Odnawialne źródła energii — definicja, rynki i komercjalizacja

Przewodnik po odnawialnych źródłach energii: definicja, rynki, komercjalizacja, inwestycje i technologie (słoneczna, wiatrowa, wodna) napędzające rozwój i bezpieczeństwo energetyczne.

Komercjalizacja energii odnawialnej obejmuje wiele różnych technologii, w tym fotowoltaikę słoneczną, słoneczne elektrownie cieplne, słoneczne systemy grzewcze i chłodnicze, energię wiatru, energię wodną, energię geotermalną, biomasę i systemy energii oceanicznej. Każda z nich jest na innym etapie dojrzałości technologicznej i rynkowej, jednak globalny rynek wielu odnawialnych źródeł energii stale się powiększa dzięki spadkowi kosztów technologii, skali produkcji i wsparciu politycznemu.

Źródła odnawialne przyczyniły się w 19% do naszego zużycia energii i 22% do produkcji energii elektrycznej odpowiednio w 2012 i 2013 roku. Zarówno nowoczesne źródła odnawialne, takie jak energia wodna, wiatrowa, słoneczna i biopaliwa, jak i tradycyjna biomasa, przyczyniły się w mniej więcej równej mierze do globalnego zaopatrzenia w energię. Światowe inwestycje w technologie odnawialne wyniosły w 2013 r. ponad 214 mld USD, a takie kraje jak Chiny i Stany Zjednoczone intensywnie inwestują w energię wiatrową, wodną, słoneczną i biopaliwa. Od tego czasu skala inwestycji pozostaje wysoka — inwestycje w odnawialne źródła energii sięgnęły w kolejnych latach setek miliardów dolarów rocznie, co przyspieszyło rozwój i wdrażanie nowych rozwiązań.

Kluczowe technologie

• Fotowoltaika — instalacje od mikroinstalacji na dachach po wielkoskalowe farmy słoneczne. Koszty modułów spadły znacząco, co uczyniło PV jedną z najtańszych technologii wytwarzania energii elektrycznej.
• Energia wiatrowa — turbiny lądowe i morskie (offshore). Rozwój większych turbin i platform morskich zwiększa wydajność morskich farm wiatrowych.
• Energia wodna — elektrownie przepływowe, zaporowe oraz małe elektrownie przyjazne środowisku.
• Geotermia — wykorzystywana do produkcji ciepła i energii elektrycznej w regionach o sprzyjających warunkach geologicznych.
• Biomasa i biogaz — paliwa stałe, biopłyny, biogaz z odpadów i procesów fermentacyjnych; stosowane do kogeneracji ciepła i energii elektrycznej.
• Energia oceaniczna — pływy, fale i energia termiczna oceanu, wciąż w fazie rozwoju i demonstracji.
• Technologie magazynowania — baterie elektrochemiczne, magazyny energii cieplnej, magazyny mechaniczne i systemy hybrydowe, niezbędne do integracji zmiennej energii odnawialnej z systemem elektroenergetycznym.

Rynki i komercjalizacja

Rynki odnawialnych źródeł energii rozwijają się dzięki kombinacji czynników: polityce publicznej (taryfy gwarantowane, aukcje, cele klimatyczne), spadkowi kosztów technologii, modelom finansowania oraz wzrostowi popytu korporacyjnego na czystą energię (np. umowy PPA — power purchase agreements). Wiele krajów wprowadziło mechanizmy aukcyjne, które konkurencyjnie obniżają ceny energii z OZE, a przedsiębiorstwa energetyczne i inwestorzy instytucjonalni coraz częściej lokują kapitał w projekty odnawialne.

Modele biznesowe i finansowanie

• Fotowoltaika na dachach i prosumenci — instalacje przydomowe i komercyjne, net metering, systemy magazynowania energii i zarządzania popytem.
• Farmy OZE i PPA — długoterminowe kontrakty sprzedaży energii z przedsiębiorstwami i instytucjami.
• Aukcje i projekty na dużą skalę — finansowane przez developerów, banki i inwestorów instytucjonalnych.
• Mechanizmy wsparcia — taryfy gwarantowane, ulgi podatkowe, kredyty preferencyjne i instrumenty de‑riskingowe (np. gwarancje) ułatwiające dostęp do kapitału.

Korzyści i wyzwania

Korzyści: odnawialne źródła energii zwiększają bezpieczeństwo energetyczne poprzez dywersyfikację źródeł, redukują emisje gazów cieplarnianych, tworzą miejsca pracy w sektorze zielonej gospodarki i wspierają rozwój lokalny. Technologie OZE są dostępne na rozległych obszarach geograficznych, co zmniejsza koncentrację zasobów energetycznych w wąskiej grupie krajów.

Wyzwania: zmienność wytwarzania z wiatru i słońca wymaga elastycznej sieci, magazynowania energii i zarządzania popytem; bariery regulacyjne, ograniczenia infrastruktury przesyłowej, dostęp do gruntów i surowców oraz kwestie środowiskowe (np. wpływ dużych zapór czy instalacji morskich) muszą być rozwiązane w sposób zrównoważony.

Odnawialne źródła energii w obszarach wiejskich i odległych

Podczas gdy wiele projektów dotyczących energii odnawialnej jest realizowanych na dużą skalę, technologie odnawialne nadają się również do zastosowania na obszarach wiejskich i oddalonych, gdzie dostęp do sieci energetycznej bywa ograniczony, a energia ma kluczowe znaczenie dla rozwoju społeczno‑gospodarczego. Szacuje się, że na całym świecie około 3 mln gospodarstw domowych otrzymuje energię z małych systemów fotowoltaicznych. Systemy mikro-sieciowe (mikrogridy) skonfigurowane w skali wiejskiej lub powiatowej obsługują wiele odległych obszarów, integrując lokalne źródła odnawialne z magazynami energii i generatorami rezerwowym. Ponad 30 milionów wiejskich gospodarstw domowych otrzymuje oświetlenie i paliwo do gotowania z biogazu wytwarzanego w domowych komorach fermentacyjnych. Kotły na biomasę są wykorzystywane przez około 160 milionów gospodarstw domowych, zwłaszcza w krajach rozwijających się.

Perspektywy i trendy

Przewiduje się, że rynki energii odnawialnej będą nadal dynamicznie się rozwijać w nadchodzących dekadach. Kluczowe trendy obejmują dalszy spadek kosztów technologii (szczególnie PV i turbin wiatrowych), rozwój magazynów energii i integracji sieci, rosnące zastosowanie wodoru zielonego jako paliwa i nośnika energii w sektorach trudno dekarbonizowalnych oraz cyfryzację i inteligentne zarządzanie siecią (smart grids). Coraz większe znaczenie będą miały także rozwiązania hybrydowe łączące OZE z magazynami i systemami zarządzania popytem.

W międzynarodowych badaniach opinii publicznej istnieje silne poparcie dla promowania odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna i wiatrowa. Na poziomie krajowym co najmniej 30 krajów na całym świecie posiada już udział energii odnawialnej stanowiący ponad 20% dostaw energii. Krajowe rynki będą nadal ewoluować pod wpływem polityk klimatycznych, innowacji technologicznych i strategii finansowania; szybkie wdrożenie OZE i efektywności energetycznej może przynieść znaczące korzyści klimatyczne, gospodarcze i społeczne.

Uzasadnienie dla odnawialnych źródeł energii

Zmiany klimatyczne, zanieczyszczenie i brak bezpieczeństwa energetycznego to istotne problemy, a ich rozwiązanie wymaga znacznych zmian w zakresie dostaw i wykorzystania energii. Technologie energii odnawialnej stanowią istotny wkład w portfel dostaw energii, ponieważ przyczyniają się do światowego bezpieczeństwa energetycznego, zmniejszają zależność od paliw kopalnych i przyczyniają się do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych. Niszczące klimat paliwa kopalne są zastępowane czystymi, stabilizującymi klimat i niewyczerpywalnymi źródłami energii: W globalnych badaniach opinii publicznej istnieje silne poparcie dla promowania odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna i wiatrowa, co wymaga od przedsiębiorstw użyteczności publicznej większego wykorzystania odnawialnych źródeł energii oraz zapewnienia zachęt podatkowych w celu wspierania rozwoju i wykorzystania takich technologii.

Kraje członkowskie UE mają ambitne cele w zakresie energii odnawialnej. W 2010 r. Eurobarometr przeprowadził ankietę w 27 krajach członkowskich UE na temat celu "zwiększenia udziału energii odnawialnej w UE o 20 procent do 2020 r.". Większość osób we wszystkich dwudziestu siedmiu krajach albo zatwierdziła ten cel, albo wezwała do jego realizacji.

Od 2011 r. nowe dowody wskazują, że istnieją duże zagrożenia związane z tradycyjnymi źródłami energii oraz że konieczne są poważne zmiany w koszyku technologii energetycznych. Kilka tragedii górniczych na całym świecie uwypukliło ludzkie żniwo w łańcuchu dostaw węgla. Nowe inicjatywy EPA dotyczące toksyczności dla powietrza, popiołu węglowego i uwalniania ścieków podkreślają wpływ węgla na środowisko oraz koszty rozwiązania tych problemów za pomocą technologii kontroli. Wydarzenia w elektrowni jądrowej Fukushima ponownie wzbudziły wątpliwości co do możliwości bezpiecznej eksploatacji wielu elektrowni jądrowych w perspektywie długoterminowej. Szacunkowe koszty bloków jądrowych "następnej generacji" nadal rosną, a kredytodawcy nie są skłonni finansować tych elektrowni bez gwarancji podatników.

Globalne poparcie społeczne dla źródeł energii, na podstawie badania przeprowadzonego przez Ipsos (2011).

Pytania i odpowiedzi

P: Jakie są niektóre przykłady technologii energii odnawialnej?

P: Jaki był udział energii odnawialnych w globalnym zużyciu energii w latach 2012 i 2013?

P: Ile w 2013 roku zainwestowano na świecie w technologie odnawialne?

P: Czy są kraje, w których wysoki procent dostaw energii pochodzi z odnawialnych źródeł?

P: Czy istnieją korzyści związane z wdrażaniem energii odnawialnych?

P: Czy istnieje poparcie społeczne dla promowania energii odnawialnych?

Szukaj według litery