Это солнечные времена для солнечной энергии. В США домашние установки солнечных панелей полностью восстановились после спада Covid, и аналитики прогнозируют более 19 гигаватт общей установленной мощностипо сравнению с 13 гигаваттами на конец 2019 года. В течение следующих 10 лет это число может увеличиться в четыре раза, согласно данным отраслевых исследований. И это даже не принимая во внимание дальнейшее влияние возможных новых правил и стимулов, запущенных дружественной к зеленым районам администрацией Байдена.

Устойчивые к пандемии показатели Solar в значительной степени обусловлены налоговым кредитом на инвестиции в солнечную энергетику, который покрывает 26% расходов, связанных с солнечной энергетикой, для всех жилых и коммерческих клиентов (чуть меньше 30% в 2006-2019 годах). После 2023 года налоговый кредит снизится до постоянных 10% для коммерческих установщиков и полностью исчезнет для покупателей жилья. Поэтому продажи солнечных батарей, вероятно, будут гореть еще жарче в ближайшие месяцы, поскольку покупатели спешат заработать, пока они еще могут.

Налоговые субсидии-не единственная причина солнечного взрыва. Эффективность преобразования панелей повышалась на целых 0,5% каждый год в течение последних 10 лет, даже несмотря на то, что производственные затраты (и, следовательно, цены) резко снизились благодаря нескольким волнам производственных инноваций, в основном обусловленных доминирующими в отрасли китайскими производителями панелей. Для конечного потребителя это означает гораздо более низкие первоначальные затраты на киловатт произведенной энергии.

Все это отличная новость не только для отрасли, но и для всех, кто признает необходимость перехода от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии ради будущего нашей планеты. Но есть огромная оговорка, о которой очень немногие говорят.

Панели, Панели Повсюду

Экономические стимулы быстро выравниваются, чтобы побудить клиентов обменять свои существующие панели на более новые, более дешевые и эффективные модели. В отрасли, где циркулярные решения, такие как переработка отходов, остаются прискорбно неадекватными, сам объем выброшенных панелей вскоре создаст риск экзистенциально разрушительных пропорций.

Конечно, это не та история, которую можно получить из официальных отраслевых и правительственных источников. Официальные прогнозы Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA) утверждают, что “большие объемы ежегодных отходов ожидаются к началу 2030-х годов” и могут составить 78 миллионов тонн к 2050 году. Это, несомненно, ошеломляющая сумма. Но с таким количеством лет, чтобы подготовиться, он описывает миллиардную возможность для возвращения ценных материалов, а не страшную угрозу. Угроза скрыта тем фактом, что прогнозы IRENA основаны на том, что клиенты сохраняют свои панели на месте в течение всего их 30-летнего жизненного цикла. Они не учитывают возможности широко распространенной ранней замены.

Наши исследования так и делают. Используя реальные данные США, мы смоделировали стимулы, влияющие на решения потребителей о замене в различных сценариях. Мы предположили, что при принятии решений о замене особенно важны три переменные: цена установки, ставка компенсации (т. е. текущая ставка для солнечной энергии, продаваемой в сеть) и эффективность модуля. Если стоимость торговли достаточно низка, а эффективность и коэффициент компенсации достаточно высоки, мы полагаем, что рациональные потребители сделают переход, независимо от того, прожили ли их существующие панели полные 30 лет.

В качестве примера рассмотрим гипотетическую потребительницу (назовем ее “Мисс Браун”), живущая в Калифорнии, которая установила солнечные батареи на своем доме в 2011 году. Теоретически она могла бы держать панели на месте в течение 30 лет, то есть до 2041 года. На момент установки общая стоимость составляла 40 800 долларов, 30% из которых подлежали налогообложению благодаря налоговому кредиту на инвестиции в солнечную энергию. В 2011 году г-жа Браун могла рассчитывать на выработку 12 000 киловатт энергии через свои солнечные батареи, или примерно 2100 долларов электроэнергии. В каждом следующем году эффективность ее панели снижается примерно на один процент из-за деградации модуля.

Теперь представьте, что в 2026 году, на полпути к жизненному циклу своего оборудования, мисс Браун снова начинает смотреть на свои солнечные варианты. Она слышала, что панели последнего поколения дешевле и эффективнее — и когда она делает свою домашнюю работу, она обнаруживает, что это действительно так. Исходя из текущих прогнозов, мисс Браун в 2026 году обнаружит, что затраты, связанные с покупкой и установкой солнечных панелей, упали на 70% по сравнению с 2011 годом. Более того, панели нового поколения будут приносить $2800 в годовом доходе, на $700 больше, чем ее существующая установка, когда она была новой. В целом модернизация ее панелей сейчас, а не ожидание еще 15 лет, увеличит NPV (чистую приведенную стоимость) ее солнечной установки более чем на 3000 долларов в 2011 году. Если мисс Браун-рациональный актер, она выберет раннюю замену. И если бы она была особенно проницательна в денежных вопросах, она пришла бы к этому решению еще раньше — наши расчеты для сценария мисс Браун показывают, что NPV замещения обгоняет NPV удержания группы, начиная с 2021 года.

Если ранние замены происходят , как предсказывает наша статистическая модель, они могут произвести в 50 раз больше отходов всего за четыре года, чем ожидает ИРЕНА. Эта цифра составляет около 315 000 метрических тонн отходов, исходя из оценки соотношения веса и мощности 90 тонн на МВт.

Как бы тревожны они ни были, эти статистические данные могут не полностью соответствовать кризису, поскольку наш анализ ограничен жилыми объектами. С добавлением коммерческих и промышленных панелей масштаб замены может быть намного, намного больше.

Высокая стоимость солнечного мусора

Нынешние циклические мощности отрасли прискорбно не готовы к потоку отходов, который, вероятно, придет. Финансовый стимул инвестировать в переработку никогда не был очень сильным в солнечной энергетике. В то время как панели содержат небольшое количество ценных материалов, таких как серебро, они в основном сделаны из стекла, чрезвычайно дешевого материала. Длительный срок службы солнечных панелей также служит сдерживающим фактором для инноваций в этой области.

В результате производственный бум solar оставил свою перерабатывающую инфраструктуру в пыли. Чтобы дать вам некоторое представление, First Solar-единственный известный нам американский производитель панелей с действующей инициативой по переработке отходов, которая применяется только к собственной продукции компании с глобальной мощностью в два миллиона панелей в год. При нынешней мощности переработка одной панели обходится примерно в 20-30 долларов. Отправка той же панели на свалку обойдется всего в 1-2 доллара.

Однако прямые затраты на переработку-это только часть бремени, связанного с окончанием срока службы. Панели-это тонкие, громоздкие элементы оборудования, обычно устанавливаемые на крышах жилых помещений. Для их отсоединения и удаления требуется специальная рабочая сила, чтобы они не разлетелись вдребезги до того, как попадут в грузовик. Кроме того, некоторые правительства могут классифицировать солнечные панели как опасные отходы из-за небольшого количества тяжелых металлов (кадмий, свинец и т. Д.), которые они содержат. Эта классификация влечет за собой ряд дорогостоящих ограничений — опасные отходы могут перевозиться только в определенное время и по избранным маршрутам и т. Д.

Совокупность этих непредвиденных издержек может подорвать конкурентоспособность отрасли. Если мы построим будущие установки в соответствии с кривой логистического роста, ограничивающейся 700 ГВт к 2050 году (расчетный потолок NREL для рынка жилья США) наряду с кривой ранней замены, мы увидим, что объем отходов превысит объем новых установок к 2031 году. К 2035 году выброшенные панели будут перевешивать новые единицы, проданные в 2,56 раза. В свою очередь, это приведет к тому, что LCOE (нивелированная стоимость энергии, мера общей стоимости энергопроизводящего актива в течение его жизненного цикла) в четыре раза превысит текущий прогноз. Экономика солнечной энергетики — столь яркая с точки зрения 2021 года-быстро потемнеет, когда промышленность утонет под тяжестью собственного мусора.

Кто платит по Счету?

Решение о том, кто будет нести расходы по очистке, почти наверняка придется принимать регуляторам. Поскольку отходы от первой волны ранних замен накапливаются в течение следующих нескольких лет, правительство США — начиная с штатов, но, несомненно, поднимаясь на федеральный уровень — введет законодательство о переработке солнечных панелей. Возможно, будущие правила в США будут следовать модели Директивы Европейского союза WEEE, правовой основы для переработки и утилизации электронных отходов во всех странах-членах ЕС. США государства, принявшие законы об утилизации электроники, в основном придерживались модели WEEE. (В 2014 году в Директиву были внесены поправки, включающие солнечные батареи.) В ЕС обязанности по переработке прошлых (исторических) отходов были распределены между производителями на основе текущей доли рынка.

Первым шагом к предотвращению катастрофы может стать то, что производители солнечных панелей немедленно начнут лоббировать аналогичное законодательство в Соединенных Штатах, вместо того чтобы ждать, пока солнечные панели начнут засорять свалки. Анализируя наш опыт разработки и внедрения пересмотра первоначальной Директивы WEEE в конце 2000-х годов, мы обнаружили, что одной из самых больших проблем в те первые годы было возложение ответственности за огромное количество накопленных отходов, генерируемых компаниями, которые больше не занимаются электроникой (так называемые сиротские отходы).

В случае с солнечной энергией проблема становится еще более острой из-за новых правил Пекина, которые сокращают субсидии производителям солнечных панелей, одновременно увеличивая обязательные конкурсные торги для новых солнечных проектов. В отрасли, где доминируют китайские игроки, это усиливает фактор неопределенности. При снижении поддержки со стороны центрального правительства вполне возможно, что некоторые китайские производители уйдут с рынка. Одна из причин, по которой нужно продвигать законодательство сейчас, а не позже, заключается в том, чтобы обеспечить справедливое распределение ответственности за переработку неизбежной первой волны отходов между производителями соответствующего оборудования. Если законодательство придет слишком поздно, оставшиеся игроки могут быть вынуждены иметь дело с дорогостоящим беспорядком, который оставили после себя прежние китайские производители.

Но прежде всего необходимо построить необходимые мощности по переработке солнечных панелей как часть комплексной инфраструктуры конечного срока службы, включающей также демонтаж, транспортировку и (в то же время) адекватные хранилища для солнечных отходов. Если даже самые оптимистичные из наших прогнозов раннего замещения верны, у компаний может не хватить времени, чтобы сделать это в одиночку. Государственные субсидии, вероятно, являются единственным способом быстро развивать производственные мощности, соизмеримые с масштабами надвигающейся проблемы отходов. Корпоративные лоббисты могут привести убедительные доводы в пользу вмешательства правительства, основываясь на идее, что отходы являются негативным внешним фактором быстрых инноваций, необходимых для широкого внедрения новых энергетических технологий, таких как солнечная энергия. Таким образом, затраты на создание инфраструктуры с истекшим сроком службы солнечной энергии являются неизбежной частью пакета НИОКР, который идет вместе с поддержкой зеленой энергетики.

Дело Не Только В Солнечной Энергии

Та же проблема нависла и над другими технологиями, использующими возобновляемые источники энергии. Например, за исключением значительного увеличения перерабатывающих мощностей, эксперты ожидают, что более 720 000 тонн гигантских лопастей ветряных турбин окажутся на американских свалках в течение следующих 20 лет. По преобладающим оценкам, в настоящее время утилизируется только пять процентов аккумуляторов электромобилей-отставание, которое автопроизводители пытаются исправить поскольку показатели продаж электромобилей продолжают расти на целых 40% в годовом исчислении. Единственное существенное различие между этими зелеными технологиями и солнечными панелями заключается в том, что последние одновременно являются источником дохода для потребителя. Таким образом, два отдельных субъекта, стремящихся к получению прибыли-производители панелей и конечный потребитель — должны быть удовлетворены, чтобы внедрение происходило в масштабе.

***

Ничто из этого не должно вызывать серьезных сомнений в будущем или необходимости возобновляемых источников энергии. Наука неоспорима: продолжая полагаться на ископаемое топливо в той степени, в какой мы это делаем сейчас, мы завещаем поврежденную, если не умирающую планету будущим поколениям. По сравнению со всем, что мы можем получить или потерять, четыре десятилетия или около того, которые, вероятно, понадобятся экономике солнечной энергии, чтобы стабилизироваться до такой степени, что потребители не будут чувствовать себя вынужденными сокращать жизненный цикл своих панелей, кажутся решительно маленькими. Но эта высокая цель не делает переход к возобновляемым источникам энергии легче на самом деле. Из всех секторов устойчивые технологии меньше всего могут позволить себе быть недальновидными в отношении отходов, которые они создают. Стратегия перехода к циркулярной экономике абсолютно необходима — и чем скорее, тем лучше.