Что не так с солнечной энергетикой

Солнечная энергетика переживает солнечные времена. В США количество установок солнечных панелей вернулось на допандемический уровень, и аналитики прогнозируют, что общая мощность установок превысит 19 ГВт, в то время как в конце 2019 года этот показатель равнялся 13 ГВт. По данным отраслевых исследований, в течение следующих 10 лет общий объем мощности установок может вырасти в четыре раза. И это без учета возможного влияния новых норм и стимулов, вводимых администрацией Байдена, выступающей за зеленые инициативы.

Устойчивость отрасли во время пандемии в значительной степени обусловлена налоговым кредитом на инвестиции в солнечную энергетику, который покрывает 26% расходов, связанных с солнечной энергией, для всех бытовых и коммерческих потребителей (что составляет чуть менее 30% в период за 2006—2019 год). После 2023 года налоговая льгота снизится до 10% для коммерческих установщиков и больше не будет действовать для покупателей жилья. Таким образом, в ближайшие месяцы продажи солнечных панелей, вероятно, вырастут еще больше, поскольку покупатели будут гнаться за скидкой, пока она еще есть.

Налоговые субсидии не единственная причина солнечного бума. Эффективность конверсии панелей росла на целых 0,5% каждый год в течение 10 последних лет, и это несмотря на то, что производственные затраты (а следовательно, и цены) резко упали в результате нескольких волн инноваций, в основном запущенных доминирующими в отрасли китайскими производителями. Для конечных потребителей это означает намного меньшие первоначальные вложения в пересчете на киловатт генерируемой мощности.

Все это прекрасные новости не только для отрасли, но и для всех, кто осознает необходимость перехода от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии во имя будущего нашей планеты. Однако есть серьезная загвоздка, о которой мало кто упоминает.

Панели, панели, везде панели

Экономические инициативы подгоняются под то, чтобы побуждать клиентов быстрее менять существующие панели на более новые, дешевые и эффективные образцы. В отрасли, где решения в сфере переработки и вторичного использования остаются глубоко неадекватными, огромный объем выброшенных панелей вскоре создаст риск разрушительного масштаба.

Разумеется, информацию об этом не получишь из официальных отраслевых и государственных источников. По официальным прогнозам Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (International Renewable Energy Agency, или IRENA), «к началу 2030-х годов ожидается ежегодное накопление большого количества отходов», их объем к 2050-му может составить 78 млн тонн. Масштабы, конечно, впечатляют. Но поскольку у нас есть столько лет на подготовку, в документе это преподносится как возможность повторного использования ценных материалов на миллиард долларов, а не как страшная угроза. Угроза скрывается в том, что прогнозы IRENA основаны на предположении, что клиенты не будут менять свои панели в течение всего 30-летнего цикла. Они не берут в расчет вероятность повсеместной замены панелей на ранней стадии использования.

В нашем исследовании мы учли этот фактор. Используя реальные данные по США, мы смоделировали инициативы, влияющие на решения потребителей о замене панелей при различных сценариях. Мы предположили, что при принятии решения о замене панелей особенно важны три переменные: цена установки, уровень компенсации (то есть текущая ставка по солнечной энергии, продаваемой в сеть) и модульная эффективность. Если стоимость замены достаточно низка, а эффективность и уровень компенсации достаточно высоки, мы полагаем, что рациональные потребители осуществят замену независимо от того, прослужили ли их текущие панели положенные 30 лет или еще нет.

В качестве примера рассмотрим гипотетического потребителя (назовем ее г-жа Браун), проживающего в Калифорнии и установившего солнечные панели в своем доме в 2011 году. Теоретически она могла бы пользоваться этими панелями 30 лет, то есть до 2041-го. На момент установки общая стоимость панелей составила $40,8 тыс., 30% которых подлежали налоговому вычету благодаря налоговой льготе для инвестиций в солнечную энергетику. В 2011 году г-жа Браун могла ожидать, что за год ее установка произведет 12 тыс. КВт энергии, что эквивалентно объему электроэнергии примерно на $2,1 тыс. Каждый следующий год эффективность панелей должна прогнозируемо снижаться примерно на один процент из-за деградации модуля.

А теперь представьте, что в 2026 году, на полпути жизненного цикла оборудования, г-жа Браун возвращается к размышлениям о солнечной установке. Она слышала, что панели последнего поколения дешевле и эффективнее, и, проведя собственное исследование, она делает вывод, что это действительно так. Исходя из текущих прогнозов, к 2026 году г-жа Браун обнаружит, что расходы, связанные с покупкой и установкой солнечных панелей, упали на 70% по сравнению с 2011-м. Более того, панели нового поколения будут приносить $2,8 тыс. годового дохода, что на $700 больше, чем ее текущая установка в первый год использования. Получается, что, если модернизировать панели сейчас, а не через 15 лет, то чистая приведенная стоимость (NPV) солнечной установки вырастет более чем на $3 тыс. по покупательной способности доллара на 2011 год. Если г-жа Браун — рациональный потребитель, то она выберет вариант с ранней заменой. А если бы она была особенно прозорлива в денежных вопросах, то пришла к такому решению еще раньше: наши расчеты для сценария г-жи Браун показывают, что NPV замены превысит NPV сохранения текущих панелей в 2021 году.

Волна солнечного мусора

Согласно нашему исследованию, как показано на этом графике, кумулятивный уровень отходов вырастет быстрее и резче, чем предполагает большинство аналитиков. Зеленая линия «без отказов» отражает утилизацию панелей при условии, что за 30-летний жизненный цикл изделие не выйдет из строя; голубая линия отражает прогноз Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), который предполагает некоторое количество замен на более ранних этапах жизненного цикла; а красная линия отражает прогнозы по отходам, сделанные в результате нашего исследования.

Если панели будут заменяться на ранних стадиях жизненного цикла, как предсказывает наша модель, то за четыре года объем отходов может оказаться в 50 раз больше, чем прогнозируют в IRENA. Эта цифра соответствует примерно 315 тыс. метрических тонн отходов, исходя из оценки соотношения массы к мощности на уровне 90 тонн/МВт.

Как бы ни тревожили эти данные, они не могут в полной мере отразить масштабы кризиса, поскольку наш анализ ограничивается лишь установками на жилых домах. Если добавить к рассмотрению панели, установленные в коммерческом и промышленном секторах, объем замен может быть намного, намного больше.

Во что обойдется солнечный мусор

Имеющиеся у отрасли мощности по переработке и вторичному использованию ресурсов не предполагают такого наплыва отходов, который может случиться в будущем. Объем финансового стимулирования инвестиций в переработку вторичного сырья солнечной энергетики сложно назвать высоким. Несмотря на то что панели содержат небольшое количество таких ценных материалов, как серебро, по большей части они делаются из стекла — очень дешевого материала. Долгий срок службы солнечных панелей также сдерживает инновации в этой области.