Наука визнала енергетичні технології найзначнішим науковим досягненням року. Які наслідки це має для України?

Наприкінці кожного року редактори впливового наукового журналу Science збираються разом і обирають Breakthrough of the Year -- найвизначніше, на їхню думку, досягнення науки і технологій із тих, про які журнал публікував статті протягом року. Цьогоріч вибір доволі цікавий. Хоча у цей період людство вдосконалило технології редагування генів CRISPR/Cas у медицині, відкрило нові антибіотики й глибше зрозуміло природу раку, головним проривом науки визнали не медицину й не мікробіологію. Редактори Science обрали енергетику -- використання Сонця та інших відновлюваних джерел. Стаття про це рішення редакції так і називається: Good Morning, Sunshine ("Доброго ранку, сонечко"). Причина цього вибору зрозуміла: саме в розвитку відновлюваної енергетики стався перелом, що визначить не просто розвиток окремих галузей, а спосіб життя цілих суспільств.

2025 року загальна світова потужність джерел відновлюваної енергії перевищила потужність вугільної генерації. Крім того, сонячна та вітрова енергетика зростали так швидко, що змогли повністю покрити збільшення всього світового попиту на енергію в першій половині 2025 року та набагато випередили за темпами зростання інші сектори енергетики.

Рушійною силою такого бурхливого розвитку відновлюваних джерел енергії є насамперед китайська економіка. Цифри вражають. Побудовані в Китаї 2024 року нові сонячні та вітрові електростанції виробляють енергію в обсягах, що дорівнюють генерації приблизно ста атомних електростанцій, а 2025 року темпи будівництва значно прискорилися. Одна сонячна електростанція на Тибетському плато займає площу понад 400 квадратних кілометрів (це приблизно площа таких українських міст, як Кривий Ріг чи Дніпро). Вітрові турбіни стають дедалі більшими; одна з них, призначена для використання на шельфі, має лопаті завдовжки 150 метрів. 2024 року Китай також сформував потужний експортний напрям вартістю майже 180 млрд дол., зробивши недорогу відновлювану енергію доступною для більшості країн світу.

Для України розвиток відновлюваних джерел енергії сьогодні є не лише екологічною чи економічною проблемою, а також важливим аспектом національної безпеки. Повномасштабна війна призвела до серйозних руйнувань енергетичної інфраструктури, зокрема теплових і гідроелектростанцій, а також електромереж. Централізована система постачання електроенергії виявилася вразливою до цілеспрямованих нападів, що призвело до дефіциту електрики, вимушених відключень та зростання витрат для підприємств і населення. Додатковими викликами залишаються обмежені фінансові можливості, труднощі в залученні інвестицій у умовах воєнних ризиків та необхідність швидкого відновлення енергосистеми без повернення до застарілих і екологічно небезпечних рішень. У таких умовах впровадження розподіленої генерації на основі сонячної, вітрової та біоенергетики може значно підвищити стійкість енергетичної системи, зменшити залежність від імпортних видів пального та забезпечити електроенергією критично важливі об'єкти, навіть якщо магістральні мережі зазнають пошкоджень.

Для науки ці енергетичні зрушення постають як комплексний технологічний виклик, що потребує як фундаментальних, так і прикладних досліджень і визначає подальший розвиток енергетичних технологій. Світовий розвиток відновлюваної енергетики спирається на стрімкий прогрес у матеріалознавстві, електроніці та системах керування енергією. Серед ключових напрямів -- сонячні елементи нового покоління (перовскітні й тандемні структури), високоефективні вітрові турбіни, теплові насоси, а також сучасні системи накопичення енергії, включно з акумуляторами та водневими технологіями.

Українські науковці активно беруть участь у цих дослідженнях, спрямовуючи свої зусилля на покращення ефективності енергетичних перетворень, зменшення втрат при передачі енергії та розробку автономних енергетичних систем. Одним із ключових напрямків є створення "розумних" мереж і гібридних установок, що інтегрують різноманітні джерела енергії та накопичувачі, що має особливе значення для лікарень, громад та об'єктів критичної інфраструктури. Незважаючи на складні умови військового часу, ці ініціативи вчених закладають основу для модернізації енергетичного сектора України в післявоєнний період та її інтеграції в європейський енергетичний простір.

В Україні нині працює кілька провідних науково-дослідних установ, які об'єднують зусилля у сфері відновлюваної енергетики. Серед них -- Інститут електродинаміки НАНУ, КПІ ім. І.Сікорського, Національний технічний університет ХПІ, Національний університет "Львівська політехніка", Інститут фізики напівпровідників ім. В.Лашкарьова НАНУ та Київський національний університет ім. Т.Шевченка. За фінансової підтримки Міністерства освіти і науки та НАН України тут розробляють нові перспективні типи фотоелементів, досліджують розв'язки для інтеграції великих масивів сонячних панелей у мережу, створюють ефективні акумуляторні системи та системи управління енергоспоживанням. Важливо, що до цього процесу долучаються й прикладні центри при енергетичних компаніях -- зокрема лабораторії ДТЕК, які тестують батарейні системи накопичення енергії й автоматизовані системи балансування мережі.

Паралельно українські дослідження підтримують міжнародні програми -- рамкова програма ЄС із фінансування науки та інновацій Horizon Europe, Innovate Ukraine Green Energy Challenge Fund (Велика Британія), Європейський фонд енергоефективності та довкілля (E5P), Програма рішень для відновлюваної енергетики Renewable Energy Solution Programme у межах співпраці уряду Німеччини та Європейського інвестиційного банку (ЄІБ) та інші.

Згідно з інформацією з урядового плану розвитку "зеленої" енергетики, до 2024-2025 років загальна встановлена потужність сонячних електростанцій в Україні перевищить 7,3-8,5 ГВт, тоді як вітрові електростанції досягнуть близько 2,3 ГВт (частина з них, на жаль, знаходиться на тимчасово окупованих територіях). Важливо відзначити, що встановлена потужність сонячних електростанцій (СЕС) є сумою номінальної потужності всіх фотоелектричних панелей, які входять до складу станції. Однак реальна продуктивність або фактичне виробництво електроенергії залежать від погодних умов, сезону та режиму роботи енергосистеми. Для відновлювальних джерел ця різниця особливо помітна: сонячні електростанції не функціонують вночі та мають низьку ефективність взимку, в той час як вітрові електростанції працюють лише при достатньому вітрі. Тому середньорічне виробництво зазвичай складає лише частку від встановленої потужності. Щоб оцінити ефективність різних типів електростанцій, часто використовують коефіцієнт використання встановленої потужності — показник, що відображає, як довго установка працює на максимальних потужностях. Для сонячних електростанцій в Україні цей коефіцієнт зазвичай становить близько 12-15%, для вітрових — 25-35%, тоді як для атомних електростанцій він може перевищувати 80%.

13 серпня 2024 року Кабінет міністрів України затвердив Національний план дій з відновлюваної енергетики на період до 2030 року, згідно з яким передбачається зростання сонячної генерації до 12,2 ГВт, а вітрової -- до рівня понад 6 ГВт, включно з невеликими морськими вітропарками, а також збільшення частки інших відновлюваних джерел (біоенергії, геотермальної) в загальному енергобалансі країни. Ці показники відповідають національній меті -- довести частку відновлюваної енергії у валовому кінцевому споживанні приблизно до 27% до 2030 року, що значно посилить енергетичну незалежність країни.

Таким чином, українські показники до 2030 року слід аналізувати не в одній площині, а в рамках тих темпів і обсягів змін, що вже відбуваються у світі. Саме цей контекст буде визначальним для оцінки реалістичності та значущості заявлених цілей.