Согласно данным федеральной комиссии по регулированию энергетики США (FERC), энергетический сектор страны во многом вырос за счёт использования возобновляемых источников. По состоянию на конец 2020 года в Соединенных Штатах было 97,3 МВт установленной мощности фотоэлектрической и концентрированной солнечной энергии.
И это без учёта индивидуальных солнечных установок на крышах граждан.
В целом, согласно данным Ассоциации отраслей солнечной энергии США (SEIA), солнечная индустрия страны оценивается в $17 миллиардов.
Доля «зелёной» энергетики увеличивается
По данным FERC, на долю «зелёной» энергетики в США в 2020 году приходилось 23,04% от установленных мощностей. При этом энергия солнца и ветра вырабатывают 13,08% мощности. Ожидается, что в следующие три года доля электроэнергии от ВИЭ в США превысит отметку в 25%.
Согласно анализу компании Sun Day Campaign, основанному на данных FERC, пять лет назад «зелёная» энергетика вырабатывала 17,27% электричества в США. Ветер из этого объёма — 5,84% энергии (сейчас 9,13%), а солнце — 1,08% (сейчас 3,95%). Таким образом, без учёта индивидуальных ветряков и солнечных панелей на крышах домов, за пять лет выработка электроэнергии за счёт ветра выросла почти на 60%, а за счёт солнца — в четыре раза.
Для сравнения, в июне 2015 года доля угля в генерации электричества составляла 26,83% (сейчас 20,19%), атомной энергетики — 9,20% (сейчас 8,68%), а нефти — 3,87% (сейчас 3,29%). За пять лет среди ископаемых источников энергии выросло только потребление природного газа с 42,66% до 44,63%. Дальше, по мнению экспертов, природный газ должен уступить «зелёной» генерации, и в следующие три года как солнечная, так и ветряная генерации по развёртыванию новых мощностей на треть опередят газовую.
Энергия солнца становится доступнее
Согласно заявлению министерства энергетики США, полный переход электросетевого комплекса страны на возобновляемые источники энергии может произойти в течение 15 лет. При этом солнечная энергетика должна развиваться в пять раз быстрее, чем сейчас.
В ноябре прошлого года Минэнерго США объявило о выделении $130 млн на новые проекты по развитию технологий для солнечных электрических станций. Речь идёт о финансировании 67 исследовательских проектов в 30 штатах, которые направлены на снижение стоимости энергии от СЭС. Проекты из программы финансирования включают новые исследования в области искусственного интеллекта для оптимизации производства и прогнозирования потребления солнечной энергии, а также в области фотовольтаики и гелиоконцентрации.
Ведомство предполагает направить часть инвестиций на улучшение работающих солнечных электростанций за счёт замены основных компонентов системы генерации — инверторов, силовых кабелей и стоек.
По словам министра энергетики США Дженнифер Гранхольм, первые инвестиции в развитие альтернативной электроэнергетики приведут к доступной «чистой» энергии в электросети государства. Глава ведомства подчеркнула, что ещё одним немаловажным плюсом финансирования ВИЭ станет появление дополнительных рабочих мест. А всё это вместе позволит ускорить достижение главной цели в сфере энергетики — достичь углеродной нейтральности в электрогенерации к 2035 году.
Конкуренция
За последнее десятилетие цена на солнечную электроэнергию на территории США снизилась почти на 80%, что позволило ей конкурировать с электрогенераторными станциями, работающими на ископаемых видах топлива. Сейчас, исходя из правительственной статистики, американская солнечная энергетика является наиболее быстрорастущим сектором электрогенерации в стране.
В конце марта 2021 года аппарат президента США обозначил цель, направленную на достижение экологического равновесия — снизить в последующие 10 лет стоимость энергии, вырабатываемой СЭС, на половину от сегодняшнего показателя. Инициатива проходит в рамках программы декарбонизации электроэнергетики страны.
Для решения поставленной задачи предстоит провести исследовательскую работу, на что Минэнерго США выделит гранты на сумму $128 миллионов. Средства на проекты получат национальные лаборатории, компании и стартапы.
Для снижения стоимости электроэнергии, вырабатываемой солнечной генерацией, необходимо повысить коэффициент полезного действия панелей и продлить срок их службы, считают в энергетическом ведомстве. Также нужно разработать технологии для использования менее дорогих материалов. Для этого планируется создать консорциум, который будет продвигать на мировой рынок низкозатратные технологии с использованием плёночных панелей. В этом сегменте рынка вот уже несколько лет лидируют китайские производители. США надеются вернуть лидерство себе.
Ещё одной задачей, которую будут решать национальные лаборатории, станет продление срока службы солнечных панелей с 30 до 50 лет. Вместе с этим также придётся повышать надёжность и долговечность сопутствующего оборудования.
Во многих частях США солнечная электроэнергия уже обходится потребителям дешевле электричества, получаемого при сжигании угля и других видов ископаемого топлива, сообщила Дженнифер Гранхольм. Возглавляемое ею министерство поставило цель ещё снизить стоимость солнечной электроэнергии на 60% к 2030 году. Это означает, что солнечный кВт∙час будет стоить 2 цента.
Сегодня стоимость солнечного кВт∙часа в США составляет 4,6 цента. К 2025 году ожидается снижение цены до 3 центов, ещё через пять лет — до 2 центов. Прогнозируется, что к 2035 году солнечная энергетика составит от 30% до 50% в общей генерации электричества в США.
ВЭС и СЭС бьют рекорды
Консалтинговая фирма Lazard опубликовала доклад о состоянии цен на производство и хранение энергии в Соединенных Штатах. Анализ показал, что ветер и солнце стали самыми дешевыми источниками электричества в стране — они впервые обошли парогазовые установки, работающие на природном газе. Средняя стоимость возобновляемой энергии упала до 2,6–5,4 центов за кВт∙час.
Обычно авторы докладов о состоянии энергетического сектора сравнивают цены на электричество новых электростанций. Однако аналитики компании Lazard включают в исследование средние цены уже построенных станций. В их докладе показано, что даже новые ветровые и солнечные электростанции могут вырабатывать электричество дешевле, чем существующие и действующие газовые, угольные или атомные электростанции.
Самым дешевым из возобновляемых источников оказалась энергия ветра, диапазон цен на которую составляет от $26 до $54 за МВт∙час. Самыми выгодными способами получения солнечной энергии оказались промышленные солнечные фотоэлементы на кристаллическом кремнии и тонкопленочные фотоэлементы — они вырабатывают энергию по себестоимости $31 — $42 и $29 — $38 за МВт∙час соответственно.
Средние цены на энергию из традиционных источников (например, нефть газ) выше, чем на электричество из ВИЭ. Дороже всего обходится сейчас для жителей США электроэнергия, полученная от солнечных панелей на крышах частных домов ($150 — $227 за МВт∙час).
Кроме того, отмечают аналитики, минимальные цены, которые предлагают новые солнечные и ветровые станции даже без государственных субсидий почти сравнялись с ценами на электричество от уже действующих ТЭС и АЭС.
Согласно недавнему отчету МЭА, стоимость солнечной энергии в большинстве регионов мира снизилась за год на 30–50%, достигнув рекордно низких значений. В наиболее развитых регионах себестоимость солнечной электроэнергии составляет уже $20 за МВт∙час, или 2 цента за кВт∙час.
Законы стимулируют ВИЭ
В конце декабря 2020 года конгресс США утвердил пакет антикризисных мер, на реализацию которых выделяется $900 миллиардов. В него вошли и меры по борьбе с изменением климата. Перечень законов, занявший в общей сложности 5,6 тыс. страниц, продлевает действие федеральных налоговых вычетов (Investment Tax Credits — ITC) для солнечной энергетики на два года, для ветроэнергетики (Production Tax Credits — PTC) на один год. Дополнительный 30% налоговый вычет (ITC) был утверждён для морских ветроэнергетических объектов, строительство которых начнется до 2025 года.
Налоговый вычет для солнечной энергетики останется на текущем уровне 26% для проектов, их реализация начнется в 2021–2022 годах. Для них предусмотрен четырёхлетний период для ввода в эксплуатацию, чтобы воспользоваться налоговыми льготами. Такие электростанции должны быть введены в строй до 1 января 2026 года.
В пакете законов прописан ряд мер, направленных на стимулирование развития возобновляемых источников энергии. В частности, министерству внутренних дел США предписывается установить не менее 25 ГВт солнечной, ветровой и геотермальной энергетики на государственных землях к 2025 году. Также предусмотрено выделение $4 млрд на исследования и разработки в области солнечной, ветровой, гидро- и геотермальной энергетики, $2,9 млрд — на перспективные исследования на ранних стадиях и с высоким уровнем риска, $2,6 млрд — на программу устойчивого развития транспорта, $1,7 млрд на помощь малообеспеченным семьям в установке возобновляемых источников энергии в своих домах и $500 млн на исследования по снижению промышленных выбросов.
Технологии хранения энергии
Новый пакет также включает закон о технологиях хранения энергии (Better Energy Storage Technology — BEST Act), который предусматривает выделение федеральных средств в размере $1 млрд в течение пяти лет на исследования, разработки и демонстрационные проекты в области хранения энергии.
В начале года компания Florida Power & Light объявила о строительстве Центра хранения энергии FPL Manatee. Расположенная во Флориде станция должна стать крупнейшей в мире интегрированной системой батарей для солнечной энергии и вступит в эксплуатацию в конце 2021 года.
Центр хранения энергии будет построен вблизи солнечной электростанции FPL Manatee в местечке Пэриш, штата Флорида, для того чтобы излишки выработанной на ней чистой энергии не пропадали. В пасмурную погоду и ночью, а также в часы пиковой нагрузки на станцию аккумуляторы нового центра на 409 МВт и 900 МВт∙час обеспечат бесперебойную подачу энергии клиентам. В планах компании также возведение на территории штата батарей меньшего размера и солнечных ферм.
Для генерации электричества в круглосуточном режиме промышленные гелиоконцентраторы имеют в своей структуре теплоаккумуляторы. Комбинация этих устройств позволяет запасать тепло на длительный срок и использовать энергию из альтернативного источника для обогрева жилья в зимний период. Грамотно спроектированные теплоаккумуляторы могут сделать зимнее отопление жилых помещений полностью автономным и снизят затраты на 65–90%, отмечают отраслевые эксперты.
На развитие проектов по созданию гелиоконцентраторов для солнечной энергетики в США выделяется $33 миллиона. Важной особенностью таких установок является то, что они могут запасать энергию солнца, например, в горячей воде и вырабатывать электричество по запросу даже в тёмное время суток.
Также гелиоконцентраторы можно приспособить к промышленному производству, где нужен высочайший нагрев в техпроцессах, что станет альтернативой сжиганию ископаемого топлива.
Природные катаклизмы подталкивают к расширению ВИЭ
В середине февраля в штате Техас произошли аварии в энергосистеме, вызванные экстремально холодной для этих мест погодой. Когда начались аномальные морозы, техасцы начали активно включать все, что можно, чтобы согреться. Объем потребления был запредельным, самих мощностей не хватало и в традиционной, и в возобновляемой энергетике.
Обычно пик потребления электроэнергии и мощности в Техасе отмечается летом, когда работает кондиционирование. Февральский пик потребления из-за холодов превысил летний, к чему оператор Electric Reliability Council of Texas, Inc. (ERCOT), который поставляет электроэнергию потребителям Техаса, и энергосистема штата оказались не готовы.
В штате замерзли нефтяные промыслы и объекты газовой инфраструктуры. Отключились некоторые газовые электростанции. Замёрзшее оборудование на инфраструктурных объектах привело к отключению угольных и атомных электростанций.
Часть ветряных турбин также покрылась льдом, около половины из них прекратили функционирование. Произошло снижение выработки ветровых электростанций.
Если раньше в сегменте ВИЭ в штате развивалась в первую очередь ветровая энергетика, то теперь основной рост мощностей обеспечит — солнечная. Согласно прогнозу Управления энергетической информации США, Техас займёт первое место в стране по приросту установленной мощности солнечной энергетики в текущем году. В этом штате строится крупнейшая солнечная электростанция США — Центр солнечной энергии «Самсон» (Samson Solar Energy Center).
Центр солнечной энергии «Самсон»
В конце прошлого года компания Invenergy, крупный глобальный разработчик и оператор проектов ВИЭ, объявила о строительстве объекта солнечной энергетики мощностью 1,3 тыс. МВт, который после завершения стройки станет крупнейшим в США.
Центр солнечной энергии «Самсон» возводится на северо-востоке штата Техас, который известен лидерством в ветроэнергетике.
Электростанция строится для клиентов, которые будут приобретать электроэнергию по прямым договорам купли-продажи. Контракты заключены с AT&T (500 МВт), Honda (200 МВт), McDonald’s (160 МВт), Google (100 МВт), The Home Depot (50 МВт), а также с некоторыми муниципалитетами штата.
В связи со сделкой AT&T сообщила, что покупка такого объёма солнечной энергии значительно приблизила её к углеродной нейтральности, которой она планирует достичь до 2035 года.
Центр солнечной энергии «Самсон» расположится в округах Ламар, Ред-Ривер и Франклин. Объём инвестиций оценивается в $1,6 миллиарда. Электростанция будет построена в пять этапов, а полностью объект планируется ввести в эксплуатацию в 2023 году.
Техас удвоит мощности ВИЭ за три года
Как сообщает международное рейтинговое агентство Standard & Poor’s Financial Services LLC (S&P) со ссылкой на ERCOT, в период с 2021 года по 2023 год разработчики добавят в Техасе примерно 35 ГВт солнечных и ветровых электростанций, что удвоит нынешнюю общую установленную мощность этих возобновляемых источников энергии в штате. Если сейчас она составляет 30 ГВт, то к концу 2023 года достигнет 64 ГВт. Для сравнения, установленная мощность газовых электростанций Техаса примерно 60 ГВт.
По мере роста мощностей, работающих на основе солнца и ветра, важную роль в балансировании спроса и предложения будут играть системы накопления энергии. Согласно данным ERCOT, установленная мощность батарей, подключённых к системе, может вырасти с 225 МВт в 2020 году до 1,7 ГВт в 2021 году и более чем 2 ГВт в 2022 году.
Солнечные проекты Total в Техасе
В начале февраля концерн Total, представляющий нефтяную промышленность Франции, купил у компаний SunChase Power и MAP RE/ES четыре гигантские солнечные электростанции общей мощностью 2,2 ГВт, каждая из которых оснащена батареями — системами накопления энергии общей мощностью 600 МВт. Все объекты расположены в штате Техас неподалёку от Хьюстона. Они будут введены в эксплуатацию в 2023–2024 годах.
Один гигаватт из нового портфеля Total будет использовать для собственных нужд. Это позволит компании покрыть всё потребление электроэнергии на своих промышленных объектах в США, среди которых платформа нефтепереработки и нефтехимии Порт-Артур и нефтехимические предприятия Ла-Порт и Карвиль.
Благодаря этому приобретению портфель проектов ВИЭ французского концерна в США достиг почти 4 ГВт, что способствует достижению цели Total — довести портфель электростанций, работающих на основе возобновляемых источников энергии до 35 ГВт к 2025 году.
В январе 2021 года Total инвестировала в 12 американских проектов солнечной энергетики и накопления энергии совокупной мощностью 1,6 ГВт.
