Ветровая и солнечная энергетика к 2050 году: насколько реалистичны климатические цели?

Насколько быстро на самом деле растут ветровая и солнечная энергетика — и достаточны ли текущие цели по их развитию для борьбы с изменением климата? Новое исследование с использованием искусственного интеллекта содержит прогнозы до 2050 года и показывает, почему окно возможностей для достижения цели по ограничению роста температуры до 1,5 градуса становится всё уже.
Развитие ветровой и солнечной энергетики во всем мире продвигается быстрее, чем многие эксперты могли бы предположить ещё несколько лет назад. Однако насколько сильно возобновляемые источники энергии действительно будут расти в будущем, пока предсказать сложно. Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции разработали новую модель на основе искусственного интеллекта, которая должна обеспечить значительно более точные прогнозы.

Ветровой и солнечной энергии недостаточно для достижения цели 1,5 градуса

К 2050 году наземная ветровая энергия могла бы обеспечивать около четверти мирового объема электроэнергии. Согласно расчетам, доля солнечной энергии составила бы около 20 %. Таким образом, эти сценарии развития в принципе совместимы с климатической целью в 2 градуса, однако для достижения цели в 1,5 градуса их недостаточно. Ученые описывают свою модель как своего рода «компьютерную машину времени». С помощью искусственного интеллекта система анализирует исторические тенденции роста ветровой и солнечной энергетики в более чем 200 странах и на их основе выводит вероятные сценарии развития на будущее.

Прогнозы в области ветровой энергетики и фотовольтаики сложны

«Существующие модели очень хорошо показывают, что должно произойти для достижения климатических целей. Однако они не говорят, какие развития действительно вероятны», — объясняет Джессика Джуэлл, профессор Технологического университета Чалмерса. Именно в случае таких технологий, как ветровая энергетика и фотовольтаика, прогнозы особенно сложны. Хотя затраты значительно снижаются на протяжении многих лет, одновременно возникают новые вызовы:

• Сопротивление со стороны населения
• Проблемы с пропускной способностью сетей и инфраструктуры
• Политическая неопределенность
• Проблемы с получением разрешений

Рост возобновляемой энергетики не происходит равномерно

В ходе анализа исследователи выявили повторяющуюся закономерность: развитие возобновляемой энергетики редко происходит равномерно. Напротив, длительные периоды умеренного роста сменяются внезапными фазами бурного роста, которые часто вызваны политическими решениями или программами поддержки. «Многие модели исходят из равномерной S-образной кривой. Однако в реальности рост часто происходит скачкообразно», — говорит первый автор статьи Ави Джахмола, аспирант Университета Чалмерса. Игнорируя эти скачки, можно значительно неверно оценить фактическую скорость развития.

Моделирование 13 000 виртуальных будущих миров

Для проведения исследования научная группа разработала модель, включающую в общей сложности 13 000 виртуальных сценариев будущего. В этих смоделированных мирах ветровая и солнечная энергетика развивается с разной скоростью — от крайне медленной до исключительно динамичной. Затем алгоритм машинного обучения научился выводить глобальные тенденции на основе ранних национальных тенденций. «Если мы вводим в модель реальные данные, она может рассчитать наиболее вероятное развитие событий на основе всех смоделированных сценариев», — объясняет Яхмола. Основной прогноз исследователей показывает, что к 2050 году наземная ветровая энергетика может обеспечить около 26 % мирового энергоснабжения, а солнечная энергия — около 21 %. Однако диапазон возможных вариантов развития по-прежнему остается широким: по оценкам ученых, доля ветровой энергетики составит от 20 до 34 %, а солнечной — от 15 до 29 %.

Цель COP28 считается чрезвычайно амбициозной

Исследователи также проанализировали с помощью своей модели цель, принятую на Всемирной климатической конференции COP28, — утроить мощность возобновляемых источников энергии в мире к 2030 году. Результат: эта цель относится к категории экстремальных сценариев роста и потребует исключительно высоких темпов развития. «Утроение доли возобновляемых источников энергии не является невозможным. Однако для этого практически во всех странах все должно идти оптимально», — говорит профессор Джуэлл.

Взгляд в прошлое как испытание на прочность

Чтобы проверить надежность модели, исследователи, так сказать, вернулись в прошлое: они ввели в модель только данные до 2015 года, а затем проверили, смогла ли модель правильно предсказать фактическое развитие событий за последние годы. Результат оказался положительным. «Это вселяет в нас большую уверенность в прогнозах на будущее», — говорит Яхмола.

В будущем модель будет анализировать и другие технологии

В долгосрочной перспективе ученые хотят применить свой метод и к другим экологичным технологиям — например, к водороду, аккумуляторным батареям или промышленным процессам с низким уровнем выбросов CO2. «Прогнозы в области технологий долгое время считались ненадежными», — говорит Джуэлл. «Однако политикам нужны реалистичные оценки того, насколько быстро изменения действительно возможны. Наше исследование — это первый шаг в этом направлении».