Profesor Harvarda: fotowoltaika będzie najtańszą energią na planecie
Profesor Harvarda: pomyliłem się co do kosztów fotowoltaiki / koszty energii z PV mogą z łatwością spaść do 20 USD/MWh / fotowoltaika będzie najtańszą energią na planecie
W ciągu ostatnich kilku lat fotowoltaika stała się tania – wystarczająco tania, aby wpływać na niektóre rynki energii, wystarczająco tania, aby –poprzez ciągły postęp, a nie przełomy – zmienić w ciągu dekady globalny rynek energii.
Profesor David Keith przyznaje, że przez wiele lat sceptycznie patrzył na możliwości rozwoju fotowoltaiki, a w takim poglądzie utwierdzały go wykonywane przez niego analizy spadków kosztów energii z PV. Jeszcze w 2008 r. Keith wykonał analizy, z których wynikało, że ceny modułów fotowoltaicznych mogą spaść do około 0,3 USD/W dopiero około roku 2030, a z wykonanej w 2011 r. analizy wykonało, że krzywa uczenia się w przypadku PV już wówczas robiła się płaska. Rozwój rynku fotowoltaicznego w kolejnych latach pokazał jednak, że profesor Harwarda w swoich osądach na temat fotowoltaiki się mylił.
David Keith pisze, że w poprzednich latach rynek fotowoltaiczny był napędzany przez takie zachęty jak ulgi podatkowe i taryfy gwarantowane, dzięki którym spadły koszty dachowych systemów fotowoltaicznych, jednak w jego opinii te zachęty miały zablokować dalszy rozwój technologii i nie przyczynić się do technologicznych przełomów, które doprowadziłyby do taniej energii słonecznej, mogącej konkurować z innymi źródłami na rynku hurtowym.
Profesor Harwarda przyznaje teraz, że jego postrzeganie perspektyw fotowoltaiki sprzed kilku lat było błędne.
– Byłem w błędzie. Fakty się zmieniły. Jeszcze kilka lat temu koszty przemysłowych systemów były dwa razy wyższe niż dzisiaj. Seria „małych innowacji” obniżyła koszty. Moduły fotowoltaiczne kosztują obecnie około 0,5 USD/W. Koszt niesubsydiowanej energii z przemysłowych farm PV w najlepszych lokalizacjach spadły obecnie poniżej 40 USD/MWh i mogą z łatwością spaść do 0,2 USD/MWh do roku 2020. Porównując do innych nowych źródeł energii, to dawałoby najtańszą energię na planecie.
Jak profesor Harwarda dochodzi do wydającej się niewiarygodną ceny 20 USD/MWh (ok. 76 PLN/MWh)?
Na wstępie warto zauważyć, że zdaniem profesora Harwarda, taka cena będzie możliwa w najlepszych, najlepiej nasłonecznionych lokalizacjach. Niemniej jednak, biorąc pod uwagę nasłonecznienie Europy Środkowej, wynik analizy może być równie perspektywiczny dla fotowoltaiki.
David Keith przyjmuje, że koszt przemysłowej instalacji fotowoltaicznej (o mocy ponad 50 MW), zbudowanej na jednoosiowych trackerach, wynosi ok. 1500 USD/kW, natomiast taka sama instalacja bez systemu nadążnego może kosztować 1000 USD/kW. Dodatkowo współczynnik wykorzystania mocy, realny dla najlepszych lokalizacji w USA i dla instalacji na trackerach, profesor Harwarda przyjmuje na ok. 30 proc., a rzeczywistą sprawność instalacji PV określa na poziomie + 20 proc.
Dodatkowo w analizie przyjęty jest relatywnie niski, ale jak zauważa David Keith – już realny w przypadku inwestycji fotowoltaicznych koszt kapitału – na poziomie 6 proc. (w ujęciu Capital Change Factor – CCF).
Biorąc pod uwagę powyższe dane David Keith ocenia, że koszt energii z przemysłowej instalacji fotowoltaicznej na trackerach, pracującej w najlepiej nasłonecznionych częściach USA, może wynosić już zaledwie 34 USD/kWh.
Następnie profesor Harwarda przyjmuje, że do roku 2020 koszt przemysłowych instalacji PV na trackerach (o mocy ponad 100 MW) spadnie do poziomu 1000 USD/kW, a współczynnik wykorzystania mocy wyniesie w najlepiej nasłonecznionych lokalizacjach 34 proc. W takiej sytuacji osiągalny będzie koszt produkowanej energii wynoszący zaledwie 20 USD/MWh.
David Keith zaznacza, że trackery to istotny składnik CAPEX, jednak ocenia, że efekt skali może zapewnić spadek ich kosztów do 100 USD/kW.
Profesor Harwarda kreśląc optymistyczną wizję spadku kosztów energii z fotowoltaiki nie pomija jednak wyzwań, które stoją przed sektorem PV.
– Tania energia słoneczna nie rozwiązuje jednak problemu niestabilności tej energii. (…) W dłuższej perspektywie potrzebujemy niskoemisyjnych, dyspozycyjnych źródeł energii w centrach popytu. To będzie wymagać kombinacji gazu dla zapewnienia szczytowego zapotrzebowania, magazynowania energii, a także długodystansowego przesyłu. Znaczna część światowego popytu znajduje się w miejscach, gdzie nasłonecznienie jest przynajmniej o 40 proc. gorsze niż w najlepszych lokalizacjach, które znajdując się w Meksyku, Południowej Kalifornii, na Bliskim Wschodzie czy w Australii. Ale oznacza to, że teraz można budować systemy fotowoltaiczne w najlepiej nasłonecznionych lokalizacjach i produkować bardzo tanią energię słoneczną.
– W krótkim terminie problem zmienności generacji słonecznej można rozwiązać efektywnie dzięki zabezpieczeniu w postaci turbin gazowych – i taki mechanizm może działać, gdy emisje sektora energetycznego zostaną obniżone nawet to 1/3 obecnego poziomu. Jego zdaniem w dłuższej perspektywie rozwiązanie tego problemu będzie wymagać systemów przesyłowych, które przetransportują tanią energię z najlepiej nasłonecznionych regionów do miejsc, w których występuje największy popyt.
Jakie konsekwencje może mieć taka sytuacja dla globalnego systemy energetycznego?
David Keith ocenia, że energia słoneczna zmieni kształt rynków energii w najlepiej nasłonecznionych regionach. Energia na takich rynkach może być najtańsza w środku dnia, co zauważalne jest już na rynku energetycznym w Kalifornii. Jego zdaniem, na znaczeniu na takich rynkach straci też energetyka wiatrowa, w przypadku której – jak ocenia Keith – koszty w ostatnich latach praktycznie nie uległy zmianie. Kolejny wniosek to negatywny wpływ w takich regionach na technologię jądrową i CCS, dla których bezkonkurencyjny może być miks energii słonecznej i backupu w postaci generacji gazowej.
Drugą podstawową konsekwencją wzrostu konkurencyjności energetyki słonecznej– zdaniem profesora Harwarda – będzie możliwość częściowego przeniesienia popytu na energię elektryczną do regionów oferujących tanią energię.
– Jedną z opcji jest poszukanie produktów wymagających energochłonnych procesów produkcji, które można łatwo transportować, i budowa obok nich farm fotowoltaicznych – w miejscach charakteryzujących się wysokim nasłonecznieniem.
– Jeśli chcemy stabilnego klimatu, ludzkość musi obniżyć emisje CO2 do zera. I jeśli liczymy na dobrobyt z wystarczającą ilością energii, która podniesie poziom życia najbiedniejszych, popyt na nią podwoi się, rosnąc do poziomu ponad 30 TW. Klimat to niejedyny problem. Systemy energetyczne mają inne społeczne i środowiskowe koszty. (…)
Moim zdaniem tylko dwie formy energii – słoneczna i jądrowa – mogą w akceptowalny sposób zapewnić dziesiątki TW energii bez znaczącego wpływu na środowisko – zastawiająco konkluduje profesor Harwarda.