Słońce i wiatr przebojami naukowymi roku

Nagroda Breakthrough of the Year jest przyznawana przez „Science” od 1989 r. W zeszłym roku otrzymał ją lenakapawir – lek na HIV/AIDS, a wcześniej doceniono w ten sposób m.in. uruchomienie Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba (2022), opracowanie szczepionki na COVID-19 (2020), odkrycie bozonu Higgsa (2012), udowodnienie hipotezy Poincarégo (2006), czy sklonowanie owcy Dolly (1997).

Tym razem wyróżniono słońce, wiatr i pozostałe zielone źródła energii, które przebojem wdarły się do pierwszej ligi energetycznej. Według szacunków ekspertów w 2025 r. ludzkość wyprodukuje około 31 mln gigawatogodzin prądu. Z tego ponad 11 mln pochodzić będzie z odnawialnych źródeł energii, a około 10,5 mln z węgla. Reszta przypadnie na elektrownie gazowe i jądrowe.

Słońce i wiatr: Błyskawiczna kariera

Zmiana lidera nastąpiła głównie dzięki oszałamiającej karierze energetyki słonecznej i wiatrowej. W 2010 r. słońce i wiatr dostarczyły 1,5 proc. prądu w skali globu, w 2015 r. było to już 5 proc., w 2020 r. udział ten wzrósł do około 10 proc., a w tym roku zbliży się do 20 proc.

Utrzymanie tego trendu oznaczałoby, że już za około dekadę połowa energii elektrycznej na świecie będzie pochodziła ze słońca i wiatru. To jest możliwe. „Science” zauważa, że trzy czwarte nowych elektrowni włączonych do sieci w 2025 r. korzysta z odnawialnych źródeł. „Za parę lat zielony będzie każdy nowy kilowat. Wtedy emisje gazów cieplarnianych w końcu przestaną rosnąć” – pisze tygodnik.

Rok 1973: Zmiana myślenia

Energetyka wiatrowa i słoneczna długo były niedoceniane. Po raz pierwszy zwrócono na nie uwagę po kryzysie naftowym w 1973 r., gdy kraje znad Zatoki Perskiej nagle podniosły ceny ropy i ograniczyły jej wydobycie. Wywołało to najpierw zdumienie, a potem panikę od Nowego Jorku przez Londyn i Paryż po Tokio. Świat zachodni doznał szoku, który można porównać do ciężkiego zawału. Pacjent przeżył i szybko przywrócono mu krążenie. Lekcję z 1973 r. zapamiętał jednak na długo.

Po pierwsze, błyskawiczną karierę zaczął robić atom. Po drugie, odkryto, że energię można, a nawet trzeba oszczędzać. Po trzecie, po raz pierwszy uruchomiono szczodrze finansowane, przynajmniej przez kolejną dekadę, badania nad nowymi źródłami energii. W USA prezydent Jimmy Carter ogłosił warty dziesiątki miliardów dolarów plan badań nad energetyką słoneczną i wiatrową, paliwami syntetycznymi i biopaliwami. Podobne programy uruchomiono w Japonii i Wielkiej Brytanii.

Turbiny: Z niszy do mainstreamu

W tym samym czasie niewielkie grupy zapaleńców i wynalazców zaczęły na własną rękę projektować turbiny wiatrowe. W Danii grupy te wywodziły się przeważnie z ruchów hipisowskich, ekologicznych i antynuklearnych. Idealistycznie nastawieni młodzi ludzie szukali alternatywy dla węgla i ropy, ale nie chcieli atomu. Ostatecznie postawili na wiatr.

Gdy w 1981 r. za oceanem prezydentem został Ronald Reagan, większość amerykańskich badań nad zielonymi źródłami energii zatrzymano niemal z dnia na dzień. Tymczasem poszukujący własnej drogi Duńczycy robili swoje. Ostatecznie to oni w latach 80. XX w. zbudowali i zaprojektowali turbiny wiatrowe w takiej postaci, w jakiej znamy je dziś – z trzema długimi łopatami zwróconymi przodem do wiatru. Ich trójpłatowce podbiły świat, a wiatr awansował z niszowego źródła prądu do energetycznego mainstreamu. Łączna moc turbin wiatrowych wzrosła z kilku gigawatów w 2000 r. do 1173 GW w 2025 r.

Fotowoltaika: Od ciekawostki do giganta

Ze słońcem było podobnie. Pierwsze ogniwa słoneczne z prawdziwego zdarzenia zbudowano na początku lat 50. XX w. w Bell Laboratories, przy okazji badań nad tranzystorami. Początkowo były ciekawostką, ale gdy H. Leslie Hoffman uzyskał ogniwo o sprawności 14 proc., postanowiono jego patent montować na satelitach. Po kryzysie naftowym opracowano technologie masowej produkcji systemów energetyki słonecznej nadających się do skomercjalizowania. Bez tamtych badań z lat 70. i 80. XX w. technologia nie zrobiłaby takiej kariery.

Porównajmy: w 2000 r. łączna moc ogniw fotowoltaicznych na świecie wynosiła około 1 gigawata. W 2015 r. było to ponad 220 gigawatów, a dziś zbliża się do 2000 gigawatów, przy czym 600 gigawatów podłączono w jednym tylko 2024 r. Niektórzy eksperci prognozują, że za kilka lat energetyka słoneczna będzie się powiększała w tempie 1000 GW na rok.

Chiny: Narastająca dominacja

Za tą eksplozją słońca i wiatru stoją przede wszystkim Chiny. To w tym kraju pracuje dziś co drugie ogniwo fotowoltaiczne i niemal co druga turbina wiatrowa. Podobnie jest w przypadku samochodów elektrycznych. W zeszłym roku kraj ten wydał na inwestycje w czystą energię 625 mld dolarów. Część tej kwoty przeznaczono na budowę nowych linii energetycznych, na wdrożenie inteligentnego systemu zarządzania energią oraz na niezliczone magazyny energii. Wszystko po to, aby w kolejnych dekadach można było podłączyć kolejne tysiące zielonych gigawatów.

Chiny zdominowały ten sektor gospodarki światowej – to one produkują 80 proc. ogniw PV, 70 proc. turbin wiatrowych i 70 proc. baterii litowych. „Jakie jest dziś najtańsze źródło prądu na świecie? Chińskie ogniwo fotowoltaiczne” – podkreśla „Science”, utyskując, że kraj, w którym to prestiżowe czasopismo naukowe jest wydawane, zmierza od roku w przeciwną stronę.