Energia słoneczna zasili świat znacznie szybciej, niż myślisz

Czy energia słoneczna przejmie kontrolę nad światem? Ostatnie lata to zdecydowany przyspieszony proces w zakresie wdrożenia tej technologii, co skutkowało podwajaniem łącznej mocy generacyjnej między 2022 a 2024 rokiem, zasilając aż 7 procent światowej produkcji energii elektrycznej. Jak wysoko może wzrosnąć ten odsetek?

Pierwsze półrocze 2025 roku przyniosło przełomową chwilę – wiatr i energia słoneczna po raz pierwszy w historii wytworzyły więcej energii niż węgiel, czyniąc odnawialne źródła energii wiodącym dostawcą energii elektrycznej na świecie. Siłą napędową za tym „kluczowym punktem zwrotnym” w procesie transformacji energetycznej, jak to opisał brytyjski think tank Ember, była dynamika rozwoju energii słonecznej. Jak wskazuje analiza Embera, energia słoneczna przyczyniła się do 83 procent łącznego przyrostu zapotrzebowania na energię na świecie w 2025 roku i była głównym źródłem nowej energii elektrycznej globalnie przez trzy lata z rzędu.

Tajna broń energii słonecznej? To, jak niska jest jej cena. Jest to najtańsza energia elektryczna na świecie, koszt instalacji systemu energetycznego spadł o 90 procent w ciągu ostatnich 15 lat. „W tej chwili panele krzemowe kosztują tyle samo co sklejka”, mówi Sam Stranks z Uniwersytetu Cambridge.

Innymi słowy, mamy obfite i tanie źródło energii elektrycznej, które można szybko wybudować praktycznie w każdym miejscu na ziemi. Czy można sobie wyobrazić, że energia słoneczna kiedyś będzie napędzać wszystko?

Na najbardziej fundamentalnym poziomie dostawy energii słonecznej do Ziemi brak jest praktycznych ograniczeń. Nawet po uwzględnieniu efektywności nowoczesnych paneli słonecznych, zasilanie wszelkich potrzeb energetycznych świata mocą słoneczną wymagałoby około 450 000 kilometrów kwadratowych ziemi – wynika z raportu z 2021 roku brytyjskiego think tanku Carbon Tracker. To zaledwie 0,3 procent powierzchni lądowej globu.

Kingsmill Bond, jeden z autorów raportu i obecnie w Ember, mówi, że choć istnieją „kompromisy” związane z korzystaniem z ziemi – energia słoneczna może konkurować z rolnictwem, na przykład – „dla większości krajów istnieje dużo miejsca na wdrożenie tych technologii”.

Nowa generacja paneli

Pytanie, które się nasuwa, to co powstrzymuje energię słoneczną przed całkowitym przejęciem globalnego systemu energetycznego? Pierwszym problemem jest sprawność. Krzemowe panele fotowoltaiczne, które stanowią większość globalnego rynku energii słonecznej, obecnie konwertują około 20 procent energii słonecznej na energię elektryczną. W porównaniu, elektrownie wodne konwertują 90 procent energii potencjalnej na energię elektryczną, turbiny wiatrowe około 50 procent, a elektrownie na paliwa kopalne 30 do 40 procent.

Tak naprawdę oznacza to, że potrzeba wielu więcej paneli słonecznych do dostarczenia tej samej ilości energii, którą można by pozyskać z innych źródeł. Dlatego firmy zajmujące się energią słoneczną oraz naukowcy pracują nad odblokowaniem dalszych wzrostów efektywności paneli słonecznych, w nadziei, że zysk w efektywności przyniesie podwójne korzyści dla energii słonecznej: jeszcze niższe koszty systemu i mniej zapotrzebowania na ziemię.

Niemniej jednak, krystaliczne moduły krzemowe zbliżają się do granic efektywności, jakie mogą osiągnąć, z najlepszymi ogniwami działającymi obecnie z efektywnością około 25 procent. „Praktyczny limit dla krzemowego krzemu to prawdopodobnie około 28 procent” mówi Jenny Nelson z Imperial College London.

Pchnięcie efektywności ponad ten poziom będzie wymagało przesunięcia się w stronę tzw. ogniw słonecznych tandemowych, które wprowadzają drugi półprzewodnik w celu zwiększenia ilości energii, jaką ogniwo jest w stanie wydobyć z widma słonecznego. Ogniwa krzemowo-perowskitowe tandemowe są uważane za najbardziej obiecującą opcję, z teoretycznym limitem wydajności wynoszącym około 50 procent. Naprawdę, ogniwa tandemowe nie osiągną niczego zbliżonego do tej efektywności, ale mogą osiągnąć efektywność na poziomie 35 do 37 procent, jak twierdzi Stranks.

Po latach badań pierwsze ogniwa słoneczne tandemowe krzemowo-perowskitowe dopiero zaczynają być produkowane komercyjnie, i muszą być przetestowane przez przemysł, aby sprawdzić, jak długo zachowują swoje właściwości w warunkach rzeczywistych. Niemniej jednak Stranks jest optymistyczny co do ich potencjału. Szacuje, że za 10 lat staną się one dominującą technologią na rynku. „Na pierwszy rzut oka, nie będą się zbytnio różnić od tych, które widzimy na dachach lub na ulicach, ale generują one o 50 procent więcej energii niż dzisiejsze panele” mówi Stranks. „To duża zmiana.”

Większa efektywność nie tylko obniżyłaby koszty jeszcze bardziej, ale także otworzyłaby nowe możliwości wdrożeń, mówi Stranks. Na przykład, panele o wysokiej efektywności mogłyby umożliwić montaż słonecznych dachów w samochodach elektrycznych, pozwalając na ich ładowanie w ciągu dnia. Przechowywana energia mogłaby następnie być używana do transportu lub rozładowywana do domu na czas wieczoru – sugeruje.

Rozwiązanie składowania

Takie innowacje mogą pomóc rozwiązać jeden z głównych problemów związanych z energią słoneczną – jej kapryśność. Słońce oczywiście nie świeci przez cały czas. Dla krajów w „pasie słońca”, w tym Indie, Meksyku oraz wielu krajach afrykańskich, jest to mniejszy problem, ponieważ słońce świeci prawie przez cały rok, a baterie mogą być wykorzystane do przechowywania nadmiaru energii w ciągu dnia do dalszego wykorzystania po zmroku. Takie rozwiązanie z energią słoneczną i magazynowaniem staje się coraz bardziej opłacalne, koszty baterii litowo-jonowych spadły o 40 procent w samych tylko ostatnich dwóch latach, jak donosi BloombergNEF.

„Ostatecznie, jedyną zaletą, jaką paliwa kopalne mają nad słońcem jako źródłem energii elektrycznej, jest ich zdolność przechowywania” – mówi Bond. „I nagle problem przechowywania został rozwiązany na 90 procent czasu jedną technologią, czyli baterią”.

Ale dla krajów dalej na północ, gdzie zimowe dni są krótkie i szare, sprawa wygląda inaczej. „[Energia słoneczna] jest niewiarygodnie, niezwykle dobrym źródłem energii, o zerowej emisji, szybkim zwrocie z inwestycji energetycznej – spełnia każdy warunek” – mówi Andrew Blakers z Australian National University w Canberze, Australia. „Chyba że mieszkasz w północnej Europie, północno-wschodniej Azji lub północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych, gdzie masz dużo słońca latem i mało zimą, [energia słoneczna] jest po prostu najlepsza.”

Dla krajów, które borykają się z długimi, ciemnymi zimami, energia wiatrowa może zajść z pomocą w uzupełnieniu brakującej energii, mówi Blakers. Ale będą potrzebne także rozwiązania przechowywania energii zdolne przechowywać energię przez tygodnie albo miesiące. Tak zwane „przechowywanie międzynarodowe” wciąż jest w powijakach, z niewieloma rozwiązaniami działającymi na skalę komercyjną. Ale pompowane elektrownie wodne, wodór i przechowywanie powietrza sprężonego mogą stanowić odpowiedź na to zagadnienie. Przewidywanie Blakersa? „Baterie zajmą się krótkoterminową przechowywalnością, a pompowane elektrownie wodne zajmą się długoterminową przechowywalnością.”

Problemy polityczne

Jeśli cokolwiek, efektywność i składowanie elektryczności to proste problemy do rozwiązania. „Myślę, że zatyczki leżą głównie w polityce, spójności w polityce, regulacjach, interesach przemysłowych innych branż” – mówi Nelson.

Przypadek administracji Trumpa negującej zmiany klimatu w USA jest tego doskonałym przykładem. Wcześniej w tym miesiącu federalni urzędnicy anulowali ogromny proponowany projekt solarnej elektrowni w Nevadzie, który miałby być jednym z największych projektów na świecie, co było ostatnim działaniem w serii działań mających na celu ograniczenie finansowania programów energetycznych słonecznych i blokowanie projektów.

Ale Bond uważa, że przejście na energię odnawialną jest obecnie niemal nie do zatrzymania, biorąc pod uwagę jej ekonomiczne zalety w porównaniu do tradycyjnych źródeł energii. „Incydenci mogą opóźnić energię słoneczną w poszczególnych krajach i poszczególnych projektach i poszczególnych latach” – mówi – „Aktualna administracja Trumpa robi wszystko, co w jej mocy, aby spowolnić obecne wdrażanie odnawialnych źródeł energii. Ale oznacza to tylko tyle, że wtedy będą w tyle w globalnym wyścigu na wdrożenie technologii nowszej generacji.”

Blakers zgadza się, dodając, że energia słoneczna może być jedynym sposobem, aby zaspokoić szy