Солнечная генерация: прогнозы роста

Фото: Солнечная електростанция в Поипу, Кауаи, штат Гаваи, США.
Фото: Солнечная електростанция в Поипу, Кауаи, штат Гаваи, США.

Ошибаются ли прогнозисты?

Недавно группа ученых и экспертов опубликовала в почтенном журнале «Science» признание, что их выводы по развитию PV-отрасли, которые были сделаны ранее, оказались ложными. «Учитывая эту скорость изменений в области PV-систем, или если смотреть на резкое снижение расходов, которое продолжается, рассчитывать ли на увеличение масштабов производства энергии — несмотря на это фактический рост PV-генерации неожиданно застало многих ее исследователей (включая с нами). Два года назад мы были сконцентрированы на усилиях для достижения глобальной мощности от 3-х до 10-ти ТВт в 2030 г. Теперь мы видим, что мировая PV-генерация безусловно достигнет уровня ~ 10 ТВт в 2030 г., а в 2050 г. занимать 30 ÷ 70 ТВт, то есть PV-технология будет удовлетворять большую часть мирового спроса на энергию. … Сейчас установленная глобальная ​​PV-мощность превысила 500 ГВт в конце 2018 г., а это значит, что, согласно прогностическими моделями и заявленными проектами, в 2022-2023 гг. планируется установить дополнительно еще 20 ГВт, то есть это вводит всех нас в эру PV-энергетики тераватного масштаба », — подчеркивают исследователи.

Уменьшение расходов и инвестиционного риска.

В глобальном измерении средние мировые цены PV-модулей за 40 лет уменьшились более, чем в 100 раз. «Еще два года назад мы отмечали, — пишут в « Science » — что цены на PV-модули смогут уменьшиться до уровня 0,50 $ / Вт и 0,25 $ / Вт при соответствующем совокупном развертывании мощностей от 1 и до 8 ТВт. Но по результатам 2018 года, когда было установлено лишь 0,5 ТВт PV-мощностей, средняя мировая цена на продажу модулей уже была ниже, чем 0,25 $ / Вт. Уменьшение расходов на модули вызвало резкое снижение цены на энергию от PV-станций. Благодаря уменьшению затрат на PV-установки теперь существует много отраслей, которые могут потреблять эту энергию по существующей цене … Быстрое снижение цены на PV-электричество означает, что мы входим в эру, когда она становится конкурентным с традиционными источниками энергии всюду по миру ».

Расширение доступа к огромному источнику, которым является PV-преобразования, вызвало кумулятивный эффект роста спроса на электроэнергию. Многие отрасли промышленности уже начинают переориентироваться и выпускать соответствующее оборудование, а это открывает новые горизонты и меняет прогнозы. Несмотря на рис. 1, который приводится в «Science», становится понятным, что сейчас все сценарии развития должны быть пересмотренными по сравнению с прогнозом World Energy Outlook 2018 (WEO), и появились предпосылки роста спроса именно на электричество (пунктирная кривая). Серым цветом отображена зона для будущего роста потребления электроэнергии. Синие кривые на графике справа показывают темпы замены электричеством других источников в различных отраслях.

Рис. 1. Появление предпосылок для роста потребления электроэнергии включая PV. Источник: «Science», 31 мая 2019: «Terawatt-scale photovoltaics: Transform global energy».
Рис. 1. Появление предпосылок для роста потребления электроэнергии включая PV. Источник: «Science», 31 мая 2019: «Terawatt-scale photovoltaics: Transform global energy».

Сорок пять известных ученых и лидеров отрасли, которые поставили свою подпись под статьей в «Science», считают, что именно PV должна сыграть главную роль в развертывании общего потребления электричества. Нынешние прогнозы, что PV-мощность увеличится к 2030 г. с нынешнего уровня в 20 (!) раз, то есть — со среднегодовым ростом PV-отрасли на 30%, станет критически важным фактором для электрификации прежде всего транспортного сектора. Электрификации отопления поспособствует развертыванию систем тепловых насосов со среднегодовой эффективностью 3-4, это также будет мотивировать появление новых систем накопления энергии в виде тепла, что в некоторых случаях будет выгоднее, чем непосредственная електроакумуляция. «Появление большого количества доступной «декарбонизованой» электроэнергии приведет к сплошной электрификации почти всех секторов энергетики, — говорится в статье — а это открывает путь для построения с наименьшими затратами постоянной «низкоуглеродистой» глобальной энергосистемы». Но обо всем этом по порядку.

Мировые тренды и общие проблемы.

Глобальный альянс научно-исследовательских институтов солнечной энергии, в который входит американский NREL, немецкий институт Фраунгофера (FGFAF) и Японский национальный институт ведущих промышленных наук и технологий (AIST), провели исследование, согласно которому стоимость солнечных систем во всех этих странах в течении нескольких лет безусловно уменьшалась . При этом в этих странах были разные предпосылки для государственной поддержки, наличия и изменения «зеленых тарифов», отношение к традиционным источникам и использования ядерной энергии, рис. 2. Развертывание PV-систем (парадоксально — но факт!) уменьшает предыдущие общие опасения относительно негативного влияния неравномерности данного источника энергии на устойчивость работы энергосистем. Распространение PV-установок в коммунальном секторе очень удачно накладывается на пиковое потребление электричества в дневное время и на рост потребления от работы систем охлаждения и кондиционирования воздуха летом. Развертывание сетевых решений, технологий хранения, сезонного накопления энергии и дополнительных технологий по преобразованию солнечной энергии в сочетании с метаном и другими химическими веществами, такими как водород или аммиак, или для производства химикатов для промышленных процессов, или комбинированных решений — в целом выглядят сравнительно недорогими стратегиями, которые будут способствовать дальнейшему развитию ВИЭ.

Рис. 2.Цена на электроэнергию с PV-источников (коммунальный сектор) и средняя цена на электроэнергию: США (коммунальный сектор), Германия (промышленность), Япония (домашнее потребление). Источник: «Science», 31 мая 2019: «Terawatt-scale photovoltaics: Transform global energy».
Рис. 2.Цена на электроэнергию с PV-источников (коммунальный сектор) и средняя цена на электроэнергию: США (коммунальный сектор), Германия (промышленность), Япония (домашнее потребление). Источник: «Science», 31 мая 2019: «Terawatt-scale photovoltaics: Transform global energy».

Однако одним из главных факторов влияния на конечную цену PV-систем является сейчас очень большое влияние т.н. «мягких» расходов — то, что касается разрешений, лицензий, сборов и тому подобное. Эта составляющая может достигать 20-30% в общей стоимости см. рис. 3, и это очень мощный резерв для дальнейшего уменьшения стоимости PV-энергии.

Рис. 3. Типичные составляющие сметы общих расходов на солнечные фотоэлектрические системы в странах G20, 2018. Источник: IRENA - отчет «Renewable Power Generation Costs in 2018», май 2019.
Рис. 3. Типичные составляющие сметы общих расходов на солнечные фотоэлектрические системы в странах G20, 2018. Источник: IRENA - отчет «Renewable Power Generation Costs in 2018», май 2019.
Рис. 4. Среднемесячные цены европейских фотоэлектрических модулей в зависимости от технологии модулей и по происхождению, январь 2010 - июль 2018 (сверху) и среднегодовые рыночные цены модулей в 2013 и 2018 годах в различных странах (внизу). Источник: IRENA - отчет «Renewable Power Generation Costs in 2018», май 2019.
Рис. 4. Среднемесячные цены европейских фотоэлектрических модулей в зависимости от технологии модулей и по происхождению, январь 2010 - июль 2018 (сверху) и среднегодовые рыночные цены модулей в 2013 и 2018 годах в различных странах (внизу). Источник: IRENA - отчет «Renewable Power Generation Costs in 2018», май 2019.

Цены на PV-установки с конца 2009 г. снизились примерно на 90%. В конце 2018 г. цены на модули в Европе были в пределах от 0,22 $ / Вт (дешевые варианты) до 0,42 $ / Вт (качественная «промышленная категория»). Между 2010 и 2013 гг. цены на солнечные фотоэлектрические модули падали драматически быстро, но и между 2013 по 2018 гг. средние цены модулей по странам продолжали снижаться, при этом для «гигаваттных» рынков снижение было в диапазоне 34% — 61%, рис. 4.

Конечно, такое уменьшение отразилось на общей стоимости реализации проектов PV-станций, что в свою очередь снизило средневзвешенную стоимость всей PV-электроэнергии (LCOE), см. рис. 5 и 6. Глобальный средневзвешенный LCOE для PV между 2010 и 2018 гг. уменьшился на 77%, то есть с 0,371 $ / кВт • ч до 0,085 $ / кВт • ч. Хотя диапазон сузился, 5-й и 95-й перцентили для проектов в 2018 г. варьировались от 0,058 $ / кВт • ч до 0,219 $ / кВт • ч.

Именно эти факторы стали основанием для изменения прогнозов относительно перспектив PV-технологии среди других видов ВИЭ.

Рис. 5. Общая установленная стоимость проектов солнечной фотоэлектрической генерации и глобального средневзвешенного показателя 2010-2018 гг., $ / КВт. Источник: IRENA - отчет «Renewable Power Generation Costs in 2018», май 2019.
Рис. 5. Общая установленная стоимость проектов солнечной фотоэлектрической генерации и глобального средневзвешенного показателя 2010-2018 гг., $ / КВт. Источник: IRENA - отчет «Renewable Power Generation Costs in 2018», май 2019.
Рис. 6. LCOE проектов солнечной фотоэлектрической генерации, глобальное средневзвешенное значение и диапазон колебаний, 2010-2018 гг., $ / КВт • ч. Источник: IRENA - отчет «Renewable Power Generation Costs in 2018», май 2019.
Рис. 6. LCOE проектов солнечной фотоэлектрической генерации, глобальное средневзвешенное значение и диапазон колебаний, 2010-2018 гг., $ / КВт • ч. Источник: IRENA - отчет «Renewable Power Generation Costs in 2018», май 2019.

Тотальная электрификация — мотивация и последствия.

Кроме так называемой енерготранзиции — перехода на энергию, полученную в основном из ВИЭ — нас ожидает тотальная электрификация. Это требует пересмотра прогнозов, которые были валидными раньше. В отчете IRENA «Global energy transformation: A roadmap to 2050 (2019 edition)», апрель 2019, для сравнения с базовым сценарием, или «Reference Case, приводится новый прогноз (переформатирован сценарий, или« REmap Case »), описывающий агрессивный, но технически и экономически обоснованный путь по следующим трансформационным изменениям в энергетике. Он показывает, что ускоренное развертывание ВИЭ будет происходить в сочетании с глубокой электрификацией и повышением энергоэффективности.

Лабораторные образцы кремниевых панелей пока выдают КПД ~ 26,7%, но на прямое снижение стоимости PV-модулей по этой причине надеяться тщетно. Главным фактором, который мотивирует распространения PV-технологии и вызванной им полной электрификации, становится возможность применения электричества в тех отраслях потребления конечной энергии, где ранее использовались другие технологии. Это, прежде всего, такие мощные потребители энергии, как транспорт, строительство, потребности для жилья, централизованное отопление, общее электропотребление и промышленность, включая ее наиболее энергоемкими видами. Электрификация будет происходить параллельно с уменьшением энергопотребления благодаря энергосбережению, рис. 7.

Рис. 7.Годовые выбросы СО2, связанные с энергией, первичный сценарий и сокращения в случае корригированного сценария «REmap», с учетом вклада по секторам, 2010-2050 (Гт / г). Источник: IRENA - отчет «Global energy transformation: A roadmap to 2050 (2019 edition)», апрель 2019.
Рис. 7.Годовые выбросы СО2, связанные с энергией, первичный сценарий и сокращения в случае корригированного сценария «REmap», с учетом вклада по секторам, 2010-2050 (Гт / г). Источник: IRENA - отчет «Global energy transformation: A roadmap to 2050 (2019 edition)», апрель 2019.
Рис. 8. Рост доли ВИЭ в общем потреблении конечной энергии,% и п.п. / с: первичный сценарий и сокращение в случае корригированного сценария «REmap», с учетом вклада по секторам, 2010-2050. Источник: IRENA - отчет «Global energy transformation: A roadmap to 2050 (2019 edition)», апрель 2019.
Рис. 8. Рост доли ВИЭ в общем потреблении конечной энергии,% и п.п. / с: первичный сценарий и сокращение в случае корригированного сценария «REmap», с учетом вклада по секторам, 2010-2050. Источник: IRENA - отчет «Global energy transformation: A roadmap to 2050 (2019 edition)», апрель 2019.

Эти процессы могут очень положительно повлиять на экологическую ситуацию на планете, вплоть до достижения цели Парижского соглашения, еще год-два назад казалась экспертам уже невозможной к исполнению.

Благодаря электрификации, главным образом расширяться с последующим внедрением PV-генерации, к 2050 г. можно практически достичь сокращений выбросов CO2 за Парижским соглашением, связанные с добычей энергии см. рис. 8. Электрификация вместе с ВИЭ, доля которых увеличивается до 75%, является ключевой; вместе они составляют 60% потенциала смягчения негативных экологических последствий, вместе с энергоэффективностью уменьшения вредных выбросов будет достигать 90%.

Если не действовать в целях смягчения последствий изменения климата, то для мировой экономики это обойдется гораздо дороже. IRENA сейчас прогнозирует цену экологического бездействия дополнительными расходами в $ 96 трлн. Конечно, для этого нужны дополнительные усилия и инвестиции, но совокупный выигрыш мировой экономики к 2050 г. от реализации сценария «REmap» составит не менее $ 65 трлн. до $ 160 трлн.

Чтобы сбалансировать спрос на электроэнергию и ее производство, будет вложено $13 трлн. в обеспечение гибкости инфраструктуры и энергосистемы, что на $4 трлн. больше, чем в базовом сценарии. Кроме того, внесены необходимые законодательные и регуляторные изменения. Должны быть изменены правила для сетей и механизмы ценообразования на электроэнергию. Это позволит потребителям энергии шире производить и потреблять собственную энергию (превращая их в «просьюмер»), а также будет способствовать цифровизации, что поможет управлять перегрузками сети. Инвестиции ожидаются также в энергоэффективность (+0,36 п.п. / с.), увеличение электрификации теплогенерации и транспорта (+0,29 п.п. / с.) и в расширении ВИЭ в секторе электрогенерации для конечного использования (+0 , 16 п.п. / с.). И не стоит забывать об исключительной роли, которую будет играть именно PV-генерация в этих процессах.

Солнечные электростанции — это одна из ключевых и многократно подтвержденных на практике компетенций для компаний, входящих в группу Авенстон. Мы оказываем все необходимые услуги для проектов солнечной энергетики, начиная от сопровождения девелопмента или предпроектных изысканий и заканчивая сервисным обслуживанием уже построенных фотоэлектрических станций или систем. Все этапы реализации подобных проекты выполняются нами самостоятельно или с привлечением тщательно отобранных партнеров. В последнем случае, все ключевые процессы управляются контролируются штатными менеджерами проектов Авенстон. В перечне наших солнечных проектов большое количество спроектированных и построенных промышленных солнечных электростанций, коммерческих солнечных электростанций и домашних солнечных электростанций. Если у вас есть планы по строительству собственной солнечной электростанции любого типа и размера, пожалуйста, обращайтесь в компанию Авенстон. Мы с большим удовольствием поможем вам реализовать ваш проект самым оптимальным образом.

 

Ключевые направления деятельности Авенстон

Промышленные солнечные электростанции

Строим сетевые промышленные солнечные электростанции для работы по "зеленому" тарифу или продажи электроэнергии через систему аукционов. Наземные солнечные электростанции "под ключ" - проект, генподряд, подключение к сетям.
Узнать больше

Коммерческие солнечные электростанции

С 2010 года выполняем полный комплекс работ по разработке проектов, строительству и сервисному обслуживанию солнечных фотоэлектрических электростанций всех типов. Огромный практический опыт строительства солнечных электростанций для бизнеса. 
Узнать больше

Плавучие солнечные электростанции

Мы предлагаем все необходимые услуги и инновационные решения по внедрению плавучих солнечных электростанций (FPV) в Европе и на Ближнем Востоке. Технические консультации, проектирование и услуги EPC под ключ.
Узнать больше

Системы накопления электроэнергии

Полный спектр услуг по внедрению технологий хранения энергии (BESS) для солнечных электростанций и других объектов ВИЭ, промышленности и коммерческого сектора. Девелопмент, проектирование, строительство, ввод в эксплуатацию.
Узнать больше