВЕС розташовані в п’яти країнах — Китаї, США, Німеччини, Іспанії й Індії. Лідер по встановленій потужності — Китай, там сконцентровано більше 22% усіх ВЕС. Але в загальному енергоспоживанні країни частка вітру становить усього 1,2%. У середньому по світу в 2010 р. цей показник склав 2,5%.

Енергія вітру невичерпна. Її резерви більше ніж в 100 разів перевищують запаси гідроенергії всіх річок планети. Але є й недоліки: генерація енергії на ВЕС прямо залежить від сили вітру — фактору непостійного. А виходить, гарантувати стабільність роботи енергосистеми вітроенергетика не може. Це основна перешкода для збільшення частки енергії вітру в національних енергосистемах.

Ще один стримуючий фактор — екологія:  у безпосередній близькості шум від роботи вітрогенератора можна порівняти із шумом відбійного молотка (близько 95-100 дБ). Разом з низькочастотними коливаннями (їх викликає обертання гвинтів) це впливає на локальні екосистеми.

Кількість сонячної енергії, що надходить на Землю за тиждень, перевищує енергію всіх світових запасів нафти, газу й вугілля, разом взятих. За прогнозами МЕА, уже до 2060 р. фотогальванічні й працюючі на базі сонячної енергії електростанції будуть забезпечувати половину світової потреби в електроенергії. Технології розвиваються швидко: тільки в 2010 р. встановлені потужності сонячних станцій збільшилися на 72,6% (до 40 ГВт), йдеться в доповіді BP. Лідер зpостання — Євросоюз (82% до 29,6 ГВт). У США зростання склало 53% до 2,5 ГВт.

Найбільша на сьогоднішній день сонячна електростанція — Sarnia потужністю 97 МВт знаходиться в Канаді. Енергію для неї допомагають акумулювати більше 1 мільйона дзеркал. Але є й набагато більш амбіційні проекти. Найбільший з них — Desertec вартістю в 400 млрд. євро має на меті будівництво в пустелі Сахара сонячних електростанцій потужністю близько 100 ГВт.

Але, незважаючи на високі темпи зростання й амбіційні плани, поки що сонячна енергетика не може конкурувати із традиційними джерелами ні за ефективністю, ні за економікою проектів: коефіцієнт перетворення сонячної енергії в електричну не перевищує 12-16%, а вартість генерованої при цьому електроенергії значно вище, ніж у теплових станцій. За підрахунками Адміністрації енергетичної інформації США, собівартість 1 кВт/год. сонячної станції зараз приблизно $0,21. У Європі, за оцінками Європейської асоціації фотогальванічної промисловості (EPIA), ще вище — $0,23-0,5 за 1 кВт/год. Правда, найбільший світовий виробник сонячної електроенергії — First Solar недавно повідомила, що до 2014 р. може довести ціну 1 кВт/год. до $0,1-0,12, що можна порівняти з показниками газових станцій у пікові години.

Ще один стримуючий фактор — складність у диспетчеризації такого виду енергії. Так само як і вітроенергетика, енергія сонця нерегульована й непостійна: вона залежить від погоди, часу доби й року. А значить, отриману в ясну погоду енергію треба вміти акумулювати й розподіляти по системі протягом доби. Але сучасні технології поки не дозволяють людству ефективно (і економічно оправдано) накопичувати й зберігати великі обсяги енергії. Тому частка сонячної енергії в загальній генерації мізерно мала — 0,1%, такі дані ВР.

Загальний вихід тепла з земних надр на поверхню оцінюється в 30 ТВт, відзначається у звіті Research.Techart. Це майже в 6 разів перевершує потужність усіх діючих сьогодні енергоустановок. Технології, що дозволяють використовувати цей потенціал, не стоять на місці: за останні 10 років потужність геотермальних станцій майже подвоїлася й становить сьогодні близько 13 ГВт. Зараз працює 215 геотермальних проектів в 24 країнах світу.

Головними перевагами геотермальної енергії є невичерпність ресурсів і повна незалежність від умов навколишнього середовища, часу доби й року. Але використання подібних технологій сьогодні економічно виправдано тільки в районах з високою вулканічною активністю, таких як Філіппіни або Ісландія. Там геогенерація вже забезпечує близько третини потреб в електроенергії. Завдяки «природним чинникам» вартість її невелика — усього $0,03-0,08 за 1 кВт/год. (за оцінками МЕА). У регіонах, де вулканічна активність не така сильна, розвиток геотермальної енергетики ще довго буде стримуватися високим рівнем капітальних витрат на подібні проекти й дорожнечею генерованої енергії.