Солнечная энергетика – тенденции года

С. Шовкопляс

В этом году солнечная энергетика, особенно солнечная электрогенерация, получила небывалый прирост в нашей стране. Украина сейчас в этом вопросе движется в русле мировых тенденций. А как развивается PV-энергетика в мире? Каковы тенденции и основные показатели для этой бурно развивающейся отрасли?

Солнечная энергетика в целом и та ее часть, которая «отвечает» за производство электроэнергии, развивается особенно бурно и в нашей стране, и за рубежом. Новостные ленты финансовых изданий пестрят сообщениями о новых рекордных показателях отрасли возобновляемой энергии, которая во многих странах уже составляет серьезную конкуренцию традиционной энергетике.

Вот несколько сообщений этого лета. Количество энергии из возобновляемых источников энергии в США впервые почти на 20% превысило производство электроэнергии на АЭС. Согласно июньскому отчету Администрации по энергетической информации США соотношение американской генерации из ВИЭ к электричеству, полученному на АЭС, составило в марте 21,6% / 20,3%, а в апреле баланс был уже 23% / 19,2% в пользу ВИЭ. Из 30 дней июня в Германии, отмеченного сильными и продолжительными дождями, из-за существенного переизбытка выработки энергии на солнечных и ветряных электростанциях 9 дней в этом месяце пришлось глушить АЭС, мазутные и угольные ТЭС. Со второй недели июля Германия даже остановила несколько своих АЭС и уменьшила производство энергии на атомных станциях на 26,8%. За первые 6 месяцев этого года в Германии произведено 5,83 ТВт·ч электричества из солнца (еще 7,22 ТВт·ч - из ветра). В этом июне электроэнергией, полученной на PV-станциях, на целую неделю были полностью покрыты все энергопотребности во внутренней китайской провинции Цинхай с населением 5,6 млн человек.

Sol_R1Рис. 1. Рост солнечной электрогенерации в Украине. Источник: Renewable Energy Statistics 2017, IRENA

Не менее оптимистичные результаты по увеличению PV-генерации и росту установленной мощности солнечных установок получены в Украине. Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (International Renewable Energy Agency, IRENA) в июльском отчете Renewable Energy Statistics 2017, приводит цифры и по нашей стране, см. рис. 1. В 2016 г. Украина преодолела болезненную потерю крымских мощностей и нарастила генерацию солнечного электричества за счет новых PV-установок в других регионах страны. Огромная часть из них – это малые частные домашние установки и небольшие станции местного значения (по данным IRENA, в среднем 40%). Фактически, до 2010 г. применение PV-панелей в Украине давало статистически пренебрежимые данные. За последние же 5 – 6 лет установленная мощность PV-установок в Украине выросла более чем в 300 раз, а количество произведенной на них электроэнергии – почти в 600 раз.

PV-энергетика меняет мир вокруг нас

Солнечная генерация стала новой индустрией, которая меняет мир. В конце 90-х – в начале 2000-х такой отраслью, которая глобально повлияла на экономику, интересы и предпочтения инвесторов, было появление и бурное развитие технологии мобильной связи и мобильного интернета. Сейчас такой «прорывной» отраслью уже стала солнечная энергетика. Сюда направляются гигантские средства.

Становление солнечной фотоэлектрической энергетики происходило в течение почти 20 лет. Постепенно, но неуклонно, в мире возрастала установленная мощность PV-станций – от менее 9 ГВт в 2007 г. до более 290 ГВт в 2016 г. (IRENA Renewable Energy Statistics 2017). На рис. 2 показана диаграмма, иллюстрирующая прогнозируемый рост инвестирования в PV-генерацию в странах «Большой двадцатки» с 2015 по 2050 гг. Каждый инвестированный доллар в солнечную генерацию придает экономике своей страны новый импульс. Образуется новая добавленная стоимость и экономическая прибыль, включая получение налогов и создание миллионов новых рабочих мест (см. рис.2). По оценкам IRENA, для достижения окончательного прорыва в энергетике в странах G20, в солнечный сектор будет суммарно инвестировано около $3,63 трлн к 2030 году и $6,61 трлн к 2050 г.

Sol_R2Рис. 2. Прогноз инвестиций в PV-генерацию в странах G20 до 2050 г., роста установленной мощности и связанного с этим создания новых рабочих мест. Источник: IRENA, Leveraging for Solar PV 2017 Summary

Это было бы невозможно без серьезного удешевления всех составляющих PV-генерации. По данным июльского аналитического отчета банка Morgan Stanley, ВИЭ уже к началу 2020 г. станут самым дешевым видом энергии практически во всех развитых и во многих развивающихся странах. Тем не менее, общие затраты на создание солнечной установки различаются по разным странам в 3 и более раз, см. рис. 3. В среднем, цена солнечных панелей не превышает 30% в общих затратах на саму установку, еще 10% относится к инвертору. Затраты на остальные компоненты, необходимые для запуска системы (сопутствующие затраты, или BoS), займут 60%. Однако финансовые (например, процент по кредиту), налоговые (например, НДС), разрешительные затраты (например, стоимость пакета бюрократических согласований) плюс расходы на проектирование системы могут составить до 30% – 40% от всей суммы сопутствующих затрат.

Sol_R3Рис. 3. Структура затрат на PV-установку в разных странах. Источник: IRENA, Leveraging for Solar PV 2017 Summary

Дальнейшее уменьшение стоимости PV-станций эксперты видят именно в снижении сопутствующих затрат на систему. В первую очередь, уменьшение BoS можно достичь за счет массового выпуска унифицированных деталей, удешевления стоимости услуг финансовых институтов и уменьшения платы за разные справки и разрешения. Уменьшение же стоимости PV-установок за счет цены самих панелей окажется незначительным.

Основного вещества, осуществляющего фотоэлектрическое преобразование, в самих панелях довольно мало. При производстве кремниевых солнечных модулей (по разным технологиям) больше всего (по весу) приходится… на стекло, см. рис. 4. Его вес занимает от 76% (кремниевые панели) до 97% (тонкопленочные технологии). Сейчас при производстве PV-панелей на стекло затрачивается от 20% до 35% средств.

Также имеется хорошая перспектива по снижению общей стоимости PV-установки, снабженной системой хранения (аккумулирования) энергии. Развитие технологий хранения обещает в некоторых случаях многократное снижение стоимости при увеличении срока службы батарейного блока, см. рис 5. Например, батареи на основе бромида цинка до 2030 г. подешевеют в 9 раз при увеличении срока эксплуатации на 30%.

Sol_R4Рис. 4. Расход материалов на PV-панели разных типов. Источник: Источник: IRENA, Leveraging for Solar PV 2017 summary

По оценке аналитической компании McKinsey Global Institute, с 2010 по 2016 г. цены на аккумуляторные батареи в Европе и в Китае упали с ~1000 $/кВт·ч до ~227 $/кВт·ч (т. е., примерно на 80% ). Прогнозируется, что через три года «домашние» аккумуляторные блоки для PV-установок будут продаваться по цене от 100 до 200 $/кВт·ч, а еще через 10 лет цены на них будут меньше 100 $/кВт·ч.

Sol_R5Рис. 5. Увеличение срока службы и снижение стоимости PV-установок с аккумуляторами. Прогноз до 2030 г. Источник: IRENA, Adapting Market Design to High Shares of Variable Renewable Energy 2017

Вслед за компанией Tesla, крупнейшие мировые корпорации сейчас активно инвестируют в производство систем хранения электроэнергии на литий-ионных аккумуляторах разного типа. Сейчас уже строится или готовится к строительству полтора десятка аккумуляторных фабрик, подобных по мощности Tesla Gigafactory, информирует Financial Times. Для сети электрозарядных станций для электромобилей концерн Volkswagen намерен построить на обоих американских континентах около 40 гига-заводов по выпуску аккумуляторов. Начало строительства европейских аккумуляторных заводов ожидается через 2 года в Северной Европе. Компания Samsung обещает в ближайшие год-два запустить свою супер-фабрику аккумуляторов в Венгрии.

Странности статистики

Текущие данные глобальных инвестиций в возобновляемые источники энергии (ВИЭ) за 2015 – 2016 гг. отразили некоторое снижение активности инвесторов (см. рис. 6). По данным отчета Франкфуртского центра Программы ООН по окружающей среде и Блумберг Нью Энерджи Файненс «Global Trends in Renewable Energy Investment 2017», финансирование в ВИЭ, включая солнечную электроэнергетику, несколько уменьшилось.

Действительно, если взглянуть на график новых глобальных инвестиций в ВИЭ за период 2004-2016 гг. (см. рис. 6), то по сравнению с рекордным показателем 2015 г. можно увидеть снижение на 23% (до $241,6 млрд.). Казалось бы, парадокс – при общей тенденции устойчивого развития ВИЭ инвестиции должны не уменьшаться, а нарастать. Неужели инвесторы теряют интерес в ВИЭ на фоне снижения мировых цен на углеводороды?

Sol_R6Рис. 6. Статистика глобальных инвестиций в ВИЭ за период 2004-2016 г. Источник: UN Environment, Bloomberg New Energy Finance

Нет. Статистика учитывает динамику инвестиций именно в денежном выражении. Такая оценка не учитывает фактического состояния дел по объективным показателям – введенной мощности и произведенной энергии.

Те же исследователи отмечают, что более половины всех новых электростанций в мире (55,3%), построенных в 2016 г., были именно станциями на ВИЭ. По оценке BNEF количество введенных новых мощностей ВИЭ в 2016 г. увеличилось с 127,5 ГВт в 2015 г. до небывалого уровня 138,5 ГВт. При этом, по данным IRENA, к концу 2016 г. в мире было построено 161 ГВт новых ВИЭ-станций, из них мощность солнечных станции всех типов выросла на 75 ГВт. Причем впервые было построено больше именно PV-станций и малых энергетических PV-установок (+71 ГВт), чем по любой другой ВИЭ-технологии (IRENA). Мировые инвестиции в PV-технологии (по данным UN Environment и Bloomberg New Energy Finance) составили в 2016 г. $114 млрд. Это больше, чем в любые другие ВИЭ-технологии, включая и ветроэнергетику.

Оценка в денежном выражении также не учитывает значительного падения стоимости инвестиций на единицу установленной мощности, чем прежде.

Быстрее всего дешевеют солнечные технологии, и тем самым они нуждаются в относительно меньших вложениях для реализации проектов. Чтобы проиллюстрировать этот факт, издание Financial Times ссылается на одного крупного инвестора из США: в 2010 г. солнечный парк в Калифорнии мощностью 15 МВт обошелся ~$55 млн. А в 2016 г. в том же районе и на такой же площади была запущена новая PV-станция, что потребовало всего $15 млн, но при этом ее генерация будет больше примерно на 40%, см. рис. 7.

Sol_R7Рис. 7. Рост установленной мощности в Калифорнии (США) по программе California Solar Incentive (CSI) и снижение средней стоимости мощности PV-станций. Источник: California Solar Statistics, 2016

«Странности статистки» не учитывают еще два фактора – цикличный характер инвестирования, что можно видеть на рис. 6, и особенности финансового учета. Многие проекты по солнечной электрогенерации были проинвестированы в конце 2015 г., а введены в эксплуатацию в 2016 г. То есть, фактически вложенные средства могут не попасть в статистику за 2015 г. до завершения стадии ввода в эксплуатацию, а прибавиться к ней позже. В самом деле, показатель глобального инвестирования в 2015 г., приведенный в отчете, выпущенном в 2017 г., см. рис. 6, представляет собой цифру на 9% больше, чем было показано в предыдущем отчете, изданном в 2016 г. Данные корректируются по мере поступления уточненной информации, т.е. статистика за 2016 г. может быть какое-то время неполной до подачи данных по всем введенным в эксплуатацию объектам инвестиций.

Среднесрочный тренд

За последнее десятилетие по мере совершенствования технологий и снижения издержек резко возросло применение ВИЭ в энергетическом секторе и проявились тенденции, которые будут характерны и в среднесрочной перспективе – ВИЭ всех видов будут продолжать дешеветь.

Этот мировой тренд иллюстрирует диаграмма со средней ценой на разные виды топлива, см. рис. 8. Белая метка показывает средневзвешенный уровень затрат на возобновляемые энергоресурсы. Отдельно отмечен «коридор» в котором за данное время колебалась цена на природные ископаемые углеводороды.Sol_R8

Рис. 8. Ценовые тенденции разных видов ВИЭ и традиционных энергоносителей. Источник: IRENA, Adapting Market Design to High Shares of Variable Renewable Energy 2017

Фактически, за последние пять лет прирост мощностей из ВИЭ опережает добавление традиционных мощностей. Причем ВИЭ будет играть главную роль в смене поколений в энергетике главным образом из-за мощного потенциала развития солнечных и ветровых технологий. Прогнозируется, что и для коммунальных нужд, и для промышленности во всех технологических процессах и для HVAC будет использоваться все больше электроэнергии, а применение всех видов технологий прямого сжигания топлива для получения тепла будет уменьшаться.

Несмотря на впечатляющий рост PV-энергетики с 2010 г. (см. рис. 1), Украине придется приложить еще очень много усилий, что бы укрепиться в фарватере мировых тенденций. Насколько много? Это можно проиллюстрировать цифрами из июльского отчета IRENA «Renewable Energy Statistics 2017». В статистических таблицах Украина (UA) и Великобритания (UK) стоят рядом. И если в 2007 г. соотношение установленной мощности для производства энергии из всех видов ВИЭ между Великобританией и Украиной составляло примерно 1,25 (UK: 6055 МВт / UA: 4792 МВт), то в 2016 г. этот разрыв уже превышал пятикратное значение (UK: 33516 МВт / UA: 6222 МВт).

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь!


Вас может заинтересовать:



Оставьте комментарий

Telegram