Table of Contents

Возобновляемые источники энергии: горячие точки ветра и солнца по всему миру

Глобальный переход от ископаемых видов топлива резко ускорился за последнее десятилетие, когда ветровая и солнечная энергия стали двумя наиболее масштабируемыми и экономически эффективными возобновляемыми источниками энергии. В отличие от обычных электростанций, которые полагаются на цепочки поставок топлива, ветровая и солнечная генерация полностью зависят от географических и климатических условий. Это означает, что некоторые регионы мира естественным образом наделены гораздо большим потенциалом возобновляемых источников энергии, чем другие. Понимание того, где расположены эти горячие точки, что делает их идеальными и как они разрабатываются, имеет важное значение для планировщиков энергии, инвесторов и политиков, работающих над декарбонизацией мировой экономики.

В этой статье представлен всеобъемлющий обзор главных мировых горячих точек ветровой и солнечной энергии, рассматриваются физические факторы, которые их создают, основные проекты, которые реализуются, и развивающиеся регионы, которые могут изменить глобальный энергетический ландшафт в ближайшие годы. От продуваемых ветром равнин Северного моря до залитых солнцем пустынь Ближнего Востока география возобновляемых источников энергии является одновременно увлекательной и стратегически важной.

Глобальные горячие точки ветроэнергетики

Энергия ветра генерируется путем преобразования кинетической энергии перемещения воздуха в электричество с помощью турбин. Наиболее продуктивными участками для ветроэнергетики являются те, которые испытывают сильные, последовательные и предсказуемые ветровые модели. Эти условия обычно встречаются в прибрежных районах, на открытых равнинах и плато, на больших высотах и в конкретных оффшорных зонах, где океанские ветры беспрепятственно передвигаются по местности. Глобальное распределение ветровых ресурсов неравномерно, создавая четкие горячие точки, где сосредоточено развитие ветроэнергетики.

Оншорная ветроэнергетика: равнины, проходы и райдджес

Наземные ветровые электростанции составляют большую часть глобальных ветровых мощностей, а наиболее продуктивные участки находятся в регионах с устойчивыми ветровыми потоками. Великие равнины Северной Америки, простирающиеся от Техаса на север до канадских провинций Альберта и Саскачеван, представляют собой один из самых богатых ветровых коридоров на Земле. Плоская местность и отсутствие препятствий позволяют ветрам поддерживать высокие скорости на протяжении сотен километров. Этот регион привлек огромные инвестиции, при этом только Техас генерирует больше энергии ветра, чем большинство стран.

В Европе равнины северной Германии, Дании и Польши обеспечивают отличные условия для ветра на суше. Дания, в частности, использовала свою ветреную географию, чтобы стать мировым лидером, часто генерируя более 40 процентов своей электроэнергии от ветра. Бум ветроэнергетики Китая в значительной степени сосредоточен на своих северных и западных провинциях, включая Внутреннюю Монголию, Синьцзян и Ганьсу, где обширные открытые ландшафты и сильные сезонные ветры создают идеальные условия. Ветреные горячие точки Индии включают южное государство Тамилнад и западное государство Гуджарат, где муссонный ветер и прибрежные бризы используются тысячами турбин.

Горные перевалы и хребты также концентрируют поток ветра. Такие места, как перевал Сан-Горгонио в Калифорнии, хребты Тараруа в Новой Зеландии и перешеек Теуантепек в Мексике, испытывают переброшенные ветры, которые могут выдерживать очень высокие факторы мощности для ветряных турбин.

Оффшорная ветроэнергетика: следующий рубеж

Оффшорная ветроэнергетика выросла из нишевой технологии в центральную опору стратегии возобновляемых источников энергии во многих странах. Скорость ветра над открытой водой обычно выше и более последовательна, чем на суше, и морские турбины могут быть построены в очень больших масштабах без ограничений землепользования, которые преследуют береговые проекты. Северное море является самым развитым оффшорным ветропарком в мире, с Великобританией, Германией, Данией, Нидерландами и Бельгией, все работающие крупные ветропарки в его относительно мелководных водах. Зона Хорнси в Великобритании, расположенная у побережья Йоркшира, является домом для некоторых из крупнейших оффшорных ветропарков, когда-либо построенных, с общей мощностью, превышающей 6 гигаватт.

Азия стремительно догоняет Китай, который стал крупнейшим в мире рынком оффшорного ветра, с крупными установками вдоль его восточного и юго-восточного побережий, особенно вблизи провинций Цзянсу, Фуцзянь и Гуандун. Тайвань также становится важной оффшорной горячей точкой ветра, используя сильные ветры Тайваньского пролива. В Соединенных Штатах Атлантическое побережье от Массачусетса до Вирджинии видит первую волну развития морского ветра коммерческого масштаба, с такими проектами, как Виндзорский ветер и прибрежный Виргинский морской ветер, ведущий путь. Ожидается, что плавучая оффшорная ветротехнология, которая позволяет турбинам развертываться в глубоких водах, откроет обширные новые районы у берегов Японии, западного побережья Соединенных Штатов и Средиземноморья.

Ключевые страны, ведущие ветроэнергетический потенциал

По данным Глобального совета по ветроэнергетике, Китай, США, Германия, Индия и Испания входят в пятерку стран с общей установленной ветроэнергетикой. Только на Китай приходится более трети мировых ветроэнергетических мощностей, позиция, обусловленная агрессивными национальными целями и сильной производственной базой. США занимают второе место, а Техас, Айова, Оклахома и Канзас лидируют по производству на государственном уровне. Германия остается европейским лидером, несмотря на сложные условия разрешения, в то время как Индия быстро расширяется, чтобы удовлетворить свой растущий спрос на электроэнергию. Бразилия и Франция также являются заметными участниками, с сильными ветрами Бразилии на северо-востоке и растущим морским трубопроводом Франции.

Горячие точки солнечной энергии по всему миру

Солнечная энергия зависит от солнечного излучения, от измерения солнечной энергии, получаемой на единицу площади. Самые высокие солнечные ресурсы находятся в регионах с ясным небом, низкой широтой и минимальным облачным покровом. Пустыни, тропические саванны и высокогорные плато предлагают лучшие условия для солнечных ферм коммунального масштаба. Глобальная карта солнечных ресурсов ясно показывает, что Солнечный пояс, полоса, простирающаяся через Северную Африку, Ближний Восток, Южную Азию и юго-запад Соединенных Штатов, содержит самый обильный потенциал солнечной энергии планеты.

Солнечный пояс: пустыни и тропики

Пустыня Сахара, возможно, является самым большим в мире солнечным ресурсом. С некоторыми из самых высоких уровней солнечного излучения на Земле и обширными территориями плоской, необитаемой земли Северная Африка имеет технический потенциал для генерации во много раз больше текущего спроса на электроэнергию в мире. Марокко предприняло ранние шаги для использования этого потенциала с такими проектами, как комплекс Нур Уарзазат, массивная концентрированная солнечная электростанция (ККП), которая объединяет несколько технологий для производства электроэнергии даже после захода солнца. Алжир, Тунис и Египет также имеют огромный неиспользованный солнечный потенциал, хотя политические и инфраструктурные проблемы замедлили развитие.

Ближний Восток является еще одной ведущей солнечной точкой. Саудовская Аравия, Объединенные Арабские Эмираты, Оман и Катар вкладывают значительные средства в солнечную энергию в рамках своих стратегий по диверсификации от нефти и газа. Солнечный парк Мохаммеда бин Рашида Аль Мактума в Дубае является одним из крупнейших солнечных парков в мире, с планами достичь 5 гигаватт к 2030 году. Солнечная электростанция Sudair в Саудовской Аравии и солнечный проект Аль Шуайба являются ключевыми компонентами плана Vision 2030 королевства.

Австралия выделяется как солнечная электростанция, особенно в ее засушливом интерьере и штатах Квинсленд, Новый Южный Уэльс и Южная Австралия. Высокое солнечное излучение страны в сочетании с снижением системных затрат и сильной политической поддержкой привело к буму как в коммунальных солнечных фермах, так и на крышах. Такие проекты, как Western Downs Green Power Hub и инициатива Sun Cable, которая направлена на экспорт солнечной энергии в Сингапур через подводный кабель, демонстрируют амбиции Австралии.

Индия является еще одним важным солнечным рынком, с пустыней Тар в Раджастане и засушливыми регионами Гуджарат, Андхра-Прадеш и Карнатака, где находятся некоторые из крупнейших в мире солнечных парков. Солнечный парк Бхадла в Раджастане, мощностью более 2,2 гигаватт, является крупнейшим солнечным парком в мире по установленной мощности. Национальная солнечная миссия Индии привела к быстрому росту, и страна в настоящее время является третьим по величине солнечным рынком в мире.

Развивающиеся рынки солнечной энергии и регионы с высоким потенциалом

Помимо установленных горячих точек, несколько развивающихся регионов предлагают огромный солнечный потенциал. Чилийская пустыня Атакама имеет самое высокое солнечное излучение на Земле, с ясным небом почти круглый год. Страна уже является лидером в области солнечной энергии в Латинской Америке, с такими проектами, как завод Cerro Dominador CSP и многочисленные фотоэлектрические фермы, поставляющие энергию для горнодобывающей промышленности Чили и национальной сети. Аргентина и Мексика также имеют отличные солнечные ресурсы в своих северных пустынных регионах.

Африканский Рог, включая такие страны, как Эфиопия, Кения и Джибути, получает интенсивный круглогодичный солнечный свет и обладает огромным потенциалом для децентрализованных солнечных решений, которые могут доставлять электроэнергию внесетевым сообществам. Аналогичным образом, Аравийский полуостров, пустыня Тар в Пакистане и пустыня Гоби в Монголии - все регионы, где ожидается ускорение развития солнечной энергетики в ближайшие десятилетия.

Технологические достижения, способствующие росту солнечной энергии

Быстрое снижение затрат на солнечную фотоэлектрическую энергию (PV) за последние два десятилетия сделало солнечную энергию самым дешевым источником электроэнергии во многих частях мира. Двусторонние панели, которые захватывают солнечный свет с обеих сторон, увеличивают выход энергии на 10-20 процентов по сравнению с традиционными монофазными панелями. Системы отслеживания, которые следуют за солнцем по небу, еще больше увеличивают выход. Концентрированная солнечная энергия (CSP) с хранением тепловой энергии позволяет солнечным установкам генерировать электроэнергию в часы пик, решая проблему прерывистости. Перовскитные солнечные элементы, все еще находящиеся на этапе исследований и разработок, обещают еще более высокую эффективность и более низкие производственные затраты в будущем.

Крупные проекты в области возобновляемых источников энергии, формирующие глобальный ландшафт

Масштаб современных проектов в области возобновляемых источников энергии ошеломляет. Следующие проекты представляют собой одни из крупнейших и наиболее значимых ветровых и солнечных установок во всем мире, каждая из которых расширяет границы того, что технически и экономически целесообразно.

  • Проект солнечной энергии Ганьсу (Китай) — Расположенный в пустыне Гоби в провинции Ганьсу, этот растянутый солнечный парк является частью более широкой базы возобновляемых источников энергии Китая и имеет запланированную мощность, превышающую 10 гигаватт. Это одна из крупнейших солнечных установок в мире и демонстрирует приверженность Китая масштабированию возобновляемых источников энергии в своих западных регионах.
  • Hornsea Offshore Wind Farm (Великобритания) — Разработанный компанией Ørsted, Hornsea является крупнейшим оффшорным ветропарком в мире, с фазами 1, 2 и 3 общей мощностью более 6 гигаватт. Расположенный в Северном море у побережья Йоркшира, он может обеспечить энергией миллионы домов и устанавливает стандарт для крупномасштабного развития оффшорного ветра во всем мире.
  • Мохаммед бин Рашид Аль Мактум Солнечный парк (Объединенные Арабские Эмираты) — Этот солнечный парк в Дубае является флагманским проектом для ОАЭ, сочетающим фотоэлектрические и CSP технологии. Он имеет запланированную мощность 5 гигаватт к 2030 году и является ключевым элементом стратегии экологически чистой энергии Дубая.
  • Бхадла Солнечный парк (Индия) — Расположенный в пустыне Тар штата Раджастхан, Бхадла является крупнейшим в мире солнечным парком с установленной мощностью, превышающей 2,2 гигаватт. Это иллюстрирует способность Индии быстро развертывать ультракрупную солнечную инфраструктуру в сложных условиях пустыни.
  • Джедда Ветропарк (Саудовская Аравия) — Эта ветропарк мощностью 500 мегаватт является одним из крупнейших на Ближнем Востоке и сигнализирует о намерении Саудовской Аравии диверсифицировать свой портфель возобновляемых источников энергии за пределами солнечной. Проект выигрывает от сильных прибрежных ветров Красного моря и является частью более широких целей королевства в области возобновляемых источников энергии.
  • Western Downs Green Power Hub (Австралия) — Солнечная ферма мощностью 1,1 гигаватта в Квинсленде, этот проект является одним из крупнейших в Австралии и включает в себя систему хранения энергии от аккумуляторов, чтобы помочь стабилизировать сеть.

Новые горячие точки для развития возобновляемой энергетики

В то время как текущие горячие точки хорошо известны, несколько регионов готовы к взрывному росту ветровой и солнечной энергии. Эти новые горячие точки предлагают богатые природные ресурсы, улучшая нормативную среду и растущий спрос на энергию, что делает возобновляемые источники энергии все более привлекательными.

Африка: континент солнечных возможностей

Африка к югу от Сахары имеет одни из лучших солнечных ресурсов в мире, но она остается сильно недоразвитой. Такие страны, как Намибия, Ботсвана, Южная Африка и Судан, получают огромное количество солнечного света и имеют обширные участки земли, пригодные для солнечных ферм. Южноафриканская программа закупок независимых производителей возобновляемой энергии успешно привлекла частные инвестиции, с такими проектами, как завод Redstone CSP и многочисленные солнечные фотоэлектрические фермы, которые выходят в интернет. Африканский континент также имеет значительный ветровой потенциал, особенно в прибрежных районах Марокко, Египта, Кении и Южной Африки. Проект ветряной электростанции Lake Turkana в Кении, мощностью 365 мегаватт, является одной из крупнейших ветроэлектростанций в Африке и демонстрирует жизнеспособность ветроэнергетики в регионе.

Латинская Америка: ветер и солнце в Андах и за их пределами

Чилийская пустыня Атакама и патагонские равнины южной Аргентины предлагают экстраординарные ветровые и солнечные ресурсы. Чили стала лидером в области солнечной энергетики, в то время как регион Вака Муэрта в Аргентине, известный сланцевой нефтью, также обладает сильным ветровым потенциалом. Колумбия разрабатывает свои первые крупномасштабные морские ветровые проекты в Карибском бассейне, а Бразилия продолжает расширять свои ветровые мощности на северо-востоке, где ветры сильны и последовательны. Растущий спрос на электроэнергию в регионе и снижение затрат на возобновляемую энергию стимулируют инвестиции по всему континенту.

Юго-Восточная Азия: растущая электростанция

Юго-Восточная Азия переживает быстрый экономический рост и растущий спрос на энергию. Вьетнам стал лидером в области солнечной энергии, с массовым бумом в солнечных установках на крышах и в коммунальных масштабах. Филиппины и Индонезия изучают геотермальные, ветровые и солнечные ресурсы. Тропическое расположение региона обеспечивает постоянный солнечный свет круглый год, хотя сезон муссонов и облачный покров могут снизить солнечную выработку в определенных районах. Плавучие солнечные панели на водохранилищах и плотинах являются инновационным решением, развертываемым в регионе для преодоления сухопутных ограничений.

Интеграция сетей и роль хранения энергии

Переменная природа ветровой и солнечной энергии создает проблемы для операторов сетей, которые должны сбалансировать спрос и предложение в режиме реального времени. Системы хранения энергии, особенно литий-ионные батареи, все чаще развертываются для сглаживания изменчивости возобновляемых источников энергии. Насосное гидрохранилище остается самой большой формой хранения в масштабе сети во всем мире. Рост накопления батарей позволяет более высокий уровень проникновения ветра и солнца в сеть, позволяя избыточную энергию, генерируемую в солнечные или ветреные периоды, храниться и разряжаться, когда это необходимо.

Интеллектуальные сетевые технологии, программы реагирования на спрос и улучшенное прогнозирование погоды также являются критически важными инструментами для интеграции возобновляемых источников энергии. Регионы с сильными сетевыми соединениями, такие как синхронизированная сеть Европы или линии электропередач Китая сверхвысокого напряжения, могут сбалансировать возобновляемую продукцию в крупных географических районах, уменьшая влияние местной изменчивости погоды.

Будущее горячих точек возобновляемой энергетики

География возобновляемых источников энергии не является статической. По мере совершенствования технологий, снижения затрат и развития политических рамок новые регионы будут появляться в качестве горячих точек, а существующие созревают. Плавающий морской ветер откроет глубоководные районы у берегов Японии, Калифорнии и Средиземного моря. Плавающие солнечные панели на водохранилищах и внутренних морях создадут новые возможности для солнечной генерации в странах с ограниченными земельными ресурсами. Ожидается, что производство зеленого водорода, питаемого обильной солнечной и ветровой энергией, станет крупной отраслью в таких регионах, как Ближний Восток, Австралия и Чили, что позволит экспортировать возобновляемую энергию в химической форме.

Международное энергетическое агентство прогнозирует, что солнечная энергия станет крупнейшим источником электроэнергии к 2027 году, превзойдя уголь. Ожидается, что ветровая энергетика также продолжит свой быстрый рост, причем во многих регионах лидирует морской ветер. Переход к экономике возобновляемых источников энергии является не только экологическим императивом, но и экономической возможностью для стран, благословленных обильным солнцем и ветром.

Для планировщиков и инвесторов в области энергетики послание ясное: лучшие объекты возобновляемой энергетики являются наиболее ценными энергетическими активами 21-го века. Обеспечение доступа к этим объектам, строительство инфраструктуры для их подключения к населенным пунктам и инвестирование в технологии хранения и сети, необходимые для их интеграции, определят победителей и проигравших в новой энергетической экономике.

По мере того, как мир продолжает наращивать ветровые и солнечные мощности беспрецедентными темпами, горячие точки, описанные в этой статье, будут играть огромную роль в обеспечении глобального энергетического перехода. От продуваемого ветрами Северного моря до залитой солнцем Сахары, от высоких равнин Техаса до тропических саванн Индии география возобновляемых источников энергии меняет глобальную карту энергии.