Резкое снижение стоимости солнечных фотоэлектрических (PV) модулей, которое упало на 99 процентов за последние четыре десятилетия, часто рекламируется как огромный успех для технологий возобновляемых источников энергии. Но один вопрос никогда не был полностью решен: что именно объясняет это потрясающее падение? Новый анализ выявил причины снижения стоимости как производства так и удешевления технологий, которые имели наибольшее значение.
Новый анализ, проведенный исследователями Массачусетского технологического института, выявил причины снижения стоимости в том числе политики и технологические прорывы, которые имели наибольшее значение. Например, они обнаружили, что государственная политика, направленная на содействие росту рынков сбыта и производства, сыграла решающую роль в снижении затрат на эту технологию. Что на уровне устройства доминирующим фактором было увеличение «эффективности преобразования» или количества энергии, генерируемой из данной области, увеличивая популяризацию данного продукта.
Выводы могут помочь политикам понять и оценить, возможность добиться подобных улучшений в других технологиях. Об этом сообщается сегодня в журнале Energy Policy в статье доцента MIT Джессики Трансик, постдока Гоксина Кавлака и ученого Джеймса Макнерни.
Команда рассмотрела факторы технологического уровня, которые повлияли на стоимость путем изменения модулей и производственного процесса. Технология солнечных батарей значительно улучшилась; например, клетки стали намного эффективнее преобразовывать солнечный свет в электричество. Подобные факторы, объясняет Транчик, попадают в категорию низкоуровневых механизмов, которые сами имеют дело с физическими продуктами.
Группа также оценила влияние затрат на оборудования которое модернизировалось по мере увеличения спроса «производства», включая обучение сотрудников на практике. Тем самым сопутствуя дальнейшим исследованиям и разработкам, а также эффект масштаба с которым эта технология была подхвачена в мире. Примеры включают способ, которым улучшенные производственные процессы, сократили количество произведенных дефектных ячеек и, таким образом, уменьшили брак на производстве, что позволило многим фабрикам производить больше качественного товара уменьшая значительно количество брака на всех фабриках. Это и привело к значительной экономии за счет масштаба.
Исследование, которое охватывало период с 1980 по 2012 годы (в течение которого затраты на модули упали на 97 процентов), выявило, что существует шесть факторов на начальном этапе развития технологии, на которые приходится более 10 процентов которые существенно повлияли на стоимость снижения, и четыре не менее чем на 15 процентов каждый.
Как показывает исследование, относительная значимость факторов со временем изменилась. В более ранние годы исследования и разработки были доминирующим механизмом высокого уровня по сокращению затрат благодаря совершенствованию самих устройств и методов производства. Однако в течение последнего десятилетия крупнейшим фактором высокого уровня в продолжающемся снижении затрат была экономия на масштабе, поскольку заводы по производству солнечных элементов и модулей становились все больше.
«Это поднимает вопрос о том, какие факторы могут помочь продолжить снижение затрат», — говорит Транчик. «Каковы пределы размера производства?»
С точки зрения государственной политики, говорит Транчик, политика, которая стимулировала рост рынка, составила около 60 процентов от общего снижения затрат, так что «это сыграло важную роль в снижении затрат». Политика, стимулирующая рост рынка, включала такие меры, как стандарты технологий возобновляемых источников, льготные тарифы и различные субсидии. Финансируемые правительством исследования и разработки составляли остальные 40 процентов — хотя государственные исследования и разработки играли не маловажную роль в более ранние годы.
Это важная информация, добавляет она, потому что «долгое время велись споры о том, работают ли эти технологии — действительно ли они стимулируют технологическое совершенствование? Теперь мы можем не только ответить на этот вопрос, мы можем сказать, насколько эта технология стала эффективной на сегодняшние дни. »
По словам Трансика, этот вывод, основанный на моделировании механизмов на уровне устройств, а не на чисто корреляционном анализе, является убедительным доказательством «благотворного сотрудничества», который может быть создан между технологическими инновациями и технологиями по сокращению выбросов.
Транчик и ее коллеги планируют применить аналогичную методологию для анализа других технологий, таких как атомная энергетика, а также другие части солнечных установок — так называемый ИБП систем, включая монтажные конструкции и контроллеры заряда, необходимые для солнечных модулей — которые не были включены в это исследование. «Метод, который мы разработали, может быть использован в качестве инструмента для оценки стоимости различных технологий, как ретроспективно, так и в перспективе», — говорит Кавлак.
«Это открывает новый способ моделирования технологических изменений, начиная с уровня устройства и заканчивая политическими мерами и всем, что между ними», — говорит Транчик. «Мы открываем черный ящик технологических инноваций».
«В будущем мы можем улучшить нашу интуицию в отношении того, какие факторы в целом способствуют быстрому совершенствованию технологий. Применение этого инструмента для солнечной фотоэлектрической системы — это только начало того, что мы можем сделать», — говорит Макнерни.
В то время как исследование было сосредоточено на прошлых результатах, выявленные факторы предполагают, что «похоже, есть возможности для дальнейшего улучшения разработок в этой технологии». Полученные данные также свидетельствуют о том, что исследователям следует продолжить работу над альтернативными технологиями по отношению к кристаллическому кремнию, который сегодня является доминирующей формой солнечной фотоэлектрической технологией. Но есть и другие технологии которые активно исследуют многие годы и прорывы там тоже есть, как в эффективности так и в стоимости производства и материалов.
В исследовании также подчеркивается важность продолжения прогресса в повышении эффективности производственных систем, роль которых в снижении выбросов была важной. «Вероятно, в этом направлении можно добиться большего», — говорит Транчик.
Источник истории:
Массачусетский Технологический Институт. «Объяснение резкого падения стоимости солнечной энергии: затраты на фотоэлектрические модули снизились на 99 процентов за 4 десятилетия». ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2018/11/181120073818.htm (по состоянию на 15 января 2019 года).
Перевод Н Дмитрий