Колись сонячна електроенергія була дорогою і становила незначну частину від усієї енергії у світі, але протягом останніх 10-ти років вона переживає бум. Зростаючий попит на сонячну енергію частково пояснюється її доведеним успіхом: фотоелектричні елементи всередині сонячних панелей перетворюють електромагнітне випромінювання сонця на електрику, яку можна спрямувати або напряму в будинок, або в електромережу. Цей процес вважається перспективним інструментом у розвитку стійкої енергетичної системи.
Але в багатьох залишаються питання: чи варте це витрат як з економічного, так і з екологічного погляду? Що стримує сонячну енергію від широкого поширення? У цій статті розглядаються найбільш значущі сильні та слабкі сторони сонячної енергії, а також рекомендації, які допоможуть зрозуміти, чи підходить вам перехід на сонячну енергію.
Переваги
Як для власників приватних будинків, так і для розробників електростанцій сонячна енергія є найдешевшим варіантом практично в будь-якому місці світу. Стимулювання з боку держави робить її ще більш привабливою для інвестицій. Після встановлення сонячних електростанцій їхні експлуатаційні та ремонтні витрати практично дорівнюють нулю, а це означає, що вони витісняють викопні види палива, такі як газ і вугілля. Відновлюваний характер такої енергії дає змогу зменшити забруднення повітря і викиди парникових газів, що спричиняють зміну клімату.
Доступність
Сонячна енергія на сьогодні є найдешевшим видом електроенергії майже в кожній країні. У період з 2009 по 2020 рр. її вартість скоротилася на 90%, і зараз дешевше побудувати нову сонячну електростанцію, ніж підтримувати в робочому стані наявну вугільну. Зі зростанням попиту і збільшенням масштабів виробництва очікується, що сонячна енергетика розвиватиметься відповідно до так званого закону Свонсона, який говорить, що вартість сонячних панелей знижується на 20% за кожного наступного подвоєння обсягів виробництва. У 2010 р. одна кіловат-година сонячної електроенергії коштувала близько 37 центів. За прогнозами, до 2030 р. вона коштуватиме 2 центи, а до 2050 р. - 0.5 цента.
Більша частина витрат при переході на сонячну енергію йде на встановлення обладнання, але оскільки сонячне світло безкоштовне, воно дає змогу виробляти енергію з нульовою або навіть від'ємною граничною вартістю. Гранична вартість — це витрати, необхідні для виробництва однієї одиниці продукту. Адміністратори електромережами часто купують електроенергію у постачальників на основі граничної вартості, тому сонячна енергія часто конкурує з вугіллям на енергетичних ринках. Якщо в 2010 р. вугілля забезпечувало 45% енергії в США, то через десять років ця частка знизилася до 19%.
Підтримка з боку держави
Федеральні податкові пільги у США дають змогу домовласникам відняти певну частину вартості встановлення сонячних панелей з річного прибуткового податку. На початку 2021 р. вона становила 26%. Існують стимули на рівні штатів — електричні компанії можуть пропонувати знижки, які виключаються з прибуткового податку. Власники сонячних фотоелектричних систем можуть також отримувати виплати за сертифікати відновлюваної енергії, які комунальні служби або інші корпорації можуть купувати для компенсації викидів вуглекислого газу. Федеральні податкові пільги за встановлення вдома акумуляторних батарей для зберігання енергії, що виробляється сонячними панелями, також доступні приватним домовласникам.
Дешеве обслуговування
Після встановлення обслуговування сонячних панелей мінімальне, що є однією з причин низької граничної вартості сонячної енергії. Дощ без зусиль очищає більшість сонячних панелей. І хоча сніг може покривати сонячні панелі й перешкоджати перетворенню енергії, він відносно швидко тане і стікає з розташованих під нахилом скляних панелей, а альбедо (відбите світло) від засніженого даху збільшує сонячне випромінювання, що поглинається панелями. Сонячні інвертори, які перетворюють постійну електрику, що виробляється панелями, на змінну електрику, що надходить у будинки і в мережу, служать від 10 до 15 років. Термін служби самих панелей у середньому становить 25 років, оскільки вони не мають рухомих частин. Ефективність сонячних панелей знижується приблизно на 0,5% на рік. Навіть якби швидкість деградації була вдвічі вищою, сонячні панелі все одно працювали б на 74% через 30 років.
Відсутність викидів
За даними Національної лабораторії відновлюваної енергії Міністерства енергетики США, сонячна система на даху, що забезпечує всі потреби в електроенергії середнього домогосподарства протягом усього терміну служби, виробляє на 200 тонн менше вуглекислого газу, ніж системи, що працюють на викопних ресурсах.
Хоча виробництво й остаточна утилізація сонячних батарей пов'язані з екологічними витратами, сонячна енергетика не схильна до екологічних катастроф із масовими людськими жертвами й витратами на очищення постраждалого середовища. Не існує таких явищ, як розливи сонячної енергії, вибухи сонячних батарей, пожежі у свердловинах, плавлення сонячної енергії, обвалення в шахтах, вибухи на трубопроводах, зіткнення танкерів, сходження з рейок поїздів або витоки на нафтопереробних заводах. Дійсно, внаслідок того, що сонячна енергія допомогла знизити залежність від вугілля, викиди вуглецю від спалювання вугілля скоротилися більш ніж на 50%.
Недоліки
Попри те, що на сьогодні сонячна енергія є найдешевшим видом електроенергії, все ще залишаються перешкоди для її широкого поширення. Як згадувалося вище, за останнє десятиліття сонячна індустрія зросла вдесятеро, але на сьогодні вона все ще становить менш як 5% від загального обсягу світового виробництва електроенергії. Сонячна енергія за своєю природою мінлива, іноді вона може коштувати дорого, а виробництво та утилізація сонячних панелей можуть мати високі екологічні витрати. Сонячна енергетика дедалі активніше поширюється, але нам ще належить домогтися такого прогресу, щоб цей вид енергії виправдав очікування і перетворився на дійсно надійне джерело електрики.
Високі початкові витрати
Попри те, що, за даними Міжнародного енергетичного агентства, з 2010 р. вартість сонячних систем у житлових будинках знизилася майже на дві третини, установлення сонячних панелей все ще коштує дорого, зважаючи на те, що більша частина вартості припадає на оплату роботи установника і купівлю самого обладнання.
Зволікання з боку комунальних служб
Ще однією перешкодою є високі капітальні витрати, які уповільнюють впровадження сонячної енергії комунальними службами в систему, що може призвести до того, що споживачі зіштовхнуться з непередбачуваними перешкодами й затримками в процесі використання. Столітня енергосистема країни була побудована таким чином, щоб електроенергія рухалася в одному напрямку — від комунальних підприємств до споживачів. У довгостроковій перспективі додавання сонячної енергії в мережу стабілізує її та знижує вартість електроенергії, але початкові витрати на модернізацію значні, тому можуть виникнути затримки з підключенням нових споживачів. У цьому випадку йдеться про США, але з цією проблемою тією чи іншою мірою доведеться зіткнутися всім країнам.
Доступність сонячного світла
Нікого не повинно дивувати те, що сонце не світить уночі, що бувають похмурі дні й що зимовий світловий день коротший, ніж літній. Сонячна енергія за своєю природою мінлива і не завжди доступна. Але оскільки вона збільшує свою частку у світовому електропостачанні, проєктувальники та управлінці повинні знайти творчі способи інтеграції змінної відновлюваної електроенергії в енергосистему. Вони покладаються на високо деталізовані прогнози погоди, щоб мати можливість розрахувати, скільки енергії буде доступно найближчими днями й годинами. Розширення географічного діапазону енергосистеми також дає змогу отримувати електроенергію там, де світить сонце, і постачати її в райони, де його немає.
Уже сьогодні багато електроенергії, що виробляється сонячними батареями, накопичується у великих акумуляторах, щоб нівелювати її непостійний характер. Нові батареї для енергосистем продовжують ставити рекорди за максимально можливим обсягом. У березні 2021 р. компанія Apple оголосила про будівництво батареї, здатної зберігати 240 мегават-годин енергії, що виробляється на сонячній фермі компанії в Каліфорнії. Цієї кількості енергії достатньо для живлення понад 7000 будинків протягом доби.
Наприкінці 2019 р. 28% нових сонячних установок працювали в парі з акумуляторами. Накопичення енергії в тій чи іншій формі є провідним рішенням для інтеграції змінних поновлюваних джерел енергії, таких як вітер і сонце. Однак індустрія зберігання сонячної енергії сильно відстає від індустрії її видобутку. Поки не було розроблено зрілої технології з узгодженими галузевими стандартами та масштабованим виробництвом.
Проблеми з транспортуванням
Якщо ви вирішите переїжджати, то навряд чи зможете забрати свої сонячні панелі з собою. Інвестиції в сонячну енергетику — це, як правило, довгострокове зобов'язання, і може знадобитися від 7 до 10 років, щоб вони окупилися. Це є перешкодою для тих, хто живе більш мобільно, наприклад, для любителів винаймати житло, або просто для тих, хто вирішив продати свій будинок. За даними Zillow Research, сонячні панелі можуть збільшити вартість будинку, проте не всі потенційні покупці хочуть бачити сонячні панелі на своєму новому будинку.
Вплив на навколишнє середовище
Попри те, що самі сонячні панелі не виділяють жодних парникових газів, їхнє виробництво та утилізація чинять значний вплив на навколишнє середовище. Сюди входять видобуток сировини, забруднення стічних вод небезпечними відходами виробництва. Крім того, переробка батарей, що відслужили своє, не налагоджена належним чином. За оцінками Міжнародного агентства з відновлюваних джерел енергії, до 2050 р. щорічно вироблятиметься 6 мільйонів метричних тонн відходів, пов'язаних із сонячними батареями.
До заходів, спрямованих на розв'язання цих проблем, належать: зусилля Ради з екологічної електроніки з підвищення стандартів екологічності шляхом створення "екомаркування EPEAT" для сонячних фотоелектричних модулів та інверторів; закони в Європейському Союзі, штаті Вашингтон та інших країнах, які вимагають належного перероблення сонячних панелей; зміни у виробничому процесі, які зменшують кількість та токсичність відходів; підвищення відстеження матеріалів в усьому ланцюжку постачань; упровадження практики спільного розміщення, яка об'єднує сільське господарство і сільські господарства.
Чи підходить вам сонячна енергія?
Інвестиції в сонячну енергію можуть стати другою за величиною інвестицією у вашому житті після купівлі будинку. Установка може бути такою ж дорогою, як купівля нового автомобіля, але при цьому система прослужить довгі роки. Знання плюсів і мінусів допомагає тверезо оцінити ситуацію. Крім того, варто походити по магазинах і прицінитися, оскільки варіанти можуть бути різними. На щастя, існує багато способів переходу на сонячну енергію, і економіка буде грати на вашу користь у довгостроковій перспективі.
За матеріалами статті «The Pros and Cons of Solar Energy» Treehugger
