30.11.2022 г.
«Широкое использование солнечной энергии невозможно без реконструкции энергетической системы»
Переход на чистую энергетику означает переход от топливоемкой к материалоемкой системе генерации
Солнечная энергетика является самой быстрорастущим источником возобновляемой энергии, на нее приходится более половины из 302 ГВт возобновляемой мощности, установленной в мире в 2021 г. Ввод солнечных мощностей составил 168 ГВт, на 70 ГВт больше, чем у ветрогенерации. Глобальная солнечная мощность удвоилась в период с 2018 до 2022 г., в результате чего в апреле 2022 г. мировой парк солнечной энергии достиг мощности в 1 ТВт. Мировой рынок солнечной энергии растет экспоненциально. Солнечные панели являются самым дешевым источником энергии, если не учитывать все требования по изменению и созданию инфраструктуры, связанные c их использованием. Китай сохранил свое лидерство на рынке в 2021 г. с годовым темпом роста 14% и рекордно высоким показателем в 54,9 ГВт новой солнечной энергетики. Это в два раза больше, чем у США.
Доля солнечной энергии в сценариях глобального электроснабжения, соответствующих задачам углеродной нейтральности к 2050 г., обычно варьируется от 20% до 60%. Китай, являющийся лидером в этой области, планирует довести уровень солнечной энергии до 23% в общем объеме энергопотребления к 2060 г.
Возможности строительства солнечных электростанций связаны с наличием солнечной радиации только в определенной мере. Существуют географические ограничения, такие, как уклон поверхности и другие варианты использования земли, нормативные ограничения, например, охраняемый статус территории, часто связанный с сохранением экосистем и дикой природы. Где это возможно, для получения энергии используются или планируются для использования пустыни с высоким солнечным излучением и, как правило, непригодные для деятельности человека. Однако другие ограничения, такие как отсутствие дорожной инфраструктуры, электричества и водоснабжения, а также удаленность от населенных пунктов, усложняют и удорожают крупномасштабное строительство, эксплуатацию и техническое обслуживание солнечных электростанций в этих районах.
В ряде стран ВИЭ часто устанавливают на пахотных землях в густонаселенных регионах. Эти территории используются или могут быть потенциально пригодны для достижения других целей, таких, как сельское или лесное хозяйство, и это усиливает конкуренцию за землю и усугубляет продуктовый кризис. Кроме того, расчистка для ВИЭ земель, покрытых в настоящее время растительностью, также оказывает локальное воздействие на биоразнообразие, углеродный и водный след.
Нельзя рассматривать широкое использование солнечной энергии без коренной реконструкции энергетической системы: солнечной генерацией необходимо управлять, энергию необходимо интегрировать в сеть, хранить (для этого нужны системы хранения, построенные на батареях, а в дальнейшем возможно использование водорода в качестве накопителя).
Энергетическая система, основанная на чистых энергетических технологиях, сильно отличается от системы, работающей на традиционных углеводородных ресурсах. Хотя солнечные и ветряные электростанции не нуждаются в топливе для работы, они, как правило, требуют больше материалов, чем аналоги на основе ископаемого топлива для строительства.
С 2010 года количество полезных ископаемых, необходимых для строительства новой генерации, увеличилось примерно в два раза. Переход на чистую энергетику означает переход от топливоемкой к материалоемкой системе генерации. Литий, кобальт и никель играют центральную роль в создании батарей большей производительности, долговечности и высокой плотности энергии, а это, в свою очередь, критично для использования солнечной генерации. Требуемая модернизации электрических сетей нуждается в огромном количестве меди и алюминия. Водородные электролизеры и топливные элементы требуют никеля и металлов платиновой группы в зависимости от технологии. Медь является важным элементом почти для всех технологий, связанных с электричеством, включая производство солнечных панелей.
По сравнению с поставками ископаемого топлива цепочки поставок чистых энергетических технологий могут быть еще более сложными и во многих случаях менее прозрачными и зачастую не соответствующими принципам ESG. Кроме того, цепочка поставок для многих чистых энергетических технологий и их сырья более географически сконцентрирована, чем у углеводородов. На Южную Африку и Демократическую Республику Конго приходится около 70% мирового производства платины и кобальта соответственно, а на Китай — 60% мирового производства редкоземельных элементов в 2019 году, хотя в середине 2010-х годов этот уровень составлял 80%. Уровень концентрации операций по использованию ресурсов еще выше: доля Китая составляет более 35% по никелю, 50-70% по литию и кобальту и до 90% по редкоземельным элементам.
Это беспокоит производителей солнечных панелей, ветряных турбин, электродвигателей и батарей, использующих импортное сырье, поскольку их цепочки поставок могут пострадать от нормативных изменений, торговых ограничений или политической нестабильности в небольшом числе стран. Пандемия COVID-19 и существующая геополитическая ситуация уже продемонстрировала опасность «эффекта домино», при котором сбои в одной части цепочки поставок могут оказать громадное влияние реализацию проектов в других частях мира. Хотя предполагается, что перебои с поставками в «новой энергетике» не так широко распространены, как последствия для углеводородов, тем не менее, структура торговли, политика стран-производителей и геополитические соображения имеют решающее значение для энергосистемы, построенной на возобновляемых источниках.
Добыча полезных ископаемых требует больших объемов воды и создает риски загрязнения окружающей среды химикатами, сброса сточных вод, разрушения шахт и появления хвостохранилищ. Это приводит к серьезным изменениям в почвенно-растительном покрове, оказывает неблагоприятное воздействие на биоразнообразие, сохранение флоры и фауны. Изменения в землепользовании могут привести к потере мест обитания общин, могут пострадать самые незащищенные группы населения. Добыча необходимого для ВИЭ сырья в странах «третьего мира» приводит к тому, что работники сталкиваются с плохими условиями труда и опасностями, например, несчастными случаями, воздействием токсичных химических веществ. Рабочие часто трудятся в кустарных шахтах без доступа к элементарным средствам безопасности.
Добыча и использование полезных ископаемых может привести к неблагоприятным последствиям для местного населения, таким, как детский или принудительный труд. Было обнаружено, что дети работают примерно на 30% кобальтовых установок на малых шахтах в Демократической Республике Конго. С другой стороны, нехватка воды является основным препятствием для освоения необходимых минеральных ресурсов: около половины мирового производства лития и меди, необходимой для развития солнечной энергетики, сосредоточено в районах с высоким дефицитом воды.
Безусловно, понимая важность и значимость солнечной генерации, для определения возможности развития солнечной энергетики необходимо учитывать все эти факторы.
Михаил Аким , профессор Высшей школы бизнеса НИУ ВШЭ