Альтернативные источники энергии: какая энергия станет основной в будущем

Мы также ответим на вопросы:

• Какие альтернативные источники энергии развиваются в России?
• Какая энергия станет основной к 2030 году?
• Можно ли полностью отказаться от нефти и газа?
• За какими источниками будущее электроэнергетики?

Рост энергопотребления и климатическая повестка делают энергопереход стратегической задачей для всей мировой энергетики, и наша страна здесь не исключение. Вопрос уже не в том, "нужно ли" это делать, а "как быстро".

Содержание:

1. Что такое альтернативные источники энергии
2. Каковы мировые запасы невозобновляемых ресурсов
3. Почему ВИЭ называют энергией будущего
4. Виды альтернативных источников энергии: их преимущества и недостатки
5. Плюсы и минусы альтернативной энергетики: мнения экспертов
6. Сколько стоит переход на альтернативную энергию
7. Альтернативная энергетика в России
8. Тренды и будущее до 2030-2050 года
9. Часто задаваемые вопросы
10. Заключение

Что такое альтернативные источники энергии

Альтернативная энергия основана на возобновляемых ресурсах. ВИЭ экологичны и неисчерпаемы в отличие от угля и нефти. Фото: iStock

Альтернативная энергия - это энергия из возобновляемых природных ресурсов. В отличие от угля и нефти, ВИЭ практически неисчерпаемы и экологически безопаснее. Для сравнения:

• Традиционная энергетика подразумевает сжигание угля, мазута или газа, которые необходимо добывать, перерабатывать и доставлять на станцию. Альтернативная энергетика использует неиссякаемые природные источники - солнце, ветер, воду и тепло земли.
• При стремительном развитии технологий альтернативная энергетика становится экологически и экономически более выгодной. Например, стоимость генерации 1 кВт·ч солнечной энергии за последние 15 лет упала на 85%. В то время как стоимость невозобновляемых ресурсов напрямую зависит от их доступности, а также от политической и экономической конъюнктуры.

Существует несколько основных типов ВИЭ.

1. Ветроэнергетика: установка ветротурбин, в которых кинетическая энергия воздуха превращается в электричество. Для оптимальной работы турбины размещают в районах с постоянными сильными ветрами, например в высокогорье или на побережье.
2. Солнечная энергия: один из наиболее распространенных альтернативных источников. Фотоэлектрические элементы в солнечных панелях преобразуют солнечный свет в электричество, которое можно накапливать в батареях.
3. Гидроэнергетика и энергия волн: вырабатывается за счет водяных турбин на плотинах или в речных потоках. Энергия океанских волн также приводит в движение турбины, соединенные с генераторами.
4. Геотермальная энергия: тепло земных недр используется для нагрева воды и выработки электричества. Это редкий, но эффективный вариант в сейсмически активных зонах.
5. Биоэнергетика: самый новый и перспективный ход - получение энергии из органических отходов. Биомассу и сельскохозяйственные отходы перерабатывают в топливо, тепло или электричество.

Владимир Чернов, аналитик Freedom Finance Global, добавляет:

"В более широком смысле к ВИЭ нередко относят и атомную генерацию, но формально она считается невозобновляемой. Главное отличие чистой энергии от традиционной в том, что у ВИЭ нет постоянных затрат на топливо, зато высока доля первоначальных вложений в станции, сети и накопители.

По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), к концу 2024 года мировая установленная мощность ВИЭ достигла 4448 ГВт. Из них на солнце пришлось 1865 ГВт, на гидроэнергетику - 1283 ГВт, на ветер - 1133 ГВт. В 2024 году мир добавил рекордные 585 ГВт новых мощностей, причем 92,5% всего нового ввода в электроэнергетике пришлось именно на ВИЭ, а солнце и ветер дали 96,6% этого прироста. Это уже не нишевая история, а основной новый сегмент энергорынка".

Артур Гибадуллин, доцент кафедры экономики в энергетике и промышленности Национального исследовательского университета "МЭИ", считает, что ВИЭ заслуженно признают энергией будущего: пока есть ветер, солнце и вода, жизнь на Земле будет продолжаться. Однако переход на альтернативные источники - дорогое удовольствие, продолжает специалист. "1 МВт установленной мощности будет стоить от 200 млн рублей, поэтому свободный переход на альтернативные источники энергии невозможен без участия государства и заинтересованности бизнеса".

Сусана Таскаева, инженер-гидротехник, поясняет, почему важно развивать и модернизировать уже имеющиеся гидроэлектростанции:

"Это позволит получать больше энергии без строительства новых плотин и дополнительного воздействия на природу. Также широкие перспективы у малой гидроэнергетики. Небольшие ГЭС можно строить на малых реках или водохранилищах, обеспечивая электричеством небольшие населенные пункты, фермерские хозяйства или удаленные районы. При этом малые станции занимают меньше территории и гораздо меньше влияют на окружающую среду".

Владислав Южаков, руководитель международных проектов в инфраструктурном центре EnergyNet, акцентирует внимание на том, что энергия будущего - это не столько альтернативный источник, сколько новая архитектура энергосистемы. Главное отличие от традиционной модели - в другой логике: генерация становится более распределенной, сильнее завязана на сетевой контур, накопители, цифровое управление и системную гибкость. Поэтому корректнее говорить о том, что энергосистема в целом переходит в другой режим работы.

Каковы мировые запасы невозобновляемых ресурсов

Запасы невозобновляемых ресурсов истощаются. Сокращение инвестиций в разведку ведет к дефициту и росту стоимости сырья. Фото: iStock

Количество ископаемого топлива ограниченно. По разным подсчетам, при нынешнем уровне потребления мировых запасов хватит на 50-120 лет.

Насколько эффективны традиционные методы получения энергии? Около 60% тепла, содержащегося в ископаемом топливе, теряется в процессе сжигания, нагрева воды и вращения турбин. Это еще больше увеличивает стоимость такого вида энергии.

В то время как альтернативные источники энергии позиционируются как более экологичные, долговечные, экономичные и менее отходные.

Почему ВИЭ называют энергией будущего

Прежде всего они отвечают целям декарбонизации и устойчивого развития.

Владимир Чернов утверждает, что именно сейчас ВИЭ растут быстрее всего. По оценке Международного энергетического агентства (МЭА, IEA), доля ВИЭ в мировой выработке электроэнергии вырастет с 32% в 2024 году до 43% к 2030 году, а сами ВИЭ обгонят уголь и станут крупнейшим источником энергии не позднее середины 2026 года. При этом солнечная генерация даст более половины прироста, а ветер - еще около 30%. Иными словами, энергия будущего - это прежде всего солнечные и ветровые станции, усиленные сетями, накопителями и резервной генерацией.

Виды альтернативных источников энергии: их преимущества и недостатки

Среди основных общих преимуществ альтернативных источников энергии можно выделить:

• Возобновляемость - ресурс не исчерпывается при использовании.
• Экологичность - минимизация вредных выбросов в атмосферу.

Среди общих недостатков:

• Высокая стоимость - значительные инвестиции в установку станций и инфраструктуру.
• Зависимость от погоды - нестабильность генерации из-за климатических условий и времени суток, а также сложность хранения электроэнергии.

Солнечная энергия

Солнечные батареи экологичны и используют возобновляемую энергию. Фото: iStock

Среди преимуществ - экологичность и возобновляемость. Она идеально подходит для частных домов и крупных станций.

Недостатки: проблемы хранения накопленной энергии, требующие использования аккумуляторов.

Ветровая энергия

Энергия ветра эффективна на побережьях и в степях. Фото: iStock

Использует кинетическую энергию воздуха, эффективна в прибрежных и степных регионах. Обладает общими для ВИЭ преимуществами.

Недостатки: высокая стоимость установки и эксплуатации турбин, зависимость от скорости ветра, а также сложность утилизации лопастей (они наносят вред экологии при захоронении).

Гидроэнергетика

Использует энергию воды, отличается стабильностью и экологичностью.

Недостатки: высокие инвестиции в строительство гидроэлектростанций, затопление территорий и нарушение экосистем.

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия: неиссякаема, минимальный углеродный след. Фото: iStock

Использует тепло недр Земли - неиссякаемый ресурс, который работает стабильно и без перерывов, независимо от погоды, с минимальными выбросами CO₂.

Недостатки: доступность только в сейсмически активных зонах и местах с горячими подземными источниками; высокие затраты на бурение скважин.

Биоэнергия и биомасса

Биоэнергия, получаемая при переработке органических отходов в топливо, имеет свои особенности и преимущества. Фото: iStock

Переработка органических отходов в топливо имеет свои особенности.

Среди преимуществ:

• Возобновляемость - постоянное выращивание новых растений для производства биомассы.
• Углеродная нейтральность - углекислый газ, выделяемый при сжигании, поглощается растениями, замыкая цикл.
• Независимость от импорта - производство на базе местных ресурсов снижает зависимость от колебания мировых цен.

В числе недостатков:

• Затратность - для получения того же объема энергии, что и от ископаемого топлива, требуется гораздо больше биомассы.
• Риски для экологии - деградация земель и вырубка лесов при нерациональном использовании.
• Выбросы - при сжигании образуются твердые частицы и оксиды азота.
• Высокая себестоимость - из-за затрат на заготовку, транспортировку и переработку сырья.

Водородная энергетика

Водород как энергоноситель будущего обладает сильными и слабыми сторонами.

Среди плюсов:

• Безграничность запасов - водород является самым распространенным элементом во Вселенной.
• Высокая энергоэффективность и удельная энергоемкость - 1 кг водорода содержит в 3 раза больше энергии, чем 1 кг бензина.
• Экологичность - при использовании водорода не образуется вредных выбросов.
• Универсальность - может применяться в транспорте и энергоснабжении городов.
• Роль аккумулятора - водород может использоваться для хранения избыточной энергии, выработанной ВИЭ.

Антон Соколов, эксперт Российского газового общества, обращает внимание на новые виды топлива из возобновляемого сырья:

• Биометан. По сути, возобновляемый аналог природного газа. Сырьем служат органические отходы сельского хозяйства, сточные воды или свалочный газ. Его производство позволяет утилизировать отходы, сократить выбросы метана и использовать существующую газотранспортную инфраструктуру.
• Синтез-газ. Может стать решением для утилизации углекислого газа из промышленных выбросов. Процесс производства предполагает использование ВИЭ для получения водорода, который затем вступает в реакцию с CO₂ (процесс Сабатье). На выходе получается газ, совместимый с существующей инфраструктурой.

Сравнение технологий

Плюсы и минусы альтернативной энергетики: мнения экспертов

Слабое место возобновляемых источников энергии (ВИЭ) - не в самой выработке, а в системе вокруг нее. Фото: iStock

Владимир Чернов приводит цифры:

"Главный плюс альтернативной энергетики - снижение зависимости от дорогого и волатильного топлива. Второй плюс - экономика новых проектов. По данным IRENA, в 2024 году 91% новых крупных объектов ВИЭ вырабатывали электроэнергию дешевле, чем самые дешевые новые угольные или газовые станции.

Средняя приведенная стоимость электроэнергии (LCOE) для новых наземных ветропарков составила $0,034 за кВт·ч, для солнечных станций - $0,043, для новых ГЭС - $0,057. Для сравнения: среднемировой показатель для угольной генерации - $0,073, а для газовых паросиловых станций - $0,085 за кВт·ч. Поэтому ВИЭ - это уже не только экология, но и экономика.

Слабое место ВИЭ не в самой выработке, а в системе вокруг нее. Из-за нестабильности генерации нужны накопители, гибкие сети, резервные мощности и сложное диспетчерское управление. МЭА прямо указывает, что главные проблемы ускорения ВИЭ сейчас - это интеграция в сети, уязвимость цепочек поставок и финансирование. Плюс зависимость от сырья, оборудования и промышленной базы. То есть построить станцию стало дешевле, но сделать всю систему устойчивой все еще дорого и технологически сложно".

Антон Соколов видит основной недостаток ВИЭ в нерегулярности их работы, что приводит к "пиле производства и потребления". Особенно ярко он проявляется у солнечных электростанций, обслуживающих бытовых потребителей.

Соответственно, необходимо либо запасать энергию, либо использовать резервную генерацию на традиционном топливе для покрытия вечерних пиков. Снизить углеродный след от такой связки можно с помощью водорода: в часы максимальной выработки избыточная мощность направляется на электролизеры, производящие водород, который затем используется как топливо для компенсации пиковых нагрузок, добавляет специалист.

Главную сложность Антон Соколов видит в том, что компаний, способных производить крупнотоннажные электролизеры и водородные турбины, в мире немного. Поэтому быстро сменить парадигму не получится.

Не меньшую проблему представляет спорная экологичность ВИЭ. Например, при производстве фотоэлектрических панелей в воздух могут попадать кремниевая пыль и соединения кадмия и мышьяка. Ветровые электростанции требуют отчуждения земель и создания полигонов для захоронения лопастей (обычно через 25 лет), так как экономически эффективных способов их переработки пока нет. Также с точки зрения материалоемкости ветряки требуют большего расхода бетона по сравнению с АЭС, заключает эксперт.

Сколько стоит переход на альтернативную энергию

ВИЭ требуют серьезных вложений в инфраструктуру, но вопрос их экономической эффективности остается ключевым. Фото: iStock

Для внедрения ВИЭ в энергосистему требуются значительные инвестиции. Однако вопрос экономии не снимается с повестки дня.

Где можно сэкономить

Экономия достигается за счет:

• Отсутствия затрат на топливо при эксплуатации ВИЭ.
• Распределенной генерации, позволяющей избежать затрат на транспортировку энергии.

Экономическая эффективность разных видов ВИЭ зависит от региона:

• Солнечная энергия. Выгодна в регионах с высоким уровнем инсоляции, при поддержке резервными источниками и наличии льгот (налоговые вычеты, субсидии) и тарифах не более 5-6 руб. за кВт·ч.
• Ветровая энергия. Выгодна в районах с сильными ветрами. При благоприятных условиях ветрогенераторы окупаются за 5-6 лет.
• Геотермальная энергия. Экономически оправданна только в зонах с высокой вулканической активностью и горячими источниками у поверхности.
• Биоэнергетика. Может быть в 2-4 раза выгоднее традиционных источников в регионах с развитым АПК при наличии субсидий и льгот.

При этом первоначальные инвестиции в инфраструктуру и технологии остаются высокими.

Стоимость перехода на альтернативные источники зависит от многих факторов.

Владимир Чернов предлагает рассматривать вопрос на двух уровнях. На глобальном уровне МЭА оценивает общие инвестиции в энергетику в 2025 году в $3,3 трлн, из которых около $2,2 трлн пойдут в чистую энергетику (ВИЭ, атом, сети, накопители, эффективность). Это вдвое больше, чем $1,1 трлн на нефть, газ и уголь.

"Основные деньги уходят не только в панели и ветряки, но и в сети, аккумуляторы, подстанции, электромобили, модернизацию промышленности и теплоснабжения, - продолжает аналитик. - Сам переход дорог не из-за цены солнечной панели, а из-за полной перестройки энергосистемы".

Владислав Южаков добавляет:

"Универсальной цифры здесь нет. Речь идет не о цене одной станции, а о полной стоимости сборки нового энергомикса. Это CAPEX (капитальные затраты компании, направленные на приобретение, модернизацию или расширение основных средств. - Прим. ред.) в новую генерацию, инвестиции в сети, накопители, балансирующие мощности, резервирование, цифровое управление и адаптацию спроса. По оценке IRENA, чтобы выйти на траекторию утроения ВИЭ к 2030 году, ежегодные вложения только в новую возобновляемую генерацию должны составлять порядка $1,5 трлн. Суммарно, вместе с сетями и гибкостью, накопленные вложения до конца десятилетия составят около $31,5 трлн".

Альтернативная энергетика в России

Потенциал ВИЭ в России велик, но традиционно доминирует гидроэнергетика. Фото: iStock

У России большой потенциал для развития ВИЭ. Однако их доля пока невысока из-за климатических условий, необходимости инвестиций и сложившейся структуры энергорынка.

В нашей стране исторически доминирует гидроэнергетика. Огромные плотины дают колоссальные объемы дешевого электричества. Если говорить о новых направлениях, то на юге строят поля солнечных батарей, а в ветреных регионах (Ставрополье) ставят ветроустановки. Но доля этих новых станций в общей энергосистеме держится на уровне 1-2%. Страна продолжает опираться на атом и доступный природный газ.

В России 36% электроэнергии производится из чистых источников. При этом крупнейшим источником чистой электроэнергии в стране является атомная энергетика (18%), тогда как доля ветровой и солнечной энергии составляет менее 1%.

Несмотря на небольшие масштабы, Россия обладает высоким потенциалом ВИЭ. Строительство малых ГЭС, использование гидротермальных ресурсов, развитие ветровой и солнечной энергетики, а также биоэнергетика могут обеспечить экологичную траекторию развития. Лидерами по экономическому потенциалу являются Дальневосточный, Южный и Северо-Кавказский федеральные округа. Исходя из оценки запасов геотермальных вод, возможно замещение до 5-20% природного газа в этих регионах.

Владимир Чернов приводит следующие показатели:

"По данным Ассоциации развития возобновляемой энергетики (АРВЭ), доля установленной мощности ВИЭ в энергосистеме РФ на 1 января 2026 года составила 2,82%, а доля в общем потреблении электроэнергии за 2025 год - 1,17%. В рамках поддержки на ту же дату пришлось 2209,2 МВт солнечной генерации, 2857,5 МВт ветровой и 169,9 МВт малых ГЭС".

Тренды и будущее до 2030-2050 года

Гибридные системы определят будущее энергетики. Доля ископаемого топлива будет снижаться с развитием ВИЭ и технологий хранения. Фото: iStock

Будущее энергетики - за гибридными системами на основе солнца, ветра, накопителей и водорода. Полный отказ от ископаемого топлива маловероятен, но его доля будет снижаться по мере удешевления ВИЭ и развития технологий хранения.

Полностью отказаться от углеводородов в ближайшие десятилетия невозможно. Тяжелая промышленность, логистика и отопление мегаполисов требуют мощных и стабильных источников. До 2050 года нас ждет гибридная модель, где газ и атом продолжат обеспечивать базовую нагрузку.

Владимир Чернов среди трендов до 2050 года отмечает лидерство солнечной генерации как самой масштабируемой и быстровозводимой. Ветер останется вторым лидером. Резко вырастет значение накопителей, сетевой инфраструктуры, спроса на медь, алюминий и редкоземельные металлы. По мнению эксперта, до 2050 года параллельно будут существовать газ, нефтехимия, биотопливо, водород и системы улавливания углерода. Будущее энергетики - это не "нефть против солнца", а сложный гибрид, где у электричества главная роль, а у углеводородов - все более узкая, но не нулевая ниша.

Какие есть альтернативные источники энергии?

Альтернативная энергетика использует возобновляемые силы природы: солнце, ветер, тепло земли и воду. Существует несколько основных типов: энергия ветра, солнца, воды, геотермальная энергия, биоэнергия, энергия океанских волн. Главный плюс - независимость от цен на топливо.

Какая энергия будет основной в будущем?

В мире к 2030 году основной новой генерацией и крупнейшим источником электроэнергии станут ВИЭ (солнце и ветер). МЭА прогнозирует, что к 2030 году ВИЭ будут давать почти 45% мировой выработки электроэнергии. Однако нефть и газ никуда не исчезнут: спрос на них, вероятно, выйдет на плато, но продолжит играть значительную роль в энергобалансе.

Выгодно ли устанавливать солнечные панели?

Это зависит от географии, тарифов на электроэнергию, объема потребления и типа системы. В южных регионах России при высоких тарифах и достаточном потреблении установка может быть экономически оправданна.

Может ли Россия полностью перейти на ВИЭ?

В большинстве регионов России массовое развитие ВИЭ экономически невыгодно из-за географии и климата. Однако есть возможности для развития гибридных систем, сочетающих традиционную генерацию с альтернативной.

Какие страны лидируют в зеленой энергетике?

Безусловный лидер - Китай (по доле выработки, производству оборудования и мощностям в секторе хранения энергии). Далее следуют США, Германия и Исландия.

Заключение

• Альтернативные источники энергии имеют стратегическое значение для развития всей отрасли, а не являются второстепенным дополнением.
• Лидеры по темпам роста - солнечная и ветровая генерация.
• Главный технологический барьер - создание эффективных систем хранения энергии.
• Будущее мировой энергетики - за гибридными энергосистемами.
• Переход на альтернативные источники требует высоких инвестиций и последовательной политики поддержки.

Универсального рецепта внедрения ВИЭ не существует. Прежде всего важно оценить, какие источники будут доминировать в конкретном регионе и какой вариант окажется оптимальным.