Когда-то солнечная электроэнергия была дорогой и представляла незначительную часть от всей энергии в мире, но в последние 10 лет она переживает бум. Растущий спрос на солнечную энергию отчасти объясняется ее доказанным успехом: фотоэлектрические элементы внутри солнечных панелей преобразуют электромагнитное излучение солнца в электричество, которое может быть направлено либо напрямую в дом, либо в электросеть. Этот процесс считается многообещающим инструментом в развитии устойчивой энергетической системы. Но у многих остаются вопросы: стоит ли это затрат как с экономической, так и с экологической точки зрения? Что сдерживает солнечную энергию от широкого распространения? В этой статье рассматриваются наиболее значимые сильные и слабые стороны солнечной энергии, а также рекомендации, которые помогут понять, подходит ли вам переход на солнечную энергию. Плюсы Как для владельцев частных домов, так и для разработчиков электростанций солнечная энергия является самым недорогим вариантом практически в любом месте мира. Стимулирование со стороны государства делает ее еще более привлекательной для инвестиций. После установки солнечных электростанций их эксплуатационные и ремонтные издержки практически равны нулю, а это значит, что они вытесняют ископаемые виды топлива, такие как газ и уголь. Возобновляемый характер такой энергии позволяет уменьшить загрязнение воздуха и выбросы парниковых газов, вызывающих изменение климата. Доступность Солнечная энергия на сегодняшний день является наиболее дешевым видом электроэнергии почти в каждой стране. В период с 2009 по 2020 гг. ее стоимость сократилась на 90%, и сейчас дешевле построить новую солнечную электростанцию, чем поддерживать в рабочем состоянии существующую угольную. С ростом спроса и увеличением масштабов производства ожидается, что солнечная энергетика будет развиваться согласно так называемому закону Свонсона, который гласит, что стоимость солнечных панелей снижается на 20% при каждом последующем удвоении объемов производства. В 2010 г. один киловатт-час солнечной электроэнергии стоил около 37 центов. По прогнозам, к 2030 г. он будет стоить 2 цента, а к 2050 г. — полцента. Большая часть затрат при переходе на солнечную энергию уходит на установку оборудования, но так как солнечный свет бесплатный, он позволяет производить энергию с нулевой или даже отрицательной предельной стоимостью. Предельная стоимость — это затраты, необходимые для производства одной единицы продукта. Управляющие электросетями часто покупают электроэнергию у поставщиков на основе предельной стоимости, поэтому солнечная энергия часто конкурирует с углем на энергетических рынках. Если в 2010 г. уголь обеспечивал 45% энергии в США, то спустя десять лет эта доля снизилась до 19%. Поддержка со стороны государства Федеральные налоговые льготы в США позволяют домовладельцам вычесть определенную часть стоимости установки солнечных панелей из годового подоходного налога. В начале 2021 г. она составляла 26%. Существуют стимулы на уровне штатов — электрические компании могут предлагать скидки, которые исключаются из подоходного налога. Владельцы солнечных фотоэлектрических систем могут также получать выплаты за сертификаты возобновляемой энергии, которые коммунальные службы или другие корпорации могут покупать для компенсации выбросов углекислого газа. Федеральные налоговые льготы за установку дома аккумуляторных батарей для хранения энергии, вырабатываемой солнечными панелями, также доступны частным домовладельцам. Дешевое обслуживание После установки обслуживание солнечных панелей минимально, что является одной из причин низкой предельной стоимости солнечной энергии. Дождь без труда очищает большинство солнечных панелей. И хотя снег может покрывать солнечные панели и препятствовать преобразованию энергии, он относительно быстро тает и стекает с расположенных под наклоном стекол панелей, а альбедо (отраженный свет) от заснеженной крыши увеличивает солнечное излучение, поглощаемое панелями. Солнечные инверторы, которые преобразуют постоянное электричество, вырабатываемое панелями, в переменное электричество, поступающее в дома и в сеть, служат от 10 до 15 лет. Срок службы самих панелей в среднем составляет 25 лет, поскольку они не имеют подвижных частей. Эффективность солнечных панелей снижается примерно на 0,5% в год. Даже если бы скорость деградации была вдвое выше, солнечные панели все равно работали бы на 74% спустя 30 лет. Отсутствие выбросов По данным Национальной лаборатории возобновляемой энергии Министерства энергетики США, солнечная система на крыше, обеспечивающая все потребности в электроэнергии среднего домохозяйства в течение всего срока службы, вырабатывает на 200 тонн меньше углекислого газа, чем системы, работающие на ископаемых ресурсах. Хотя производство и окончательная утилизация солнечных батарей сопряжены с экологическими издержками, солнечная энергетика не подвержена экологическим катастрофам с массовыми человеческими жертвами и затратами на очищение пострадавшей среды. Не существует таких явлений, как разливы солнечной энергии, взрывы солнечных батарей, пожары в скважинах, плавление солнечной энергии, обрушения в шахтах, взрывы на трубопроводах, столкновения танкеров, сход с рельсов поездов или утечки на нефтеперерабатывающих заводах. Действительно, в результате того, что солнечная энергия помогла снизить зависимость от угля, выбросы углерода от сжигания угля сократились более чем на 50%. Минусы Несмотря на то, что на сегодняшний день солнечная энергия является самым дешевым видом электроэнергии, все еще остаются препятствия для ее широкого распространения. Как упоминалось выше, за последнее десятилетие солнечная индустрия выросла в десять раз, но на сегодняшний день она все еще составляет менее 5% от общего объема мирового производства электроэнергии. Солнечная энергия по своей природе изменчива, иногда она может стоить дорого, а производство и утилизация солнечных панелей могут иметь высокие экологические издержки. Солнечная энергетика все активнее распространяется, но нам еще предстоит добиться такого прогресса, чтобы этот вид энергии оправдал ожидания и превратился в действительно надежный источник электричества. Высокие первоначальные затраты Несмотря на то, что, по данным Международного энергетического агентства, с 2010 г. стоимость солнечных систем в жилых домах снизилась почти на две трети, установка солнечных панелей все еще стоит дорого, учитывая, что большая часть стоимости приходится на оплату работы установщика и покупку самого оборудования. Промедление со стороны коммунальных служб Еще одним препятствием являются высокие капитальные затраты, которые замедляют внедрение солнечной энергии коммунальными службами в систему, что может привести к тому, что потребители столкнутся с непредвиденными препятствиями и задержками в процессе использования. Столетняя энергосистема страны была построена таким образом, чтобы электроэнергия двигалась в одном направлении — от коммунальных предприятий к потребителям. В долгосрочной перспективе добавление солнечной энергии в сеть стабилизирует ее и снижает стоимость электроэнергии, но первоначальные затраты на модернизацию значительны, поэтому могут возникнуть задержки с подключением новых потребителей. В данном случае речь идет о США, но с этой проблемой в той или иной мере предстоит столкнуться всем странам. Доступность солнечного света Никого не должно удивлять то, что солнце не светит ночью, что бывают пасмурные дни и что зимний световой день короче, чем летний. Солнечная энергия по своей природе изменчива и не всегда доступна. Но поскольку она увеличивает свою долю в мировом электроснабжении, проектировщики и управленцы должны найти творческие способы интеграции переменной возобновляемой электроэнергии в энергосистему. Они полагаются на высоко детализированные прогнозы погоды, чтобы иметь возможность рассчитать, сколько энергии будет доступно в ближайшие дни и часы. Расширение географического диапазона энергосистемы также позволяет получать электроэнергию там, где светит солнце, и поставлять ее в районы, где его нет. Уже сегодня много электроэнергии, вырабатывающейся солнечными батареями, накапливается в больших аккумуляторах, чтобы нивелировать ее непостоянный характер. Новые батареи для энергосистем продолжают ставить рекорды по максимально возможному объему. В марте 2021 г. компания Apple объявила о строительстве батареи, способной хранить 240 мегаватт-часов энергии, вырабатываемой на солнечной ферме компании в Калифорнии. Этого количества энергии достаточно для питания более 7000 домов в течение суток. В конце 2019 г. 28% новых солнечных установок работали в паре с аккумуляторами. Накопление энергии в той или иной форме является ведущим решением для интеграции переменных возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнце. Однако индустрия хранения солнечной энергии сильно отстает от индустрии ее добычи. Пока не было разработано зрелой технологии с согласованными отраслевыми стандартами и масштабируемым производством. Проблемы с транспортировкой Если вы решите переезжать, то вряд ли сможете забрать свои солнечные панели с собой. Инвестиции в солнечную энергетику — это, как правило, долгосрочное обязательство, и может потребоваться от 7 до 10 лет, чтобы они окупились. Это является препятствием для тех, кто живет более мобильно, например, для любителей снимать жилье, или просто для тех, кто решил продать свой дом. По данным Zillow Research, солнечные панели могут увеличить стоимость дома, однако не все потенциальные покупатели хотят видеть солнечные панели на своем новом доме. Воздействие на окружающую среду Несмотря на то, что сами солнечные панели не выделяют никаких парниковых газов, их производство и утилизация оказывают значительное воздействие на окружающую среду. Сюда входят добыча сырья, загрязнение сточных вод опасными отходами производства. Кроме того, переработка отслуживших свое батарей не налажена должным образом. По оценкам Международного агентства по возобновляемым источникам энергии, к 2050 г. ежегодно будет производиться 6 миллионов метрических тонн отходов, связанных с солнечными батареями. К мерам, направленным на решение этих проблем, относятся: усилия Совета по экологической электронике по повышению стандартов экологичности путем создания «экомаркировки EPEAT» для солнечных фотоэлектрических модулей и инверторов; законы в Европейском Союзе, штате Вашингтон и других странах, требующие надлежащей переработки солнечных панелей; изменения в производственном процессе, снижающие количество и токсичность отходов; повышение отслеживаемости материалов во всей цепочке поставок; внедрение практики совместного размещения, объединяющей сельское хозяйство и солнечную энергию, вместо того чтобы вести взаимоисключающую политику. Подходит ли вам солнечная энергия? Инвестиции в солнечную энергию могут стать второй по величине инвестицией в вашей жизни после покупки дома. Установка может быть такой же дорогой, как покупка нового автомобиля, но при этом система прослужит долгие годы. Знание плюсов и минусов помогает трезво оценить ситуацию. Кроме того, стоит походить по магазинам и прицениться, так как варианты могут быть разными. К счастью, существует много способов перехода на солнечную энергию, и экономика будет играть в вашу пользу в долгосрочной перспективе. По материалам статьи «The Pros and Cons of Solar Energy» Treehugger