Сегодня во многих странах на крышах домов снова устанавливаются солнечные панели, а это значит, что для солнечной энергетики снова наступили «солнечные времена». В 2020 году вследствие пандемии Covid-19 рост установки солнечных панелей были приостановлены. По прогнозам аналитиков общая установленная мощность солнечных панелей в 2021 году может превысить 19 гигаватт по сравнению с 13 гигаваттами в 2019 году. В течение следующих 10 лет, согласно данным отраслевых исследований, количество солнечных батарей может увеличиться в четыре раза.
Устойчивость энергии солнца в условиях пандемии в значительной степени обусловлена налоговым кредитом на инвестирование фотоэлектрической отрасли, который, например в США, покрывает 26% расходов на солнечные батареи, для всех жилых и коммерческих потребителей (по сравнению с 30% в 2006-2019 годах). После 2023 года налоговый кредит снизится до 10% для коммерческих установщиков и станет недоступен для покупателей жилья. Поэтому вероятно, в ближайшие месяцы продажи солнечных батарей, вырастут.
Налоговые субсидии - не единственная причина «солнечного взрыва». Эффективность преобразования панелей в течение последних 10 лет повышалась на 0,5% ежегодно, несмотря на то, что производственные затраты (и, следовательно, цены) снижались благодаря производственным инновациям, в основном за счет китайских производителей панелей. Для всех, кто осознает необходимость перехода от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии для сохранения планеты - это отличные новости. Но есть серьезная проблема, о которой говорят очень немногие.
Панели, панели повсюду
Экономические стимулы, побуждают клиентов покупать все более новые, более дешевые и более эффективные модели. Так как в отрасли нет решений по вторичной переработке панелей, огромное количество выброшенных панелей скоро приведет к катастрофе.
Разумеется, такие данные не озвучиваются в официальных промышленных и государственных источниках. Так Международное агентство по возобновляемой энергии (IRENA) утверждает, что «большие объемы ежегодных отходов ожидаются в начале 2030-х годов и составят 78 млн. тонн к 2050 году». Поэтому пока рассматривается возможность повторного использования ценных материалов, а не вопросы утилизации фотоэлектрических панелей. Однако прогнозы IRENA основаны на том, что приобретенные панели будут использоваться в течение всего запланированного 30-летнего цикла эксплуатации, и не учитывается возможность их более ранней замены.
Но некоторые исследования на основе реальных данных и стимулов, влияющих на решения потребителей, предположили, что при принятии решения о замене особенно важны три условия: цена установки, ставка компенсации (т. е. текущая ставка за солнечную энергию, продаваемую в сеть) и эффективность модуля. Если стоимость продажи достаточно низка, а эффективность и уровень компенсации достаточно высоки, то рациональные потребители будут покупать новые панели, независимо от того, прослужили ли существующие панели 30 лет.
Суммарная мощность солнечных панелей
В качестве примера рассмотрим гипотетического потребителя (назовем ее «г-жа Браун»), живущего в Калифорнии, который установил солнечные панели в своем доме в 2011 году. Теоретически панели можно эксплуатировать в течение 30 лет, то есть до 2041 года. На момент установки общая стоимость составила 40 800 долларов США, 30% из которых были вычтены из налогооблагаемой базы согласно налоговой льготе по инвестициям в солнечную энергетику. В 2011 году г-жа Браун могла рассчитывать на выработку 12 000 киловатт энергии с помощью своих солнечных батарей, или примерно на 2100 долларов. Каждый следующий год эффективность каждой панели снижается примерно на один процент из-за деградации модуля. Вполне возможно, что в 2026 году, через 15 лет после приобретения панелей, г-жа Браун снова начнет рассматривать варианты использования солнечной энергии. Панели последнего поколения будут дешевле и эффективнее. Исходя из текущих прогнозов, г-жа Браун к 2026 году обнаружит, что расходы, связанные с покупкой и установкой солнечных панелей, упали на 70% по сравнению с 2011 годом. Более того, панели нового поколения будут приносить 2800 долларов годового дохода, то есть на 700 долларов больше, чем существующие. В целом, если обновить панели сейчас, а не ждать еще 15 лет, то чистая приведенная стоимость (NPV) солнечной установки увеличится более чем на $3 000 в долларах 2011 года. Поэтому потребитель выберет раннюю замену.
А если каждый потребитель проведет замену солнечных батарей раньше, то всего за четыре года количество отходов будет в 50 раз больше, чем ожидает IRENA. Эта цифра соответствует примерно 315 000 метрических тонн отходов, исходя из соотношения веса и мощности 90 тонн на МВт.
Какими бы тревожными ни были эти статистические данные, они не могут полностью отразить суть кризиса, поскольку этот анализ проводился только для жилых помещений. Если учитывать коммерческие и промышленные панели, то «масштаб замены» будет намного больше.
Высокая стоимость солнечного мусора.
Текущие производственные мощности отрасли не готовы к будущему потоку отходов. Финансовые стимулы для инвестиций в переработку вторичного сырья никогда не были очень сильными в солнечной энергетике. Несмотря на то, что панели содержат небольшое количество ценных материалов, таких как серебро, в основном они сделаны из дешевого стекла. Длительный срок службы солнечных панелей также не стимулирует инновации в области их повторной переработки.
В результате производство солнечных батарей «ушло далеко вперед по сравнению с их утилизацией». Например, First Solar - единственный производитель панелей в США с действующей инициативой по переработке, которая распространяется только на собственные продукты компании с глобальной производительностью два миллиона панелей в год. При нынешних мощностях переработка одной панели обходится в 20-30 долларов. Отправка панели на свалку стоит всего 1-2 доллара.
Однако прямые затраты на переработку - это лишь часть расходов. Панели - это хрупкие, громоздкие элементы оборудования, устанавливаемые обычно на крышах жилых домов. Демонтаж солнечных панелей может проводить только специалист. Также в некоторых странах солнечные панели относятся к опасным отходам, так как содержат тяжелые металлы (кадмий, свинец и т. д.), что влечет за собой ряд ограничений - опасные отходы можно перевозить только в определенное время, по определенным маршрутам и т. д.
Совокупность непредвиденных расходов может подорвать конкурентоспособность отрасли. Если построить график будущих установок в соответствии с логистической кривой роста до 700 ГВт к 2050 году (предполагаемый потолок NREL для рынка жилой недвижимости США) и кривой ранней замены, то объем отходов превысит объем новых установок к 2031 году. К 2035 году объем отработанных панелей превысит объем продаж новых устройств в 2,56 раза. В свою очередь, это приведет к тому, что LCOE (выровненная стоимость энергии, показатель общей стоимости энергопроизводящего актива в течение срока службы) вырастет в четыре раза по сравнению с текущим прогнозом. Экономика солнечной энергии - такая «яркая» в 2021 году - быстро «потемнеет», поскольку отрасль утонет в собственном мусоре.
Кто оплатит счета?
Решение о том, кто будет нести расходы по очистке, будет возложено на регулирующие органы. По мере накопления отходов от первой волны досрочной замены, правительство США - начиная со штатов и до федерального уровня - введет закон по переработке солнечных панелей. Предположительно, будущие правила в США будут следовать модели Директивы WEEE Европейского Союза, правовой основы по переработке и утилизации электронных отходов в странах-членах ЕС. США, принявшие закон об утилизации электроники придерживаются модели WEEE. В ЕС ответственность за «переработку отходов за прошлый период» была распределена между производителями на основе текущей доли рынка.
Первым шагом к предупреждению катастрофы может стать немедленное лоббирование аналогичного законодательства в Соединенных Штатах производителями солнечных батарей. Исходя из опыта разработки и внедрения новой редакции первоначальной Директивы WEEE в конце 2000-х годов, одной из самых больших проблем было возложение ответственности за накопленные отходы на компании, которые больше не занимаются электроникой (так называемые «сиротские отходы»).
В отношении солнечной энергетики проблема становится еще более сложной из-за новых правил, принятых в Пекине, которые сокращают субсидии для производителей солнечных панелей, одновременно увеличивая обязательные конкурсные торги для новых солнечных проектов. В отрасли, где доминируют китайские игроки, увеличивается фактор неопределенности. При уменьшении поддержки со стороны центрального правительства существует вероятность, что некоторые китайские производители могут к тому времени уже не производить солнечные панели. Одна из причин, по которой необходимо добиваться принятия законодательства сейчас, а не позже, заключается в том, чтобы ответственность за переработку первой волны отходов была справедливо разделена между производителями соответствующего оборудования.
Но в первую очередь необходимо создать мощности по переработке солнечных панелей с комплексной инфраструктурой, которая будет включать демонтаж, транспортировку и хранилище для солнечных отходов. Единственный способ быстрого развития данной инициативы - государственные субсидии. Корпоративные лоббисты могут убедительно обосновать необходимость вмешательства государства, основываясь на том, что отходы являются негативным внешним эффектом быстрых инноваций, необходимых для широкого внедрения новых энергетических технологий, таких как солнечная энергия. Следовательно, создание инфраструктуры для утилизации отходов солнечной энергетики является неизбежной частью пакета НИОКР, сопутствующего поддержке «зеленой» энергетики.
Не только солнечная энергия.
Похожая проблема «нависла» над другими технологиями возобновляемой энергетики. Например, если не произойдет значительного расширения возможностей по переработке отходов, то в течение следующих 20 лет на свалках США окажется более 720 000 тонн гигантских лопастей ветряных турбин. Согласно оценкам, в настоящее время перерабатывается только пять процентов аккумуляторов электромобилей, а продажи электромобилей продолжают расти на 40% в год.
***
Результаты исследований не должны вызывать сомнений в отношении возобновляемых источников энергии. Научные данные неоспоримы: ископаемое топливо загрязняет планету. Поэтому возможно, что за четыре десятилетия экономика солнечной энергии стабилизируется до такой степени, что потребители не будут избавляться от солнечных панелей раньше срока. Экологически чистые технологии не будут проявлять недальновидность в отношении отходов, которые они же и создают. Стратегия круговой экономики является абсолютно необходимой. И чем раньше, тем лучше.