Экономика солнечной энергетики: очень дёшево, но будет намного дешевле
В научном журнале Progress in Photovoltaics опубликована статья «Влияние средневзвешенной стоимости капитала, капитальных затрат и других параметров на будущую приведённую стоимость энергии промышленных фотоэлектрических электростанций».
Авторы отмечают, что потенциал солнечной энергии недооценивается многими исследователями и институтами, не только такими как Международное энергетическое агентство (МЭА), но и, скажем, МГЭИК или Европейской комиссией. Это происходит в связи с тем, что многие «основные учреждения отстают от реального развития рынка», используют в своих расчётах, прогнозах и сценариях устаревшие данные о стоимости солнечной энергии и недооценивают потенциал её снижения.
Новая статья призвана ликвидировать это пробел, она содержит самые свежие оценки реальной стоимости (LCOE) солнечной электроэнергии в разных европейских регионах, а также сценарии возможного развития солнечной генерации.
CAPEX
Предположения авторов о нынешнем (2019 год) уровне капитальных затрат (CAPEX) в фотоэлектрической солнечной энергетике являются довольно агрессивными.
В своих расчётах они используют следующие данные (на киловатт установленной мощности):
Солнечные модули: 197 евро;
Инверторы: 25 евро;
Прочие расходы (Balance of System – BOS): 240 евро. В прочие расходы не включена стоимость/аренда земли, она отнесена к операционным затратам.
В результате сегодняшние капитальные затраты составляют примерно 460 евро за киловатт. Это довольно смелое предположение, которое можно сравнить с последними данными IRENA. Впрочем, авторов нельзя упрекнуть в фантазиях, они подкрепляют свои расчёты ссылками на источники.
Далее авторы приводят три сценария снижения капитальных затрат. Как мы видим на верхнем рисунке, в самом агрессивном сценарии CAPEX может снизиться к 2050 году до 110-120 евро за киловатт установленной мощности.
OPEX
Операционные расходы оцениваются в 9,2 евро на киловатт установленной мощности в год, в том числе половину составляют затраты на эксплуатацию и техническое облуживание, половину – стоимость земельного участка и другие операционные расходы.
Авторы отмечают, что в прошлом, когда выгодные льготные тарифы были доминирующей бизнес-моделью в солнечной энергетике, удельные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание были чрезвычайно высокими. В частности, приводятся данные, что в 2011 году они составляли 35 евро/кВт/год. Однако с тех пор они упали в несколько раз, коэффициент обучения (learning rate) в период 2010-2016, по оценке авторов, составлял 37%.
Деградация солнечных модулей
При расчётах стоимости электроэнергии фотоэлектрических систем нужно учитывать деградацию солнечных модулей. Стандартная гарантия, которую предоставляет большинство производителей солнечных батарей: 25 лет при сохранении на 25-й год 80% паспортной мощности. То есть стандартный («гарантийный») коэффициент деградации составляет 0,9% в год. «На самом деле, большинство систем в Европе деградирует гораздо меньше, и, например, для немецких кровельных систем была зафиксирована средняя деградация в 0,2% в год», — отмечают авторы. В исследовании используется консервативная оценка 0,5% в год, а также 2% деградации в первый год.
Что в итоге? LCOE
Авторы рассчитали приведенную стоимость электроэнергии (LCOE) для шести регионов Европы (наверное, излишне напоминать, что выработка солнечной электростанции зависит от инсоляции, а таковая отличается от региона к региону). При этом были взяты четыре разных показателя стоимости капитала (WACC): 2%, 4%, 7% и 10%.
В расчёте LCOE учтена однократная замена инверторов в течение срока службы электростанции.
На графике показано развитие LCOE в период с 2019 по 2050 год. Синяя полоса на рисунке показывает LCOE с номинальным WACC 2%, красный — дополнительный LCOE с 4%, зеленый дополнительный LCOE — 7% и коричневый дополнительный LCOE — 10%.
LCOE при условии 7% номинальной WACC («нормальный уровень» для Европы) в 2019 году варьируется от 24 € за МВт*ч в Малаге (Испания) до 42 € за МВт*ч в Хельсинки (Финляндия). Эти цифры, утверждают исследователи, значительно ниже спотовых цен на электроэнергию на обоих рынках: 47 евро за МВт*ч в Финляндии и 57 евро в Испании.
В 2030 году диапазон LCOE составит 14-24 евро, а в 2050 году 9-15 евро за МВт*ч. Примечательно, что увеличение номинального WACC с 2 до 10% удваивает LCOE.
Структура стоимости (LCOE)
Важность стоимости финансирования подчёркнута на следующем графике – оно занимает весомую долю в структуре LCOE:
Данный расчёт приведён с использованием показателя стоимости капитала (WACC) 7% для Тулузы (Франция). «Финансирование» (на графике обозначено коричневым цветом) в данном случае – это разница между 2% и 7% WACC.
Отмечу, что уровень солнечной радиации в Тулузе сопоставим с южными регионами России (Астрахань, Приморский край), соответственно, и рассчитанный уровень LCOE может являться своего рода ориентиром (на будущее) для российской солнечной энергетики.
Системы накопления энергии
Авторы отмечают, что высокая доля солнечной фотоэлектрической энергии может быть достигнута только в случае использования систем хранения энергии. «В настоящее время и, скорее всего, также и в будущем, технология хранения, лидирующая в конкурентной борьбе — это батареи. Основная технология батарей для мобильных и стационарных приложений — литий-ион».
В рамках исследования авторы рассматривают капитальные затраты (CAPEX) систем хранения энергии на 2019 год в $275 за киловатт-час емкости. При этом в работе также приводятся прогнозы их дальнейшего снижения.
Самым любопытным выводом исследования является следующий: солнечные электростанции, оснащенные «двухчасовыми» (2 кВт*ч на 1 кВт установленной мощности солнечной электростанции) накопителями энергии, уже сегодня могут конкурировать со средними ценами на электроэнергию на спотовом рынке в Риме и Малаге. Еще более удивительно, что солнечные фотоэлектрические системы с часовым хранением станут конкурентоспособными в 2020 году в Лондоне и Тулузе, а к 2025 году в Хельсинки и Мюнхене — городах, не отличающихся богатыми солнечными ресурсами.
На графике ниже показана приведённая стоимость электроэнергии (LCOE) для промышленной солнечной электростанции мощностью 50 МВт, оснащенной системами накопления энергии двух размеров (50 и 100 МВт*ч) в рассматриваемых шести европейских регионах (WACC = 7%).
«Системные расходы»
Авторы отмечают, что возможные затраты на интеграцию солнечных электростанций в систему (grid integration costs) были тщательно изучены, например, в рамках проекта «PV Parity», и к 2030 году для большинства европейских стран они составят порядка от 0,01-0,02 евро/кВт*ч. Эти затраты в работе на учитываются, и можно дискутировать о том, справедливо ли их учитывать исключительно применительно к солнечным электростанциям.
Сценарии развития солнечной энергетики
Прогнозирование будущих объемов мощностей солнечной энергетики не являлось задачей работы, но эти прогнозы были необходимы для формирования ряда допущений.
В работе рассматриваются три сценария, которые основываются на выводах из докладов других авторов, в том числе МЭА. В пессимистичном сценарии к 2050 году установленная мощность фотоэлектрической солнечной энергетики достигнет 9000 ГВт, в базовом – 20 тысяч ГВТ, в сценарии «быстрого роста» — 62 тысячи ГВт (в последнем случае речь будет идти об электрификации всех секторов конечного потребления энергии преимущественно с помощью солнечной энергии).
Выводы
«Политики должны быть информированы о том, что фотоэлектрическая солнечная энергия является самой дешевой формой электроэнергии, особенно если учитывать присущие ей низкие экономические, технические и экологические риски», — отмечают авторы.
Выводы работы представляются довольно оптимистичными. В то же время можно согласиться, что указанные нынешние уровни капитальных затрат и LCOE могут быть достигнуты лучшими компаниями, качественно управляющими закупками, в идеально реализованных крупных проектах.
Сценарии снижения CAPEX и LCOE строятся на ряде допущений и предположений, некоторые из которых могут и не сбыться.
Несмотря на неопределенность будущего, которое мы знать не можем, практически не остается сомнений в одном: солнечная энергетика станет ключевой технологией производства электроэнергетики в обозримом будущем.