Шестьдесят лет назад цена солнечной панели была астрономической. По сегодняшним расценкам один ватт стоил  $1,910 (£1,350), и  единственной сферой для практического применения таких панелей был космос, где их использовали на американском спутнике Авангард 1 (Vanguard 1), который был запущен в 1958 году.

Однако со временем началось падение цен на производство солнечных элементов. Сегодня цена составляет менее $0.80 (£0.55) за один ватт. Последующее распространение солнечных панелей (главным образом, в Европе, Китае, США и Индии) происходило по головокружительной траектории, что в итоге привело к доминированию автомобилей, мобильных телефонов и самой электроэнергии на рынке. 

Итак, сможет ли солнечная энергетика последовать за этими изобретениями и достигнуть такого же уровня повсеместного распространения? Как говорится в отчете Deloitte по солнечной энергетике за 2015 год, история свидетельствует о том, что на самом деле происходят внезапные, прорывные и по большей части непрогнозируемые технологические сдвиги.

В исследовании, которое было недавно опубликовано в журнале Research Policy, ученые Оксфордского Университета констатировали, что в краткосрочной перспективе динамика рынка солнечной энергетики будет демонстрировать безостановочное движение вверх. Ученые отмечают, что в результате снижения производственных издержек, которые, начиная с 1980-х гг., ежегодно падали на 10%, значительно возрастет доля солнечной энергетики в общемировом энергетическом рынке с сегодняшнего уровня в 1.5% до 20% к 2027 году. 

В то же время, Международное энергетическое агентство (The International Energy Agency’s (IEA)) представило наиболее амбициозный сценарий по возобновляемым источникам энергии, согласно которому вклад электроэнергии, вырабатываемой солнечными фотоэлектрическими элементами, к 2050-му году достигнет 16% от общего объема электропроизводства. 

Тем не менее, Международное энергетическое агентство последовательно преуменьшает объем солнечной энергетики. Согласно его прогнозу от 2000 года,  предполагался четырехкратный рост объема солнечных энергомощностей за последующий 15-летний период. В реальности произошло его пятикратное увеличение. Позднее IEA скорректировало свой прогноз на 2015 год с 5ГВт до 14 ГВт. На этот раз для достижения указанного объема потребовалось три года.

 

Подписи на диаграмме:

Помимо фотоэлектрических (ФЭ) элементов, рост демонстрирует и технология концентрации солнечной энергии.  При внедрении этой технологии энергия солнца используется для нагревания воды или масла, а также для приведения в действие обычных турбин. Однако она по-прежнему играет лишь второстепенную роль, ежегодно добавляя около 1 ГВт к общемировому объему (по сравнению с 50 ГВт за счет ФЭ).  Дольф Гилен (Dolf Gielen), директор расположенного в Боне (Германия) Центра инноваций и технологий Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), заявил, что он предполагает значительный рост этого направления в пустынных регионах, таких как Марокко и Южная Африка, где данный источник энергии был особенно эффективен.

В развивающихся странах солнечная энергетика на данный момент является конъюнктурной. Премьер-министр Индии Нарендра Моди  использовал свой внушительный политический вес и предоставил денежные средства для развития мирового альянса по солнечной энергетике. Китай, который уже стал мировым флагманом в производстве солнечной энергии, только за первый квартал текущего года внес вклад в мировые гелиоэнергетические установки, объем которого равен общей мощности солнечной энергетики Франции.  Характерная для Китая тенденция к широкому распространению крупномасштабных ферм изменила глобальный баланс (который ранее составлял 50/50), снизив использование «домохозяйственных» солнечных батарей, установленных на крышах.

Даже в беднейших странах «гибкость», обеспечиваемая за счет использования солнечной энергии, делает ее востребованным источником.  Свыше 3,5 млн. домашних гелиоэнергетических систем установлено в сельских регионах Бангладеш. Во всем мире без электричества проживают 1,3 млрд. людей. Зачастую это связано с тем, что их дома не подсоединены к электроэнергетической системе. По мере развития экономики этих стран их будет «наполнять» солнечная энергетика как самый дешевый и независимый источник электроэнергии, которую люди будут использовать в бытовых целях. На будущее солнечной энергетики можно смотреть с оптимизмом.    

Что сдерживает рост солнечной энергетики?

Янь Квин (Yan Qin), главный аналитик по вопросам моделирования в Thompson Reuters Point Carbon, сообщил Guardian, что солнечную энергетику ожидают несколько волн спада. Основная причина связана с инфраструктурой электроэнергетической системы, которая была построена для поддержания постоянных уровней вырабатываемой электроэнергии и которой теперь придется справляться с вариабельным производством солнечной и ветровой энергии.

Национальные энергосистемы проходят процесс адаптации, однако инвестиции в инфраструктуру колоссальны, а работы выполняются медленно. В Европе сорвался план по строительству крупнейшего солнечного энергоцентра в пустыне Сахара, который к 2050 году должен был обеспечивать 15% европейского объема электроэнергии. Срыв произошел из-за того, что темпы снижения расходов на передачу солнечной энергии оказались не такими быстрыми,  как падение издержек на сооружение панелей солнечных элементов. По словам Гилена, эта вариативность и стала фактором, ограничившим рост.  

Гилен также отметил, что "в производстве солнечной энергии очень четко выражена сезонность. Это создает проблему на более высоких широтах. Если бы удалось соединить все страны мира, то солнце светило бы в любое время в какой-то из них, и проблема была бы решена. Однако мы по-прежнему далеки от такой ситуации».

Как и в случае других возобновляемых источников энергии, зависящих от погоды, сдерживающим фактором для солнечной энергетики является ее «коэффициент использования установленной мощности», т.е., по существу,  то, с какой частотой осуществляется производство электроэнергии. Угольная электростанция работает с уровнем мощности 70-80%. В северной Европе коэффициент использования установленной мощности панели солнечных элементов составляет всего 15%, что существенно снижает ее конкурентоспособность.

Соответственно, вместо продолжающегося экспоненциального роста, смоделированного оксфордской командой, Квин (Qin) прогнозирует, что "умеренный рост солнечной энергетики может продолжаться в том же темпе, который наблюдался за последние годы, однако этот рост будет сглаживаться и переходить в S-образную кривую". Об этом же свидетельствуют ценовые прогнозы Комитета по изменению климата Правительства Соединенного Королевства (the UK government Climate Change Committee) и Управления информации по энергетике США (the US Energy Information Agency). По словам Квин, для отрасли потребуются правительственные субсидии, по крайне мере, на последующие 15 лет, чтобы она смогла конкурировать с традиционными технологиями, основанными на таких ископаемых видах топлива, как уголь и газ. Еще одним вызовом, который может стать препятствием для достижения конкурентоспособности солнечной энергетикой, становятся «хронически» низкие цены на ископаемые углеводороды.

И это несмотря на заявления представителей гелиоэнергетики из Соединенного Королевства (где недавно субсидии были урезаны на 65%) о том, что отрасль сможет существовать без субсидий до начала 2020-х г.г. Это тот прогноз, который Квин называет «медвежьим». Гилен же считает, что в перспективе получаемая от Солнца энергия станет одним из самых дешевых видов электроэнергии.  Но при этом степень ее дешевизны  зависит отчасти и от правительственной политики, и от глобального или регионального уровня выплат за выбросы углекислого газа в атмосферу. Это также будет приводить к снижению конкуренции с ископаемыми углеводородами.

Оптимальные решения

По словам Гилена, к 2050 году солнечная энергетика сможет обеспечивать поставки в объеме 10% от мировой электроэнергии. Это будет происходить по мере разработки технологических решений, способных побороть присущие данной отрасли недостатки. Батареи для хранения избыточной энергии в ночное время или облачные дни по-прежнему стоят дорого, хотя их стоимость и снижается. Наряду с другими компаниями Tesla заявляет, что вскоре она сможет обеспечить доступные по цене хранилища для частных солнечных систем, устанавливаемых на крыше здания, а также для крупных электроэнергетических компаний.

Однако, как отмечает Гилен, есть и более предпочтительное решение, которое уже обрело популярность в различных странах мира. Оно заключается в сочетании солнечной энергетики и других существующих технологий использования возобновляемых источников, в том числе гидро-, ветровой, приливной и геотермальной энергии. Все они обеспечивают либо постоянное производство энергии, либо вариативное, в зависимости от различных циклов солнечного излучения. Например, в Коста-Рике используется действенная комбинация всех вышеуказанных технологий, и поэтому на данном этапе страна редко переходит на дизельные энергетические установки. Некоторые государства, в частности Соединенное Королевство, выбирают вариант с добавлением ядерной энергетики к вышеуказанному смешанному варианту, однако высокий ценовой уровень и тревожный настрой населения делают это решение непопулярным.

Хотя солнце ежечасно заливает землю светом в объеме, достаточном для удовлетворения энергетических потребностей на весь год, сама по себе солнечная энергетика не решит стоящую перед нами задачу по использованию экологически чистых видов энергии.