Приведенная стоимость электроэнергии (LCOE) для разных технологий генерации, настоящее и будущее (Fraunhofer ISE)

Германский Институт солнечных энергетических систем (Fraunhofer ISE) опубликовал доклад о приведенной стоимости электроэнергии (LCOE) для разных технологий генерации (подробнее о показателе LCOE – Levelized Cost of Electricity – можно прочитать здесь).

Это четвертое издание исследования по данной теме. Предыдущее выходило давно — аж в 2013 году. Поэтому новая работа уважаемой в экспертном сообществе организации вызвала большой интерес.

Авторы анализируют нынешнюю стоимость технологий генерации и дают прогнозы до 2035 года на основе установленных коэффициентов обучения и рыночных сценариев. Разумеется, исходные данные и методика расчетов открыты.

«Прогнозы предыдущих исследований подтвердились. Издержки производства электроэнергии из возобновляемых источников энергии постоянно снижаются и больше не являются препятствием для выработки безуглеродной электроэнергии. Недавно построенные фотоэлектрические системы и материковые ветровые электростанции в благоприятных местах уже дешевле, чем «ископаемые электростанции», и эта тенденция отчетливо усилится к 2035 году», — резюмирует руководитель проекта Кристоф Кост.

Повышение конкурентоспособности возобновляемых источников энергии способствует их быстрому распространению и росту рынков, которые больше не зависят от мер поддержки. С другой стороны, КИУМ традиционных электростанций, вытесняемых ВИЭ, продолжает снижаться, что повышает их удельные затраты. К этому добавляются цены на топливо и CO2. «Ожидается, что для дополнения стохастических возобновляемых источников энергии на рынке не обязательно будут использоваться самые дешевые технологии традиционной генерации, но такие, которые обладают высокой степенью маневренности, способностью быстро увеличивать и уменьшать нагрузку, то есть предпочтительно электростанции на основе природного газа», — считает Кост.

В докладе Fraunhofer ISE показано, что развитие технологий ведет к значительному снижению себестоимости единицы энергии в солнечной энергетике. В результате в среднем солнечные электростанции, даже в условиях посредственной солнечной радиации в ФРГ, демонстрируют самую низкую приведенную стоимость энергии (LCOE). В зависимости от типа установки и глобального излучения, которое в Германии находится в интервале 950-1300 кВт*ч/(м²год), LCOE в солнечной энергетике лежит в границах 3,71-11,54 евро-цента за киловатт-час. При этом, по данным Института, уровень капитальных составляет от 600-1400 евро за кВт – в зависимости от размеров и ряда других параметров системы (стр. 10).

Напомню, что по результатам последнего конкурсного отбора в солнечной энергетике Германии, цена киловатт-часа впервые упала ниже 4-х евро-центов за кВт*ч. Таким образом, можно сказать, что «расчетные показатели» Института подтверждены эмпирически.

Интервал LCOE в материковой ветроэнергетике: 3,99-8,33 € цента/кВт*ч. В хороших местах береговые ветряные турбины производят электроэнергию с меньшими удельными затратами, чем новые угольные или парогазовые электростанции. В офшорной ветроэнергетике, несмотря на высокий КИУМ (до 4500 полных часов работы в год), LCOE значительно выше: 7,49-13,79 евро-центов/кВт*ч, что объясняется высокими капитальными затратами (3100-4700 евро/кВт).

Среди технологий традиционной генерации в ФРГ самой экономичной является генерация на основе (местного) бурого угля, работающая в режиме базовой нагрузки (6450-7450 часов в год). Интервал LCOE здесь: 4,59-7,98 евро-центов за киловатт-час.

Сравнение всех технологий приведено на верхнем графике.

Прогноз до 2035

Стоимость генерации на основе солнца и ветра будет снижаться дальше и к 2035 упадёт «ниже низкого». Электростанции, работающие на основе ископаемого сырья, не смогут экономически соперничать с ВИЭ.

На графике показано будущее развитие, как его представляют авторы из Fraunhofer ISE (понимаю, что без знания немецкого разобраться сложно, могу подсказать: с помощью вертикальных отрезков обозначены стоимостные интервалы технологий традиционной генерации, а горизонтальные области – это разные виды ВИЭ).

С 2030 года LCOE фотоэлектрических систем в кровельном сегменте упадет ниже 4,7 цента за кВт*ч, промышленных объектов — ниже 2,41 евро за кВт*ч.  Капитальные затраты к 2035 году снизятся до 350-815 евро/кВт —  в зависимости от размеров систем. Довольно агрессивный прогноз.

Согласно исследованию, срок службы фотоэлектрических систем будет увеличиваться. «Уже сегодня многие производители солнечных модулей предлагают гарантию на производительность сроком более 25 лет. Увеличение срока службы системы с 25 до 30 лет снижает LCOE еще на 8,5%», — подчеркивают авторы исследования.

Материковая ветроэнергетика на немецком рынке не имеет существенного потенциала уменьшения удельных затрат, считают авторы. LCOE будет снижаться, однако невысокими темпами.

Офшорные ветроэнергетика, напротив, имеет значительный потенциал сокращения издержек. Кроме того, ожидается дальнейший рост КИУМ, связанный с технологическими усовершенствованиями. LCOE морских ветровых электростанций снизится до 3,49-10,07 евро-центов за кВт*ч в зависимости от местоположения, что сопоставимо с нынешними показателями солнечной энергетики.

С увеличением доли стохастической генерации на основе солнца и ветра система энергоснабжения, взаимодействие между её компонентами и участниками, меняется коренным образом, подчёркивают авторы из Fraunhofer ISE. В связи с этим наряду с LCOE и другие факторы играют решающую роль в анализе и оценке технологии энергетической системы. Например, всё большую важность приобретают показатель «ценности» электроэнергии, т.е. её доступности в периоды высокого спроса, управляемости генерирующих устройств и их способности оказывать системные услуги, такие как обеспечение реактивной мощности или стабилизация частоты и напряжения. Существует много возможных комбинаций того, как может выглядеть такая энергетическая система на национальном, региональном и местном уровнях.

Fraunhofer ISE разработал модель под названием REMod-D (стр. 29), где энергетическая система рассматривается во всей своей полноте, с учетом множества точек соприкосновения между различными секторами (электричество, тепло, транспорт).

Основные функциональные возможности модели REMod-D основаны на экономической и структурной оптимизации системы энергоснабжения, энергетические выбросы CO2 которой не превышают заданного целевого значения или интервала. REMod-D вычисляет оптимизированный путь трансформации, так что все соответствующие затраты генераторов, преобразователей и потребителей минимальны, и в каждый момент времени соблюдается энергетический баланс всей системы. Таким образом, может быть проведена технико-экономическая оценка путей трансформации германской энергосистемы до 2050 года и проанализирована роль отдельных технологий.