Вне сети — off-grid PV-системы и достижимость к энергии

Впечатляющий рост PV-энергетики среди всех типов возобновляемых источников энергии (ВИЭ), которые продемонстрировано за последние годы, доказало способность солнечных станций влиять на мировую модель энергетики и занять ведущую роль в глобальной энергетической транзиции. Не менее важной для PV-энергетики является миссия обеспечения доступа к энергии. Главным образом такой доступ в обозримое время могут обеспечить внесетевые PV-решения и установки.

Фото: Внесетевая PV-установка с трекером эффективной мощностью 1,2 кВт для питания частной теплицы в округе Монтгомери, штат Техас, США.
Фото: Внесетевая PV-установка с трекером эффективной мощностью 1,2 кВт для питания частной теплицы в округе Монтгомери, штат Техас, США.

В течение последнего десятилетия масштабы и важность проблемы доступа к энергии были впервые признаны в ООН одной из самых насущных проблем человечества (SDG 7, ООН, 2018), для чего была разработана глобальная программа с целью обеспечения «всеобщего доступа к достижимой, надежной, стабильной и современной энергии для всех до 2030 гг. ». Надо признать, что на сегодня в мире нет путей догнать запланированный уровень общего доступа к энергии к этому сроку — существует очень много стран, особенно с удаленными и сельскими регионами, которые медленно развиваются и отстают. По данным Международного энергетического агентства (IEC) с 2014 по 2016 доступ к электроэнергии домохозяйств в мире вырос всего на 0,83% в год, что ниже нужного темпа роста 0,9%, а с нынешними темпами более полумиллиарда людей на планете (674 млн.) в 2030 г. не будут иметь никакого доступа к электроэнергии.

О важности внесетевых PV-решений для глобальной энерготранзиции было сказано немало. Обеспечение доступа к энергии вообще и в частности именно из ВИЭ — важный фактор трансформации мировой энергетики. Увеличение доступа к электрической энергии по данным экспертов сейчас происходит за счет PV-технологии и в будущем возлагается именно на PV-решения.

В настоящее время, по оценкам IRENA, около 115 млн. человек в мире имеют в качестве автономного источника получение электрической энергии только в виде устройств для солнечного освещения, и еще 25 млн. получают более высокий уровень услуг возобновляемой энергии через солнечные домашние системы или подключения к солнечной мини-сети. В дополнение к солнечной энергии, больше 6 млн. человек в настоящее время подключены к мини-электросетям гидроэнергетики, а еще 300 тыс. человек используют энергию биогаза см. рис. 1.

Рис. 1. Глобальный рост количества пользователей электроэнергии вне сети. Источник: IRENA: New Estimates Show Rapid Growth in Off-Grid Renewables, 2018
Рис. 1. Глобальный рост количества пользователей электроэнергии вне сети. Источник: IRENA: New Estimates Show Rapid Growth in Off-Grid Renewables, 2018

По данным статистики технического отчета IRENA «Measurement and estimation of off-grid solar, hydro and biogas energy» за декабрь 2018 г., см. рис. 2, мощность PV-установок off-grid-пользователей выросла за десятилетие в десятки раз. Особенно быстро растут поставки электроэнергии по мини-электросетям в отличие от употребления небольших солнечных устройств, таких как солнечные домашние системы малой мощности и солнечное освещение. Важной частью становится использование внесетевых решений для систем водоснабжения и для сельского хозяйства, а также на другие местные технологические нужды. Эта часть энергетического сектора, включая производство электроэнергии из этих источников, часто отсутствует в официальной статистике энергетики, поэтому по действующей методике все учетные данные имеют скорее оценочный характер, они часто исчисляются косвенным методами, иногда опираясь на данные экспорта / импорта PV-компонентов и данных баз проектов развития. Например, в таблице с отчета, датированного концом 2018 г. приводятся скорректированы данные по состоянию вплоть до 2016 г. Поэтому, определенным образом статистику для off-grid-энергетики можно оценивать не по абсолютным измерением, а как проявление тенденций.

Таблица 1. Скорректированные данные мощности off-grid-установок из разных видов ВИЭ на конец 2016, МВт. Источник: IRENA «Measurement and estimation of off-grid solar, hydro and biogas energy», Dec 2018.
Таблица 1. Скорректированные данные мощности off-grid-установок из разных видов ВИЭ на конец 2016, МВт. Источник: IRENA «Measurement and estimation of off-grid solar, hydro and biogas energy», Dec 2018.

Почти весь рост использования электроэнергии вне электросети произошло именно за последние 5 лет — в значительной степени это обусловлено повышением доступности, ростом предложения и снижением стоимости солнечных устройств малой мощности, в первую очередь комплектов для PV-освещения. Обидно, но надо признать, что эти устройства обеспечивают только светом или зарядом устройств малой мощности (например, мобильных телефонов) и не оказывают доступа к широкому спектру энергетических услуг в развивающихся странах. Лишь около 30% людей в Азии получает более высокий уровень off-grid услуг, связанных с домашними солнечными системами мощностью> 2 кВт и мини-сетями, а в Африке эта доля едва превышает 10% населения, охваченного внесетевыми решениями.

Рис. 2. Мощность и распределение внесетевых PV-установок, 2007-2016, МВт. Источник: IRENA «Measurement and estimation of off-grid solar, hydro and biogas energy», Dec 2018.
Рис. 2. Мощность и распределение внесетевых PV-установок, 2007-2016, МВт. Источник: IRENA «Measurement and estimation of off-grid solar, hydro and biogas energy», Dec 2018.

Несмотря на впечатляющие темпы работы внесетевых решений в мире, по подсчетам Международного энергетического агентства (IEA), для достижения запланированного уровня общего доступа к энергии до 2030 г. уровень инвестиций должен возрасти примерно в 5 раз по сравнению с уровнем 2009 г. рис. 3 показывает размер увеличения необходимых среднегодовых инвестиций с предложенным источниками финансирования. Необходимо существенно и быстро увеличить как государственные, так и частные инвестиции. Чтобы достичь необходимого уровня вложений, значительную часть государственного финансирования необходимо разворачивать таким образом, чтобы способствовать привлечению частных инвестиций.

Рис. 3. Необходимый уровень роста инвестиций в off-grid системы с ВИЭ всех типов. Источник: GOGLA «Providing Energy Access through Off-Grid Solar: Guidance for Governments», Jan 2019.
Рис. 3. Необходимый уровень роста инвестиций в off-grid системы с ВИЭ всех типов. Источник: GOGLA «Providing Energy Access through Off-Grid Solar: Guidance for Governments», Jan 2019.

Частный сектор играет жизненно важную роль в заполнении существующего разрыва в доступе к энергии через субсидирование off-grid и mini-grid проектов. Это особенно применимо для обеспечения доступа к электроэнергии для домохозяйств с помощью солнечных установок вне электросети. Солнечные off-grid и mini-grid PV-решения могут обеспечить доступ к источникам электроэнергии быстрее, чем решение касательно проектов по расширению доступа к общей электросети.

Прогнозы от экспертов ассоциации GOGLA относительно будущего роста для всего сектора внесетевых решений показывают рост до 2022 г. на 25% в годовом исчислении объемов продаж компонентов этих систем. Даже в тех странах, где цель правительства заключается в том, чтобы обеспечить решение, которое в основном базируются на развитии инфраструктуры электросети, внесетевые решения ускоряют процесс всеобщей электрификации. Внесетевые решения могут достичь результатов на несколько лет или даже десятилетий раньше, чем программы по расширению электросетей, и таким образом это ускорит экономическое развитие в отдаленных районах или там, где существующие сети не имеют нужной мощности. Рыночный подход к продвижению солнечных малых сетей и автономных решений может обеспечить доступ к электроэнергии для домохозяйств в масштабах, на скорости и при довольно низких затратах от правительства, что делает это привлекательным вариантом для стран с ограниченными ресурсами. Понятно, что доступ к электроэнергии населения мотивирует частную инициативу  самозанятости и прямым образом влияет на темпы экономического развития страны.

Чем дальше общество отдалённо от стационарной электросети, тем дороже становится расширение сетевой инфраструктуры по сравнению с внесетевыми решениями. Например, ассоциация GOGLA рассчитала (по состоянию на уровень цен 2015) и установила, что для 100 тыс. человек, которые вообще не имеют доступа к электроэнергии, базовое внесетевое освещение от солнечных установок могло быть реализовано за сумму около $ 3 млн. На такое же по мощности освещение (вдоль 23 часов в сутки), но от стационарной электросети, нужно было потратить уже $ 150 млн.

Когда стоимость расширения стационарной сети становится неумеренной, мини-сети или автономные, солнечные внесетевые системы становятся более выгодным решением. Мини-сети, скорее всего, будут жизнеспособными в районах с высокой плотностью населения или энергоемкой экономической деятельностью, тогда как автономные решения являются более экономичнымы в малонаселенном или бедном обществе. На рис. 4 показано, как на вступление общины к электроэнергии в наиболее экономичный способ влияет целый ряд локальных факторов. К ним относятся: размер общины; плотность населения; расстояние к национальной сети; местность; уровень экономической активности.

Рис. 4. Факторы влияния на привлекательность внесетевых решений. Источник: GOGLA «Providing Energy Access through Off-Grid Solar: Guidance for Governments», Jan 2019.
Рис. 4. Факторы влияния на привлекательность внесетевых решений. Источник: GOGLA «Providing Energy Access through Off-Grid Solar: Guidance for Governments», Jan 2019.

Условия, которые создаются для инвестирования со стороны правительства для частного бизнеса, конечно, играют ключевую роль. Однако на темпы развития влияет также модель инвестирования, собственно использует бизнес для расширения своей деятельности. Важным фактором является степень вовлеченности собственного капитала бизнеса и нацеленность на результат в средней и долгосрочной перспективе, чем на быструю прибыль.

Несмотря на значительный рост общего объема инвестиций за последние пять лет, улучшения доступа к финансам продолжает называться одним из ключевых факторов длительного и ускоренного роста PV-рынка внесетевых решений. В 2017 г. инвестиции в этот сектор достигли 284 миллионов долларов, что в 21 раз превышает ежегодные инвестиции в 2012 году, а в накопительном выражении они превысили вложения 2012 года более чем в 40 раз, см. рис. 5, но до сих пор не хватает примерно $ 5 млрд., которые ежегодно требуются для достижения потенциала off-grid сектора солнечной энергетики полностью.

Интересный опыт по этому поводу предлагает GOGLA в своих рекомендациях по содействию расширения доступа к электроэнергии для правительств «Providing Energy Access through Off-Grid Solar: Guidance for Governments», январь 2019. В 2013 г. в секторе off-grid решений для PV-отрасли начали появляться компании, работающие с потребителями по модели «PAYG» ( «pay-as-you-go») — в данном случае разновидности лизинга с оплатой по факту потребления энергии и с внесением некоторой фиксированной доли за пользование аппаратными средствами, предоставленными компанией. По условиям соглашения, пользователь этой услуги со временем становится полным владельцем off-grid PV-системы. До конца 2015 г. компании, предлагающие схему «PAYG», собрали заказы на почти $ 250 миллионов, то есть в четыре раза больше, чем смогли компании в сегменте непосредственной продажи внесетевой PV-техники. Эта цифра к концу 2016 г. выросла до более чем $360 миллионов.

Рис. 5. Объем годовых инвестиций за счет финансовых инструментов в off-grid сегмент PV-отрасли, $ млн. накопленным итогом с 2012 г.. Источник: GOGLA «Providing Energy Access through Off-Grid Solar: Guidance for Governments», Jan 2019.
Рис. 5. Объем годовых инвестиций за счет финансовых инструментов в off-grid сегмент PV-отрасли, $ млн. накопленным итогом с 2012 г.. Источник: GOGLA «Providing Energy Access through Off-Grid Solar: Guidance for Governments», Jan 2019.

Таким образом, преодоление финансового разрыва — это не только объемы, но и правильно настроены потоки местного финансирования в соответствии с условиями, которые созданы властью. В то время, когда в начале первые компании смогли обеспечить инвестиции от местных банков, рост финансирования off-grid сектора пока связан именно с развитием долгосрочных программ из собственного частного капитала операторов рынка, например по схеме «PAYG». Хотя надо всегда иметь в виду, что долговременные программы являются более уязвимыми к колебаниям местной валюты, и текущие возможности финансирования со стороны местных институтов могут оказаться недостаточными для поддержки сектора, поэтому для поддержания устойчивого роста off-grid рынка остается необходимым возможность свободного привлечения иностранных инвестиций.

Для определения наиболее эффективных способов совместной работы правительства и частного сектора для создания и поддержания благоприятных условий для роста внесетевого солнечного рынка, необходимо надежное партнерство, взаимная ответственность и доверие. Правительство должно иметь возможность сообщать частному сектору об изменениях в политической среде и получать обратные отзывы компаний о том, как государственная политика и программы влияют на общую эффективность по достижению запланированных показателей енерготранзиции. Для результативности совместной работы также необходимо усиление сотрудничества между Министерством энергетики и другими ведомствами, которые могут выступать заказчиками расширения доступа к электроэнергии, такими как Министерство финансов, образования, здравоохранения, сельского хозяйства, экологии и охраны окружающей среды и т.д. с обязательным привлечением местных общин, как главного выгодоприобретателя от увеличения уплаты налогов. Компаниям в свою очередь нужен канал, с помощью которого они смогут сообщать о новых финансовых вызовах и технологических возможностях на данном рынке.