Солнечная энергетика, которая когда-то была дорогой и потребляла минуту энергии во всем мире, в последнее десятилетие пережила бум. Растущий спрос на солнечную энергию отчасти обусловлен ее доказанным успехом: фотоэлектрические (PV) элементы в солнечных панелях преобразуют электромагнитное излучение Солнца в электричество, которое можно направлять в дома или в сеть. Этот процесс рассматривается как многообещающий и критически важный инструмент для развития устойчивых энергетических систем.
Но для многих остается вопрос: стоит ли оно затрат с экономической и экологической точек зрения? Что дает широкое внедрение солнечной энергии? В этой статье рассматриваются наиболее важные преимущества и недостатки солнечной энергии, а также то, как можно решить, является ли переход на солнечную энергию правильным поступком.
| преимущество | недостаток |
|---|---|
| Доступнее, чем когда-либо | Высокая первоначальная стоимость |
| Государственные стимулы повышают доступность | зависит от воздействия солнечного света |
| Низкие эксплуатационные расходы после установки солнечной панели. | Подходит не для любого образа жизни |
| Солнечная энергия с нулевыми выбросами | Выбросы углерода при производстве солнечных панелей |
Преимущества солнечной энергии
Для индивидуальных домовладельцев и застройщиков, имеющих электростанции общего масштаба, солнечная энергия является практически самым низким источником энергии во всем мире. Государственные стимулы делают его более привлекательным и привлекательным в качестве инвестиций. После установки его практически нулевые затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание означают, что он защищен от ископаемого топлива, такого как уголь и природный газ. Его нулевые выбросы и возобновляемый источник топлива (солнце) снижают загрязнение воздуха и выбросы парниковых газов, которые способствуют изменению климата.
доступность
Солнечная энергия в настоящее время является самым дешевым видом электроэнергии практически во всем мире. Стоимость солнечной энергии упала на 90% с 2009 по 2020 год, в результате чего теперь дешевле построить новую солнечную электростанцию коммунального масштаба, чем поддерживать работу существующей угольной электростанции.Ожидается, что по мере увеличения спроса на солнечную энергию и увеличения масштабов производства выработка солнечной энергии будет следовать так называемому закону Свансона, который гласит, что каждый раз, когда производство солнечных панелей удваивается, стоимость будет снижаться на 20%. В 2010 году 1 киловатт-час солнечной энергии стоил около 37 центов. Ожидается, что к 2030 году он будет стоить 2 цента, а к 2050 году — 0,5 цента.
Большая часть стоимости солнечной энергии приходится на установку, но из-за свободы солнечного света «солнечные ресурсы обычно производят энергию с нулевой (или даже отрицательной) предельной стоимостью».Предельные издержки – это затраты на производство дополнительной единицы продукта. Менеджеры энергосистем часто покупают электроэнергию у поставщиков, основываясь на предельных издержках, поэтому солнечная энергия часто превосходит уголь на энергетических рынках. В 2010 году на уголь приходилось 45% энергетики США, но 10 лет спустя эта доля упала до 19%.
государственные стимулы
Федеральный налоговый кредит позволяет домовладельцам вычитать процент стоимости установки солнечных панелей из своих ежегодных налоговых обязательств. По состоянию на начало 2021 года этот кредит составлял 26% стоимости солнечной фотоэлектрической системы. Государственные стимулы также существуют, в зависимости от обстоятельств в каждом штате. Электроэнергетические компании также могут предлагать скидки, но они не включают подоходный налог.Владельцы солнечных фотоэлектрических систем могут также получать платежи в виде сертификатов возобновляемой энергии (REC), которые компания или другие лица могут приобрести для компенсации выбросов углекислого газа. Федеральные налоговые льготы также доступны домовладельцам для установки батарей в своих домах для хранения энергии, вырабатываемой их солнечными панелями.
низкие эксплуатационные расходы
После установки солнечные панели требуют минимального обслуживания, что является одной из причин, почему предельная стоимость солнечной энергии настолько низка. Дождь очищает большинство солнечных батарей. Хотя снег может покрывать солнечные панели и препятствовать преобразованию энергии, снег тает относительно быстро из наклонного стекла панелей, а встречный слой (отраженный свет) снежной крыши или поля увеличивает количество солнечной радиации, которую могут собрать панели. Солнечные инверторы преобразуют энергию постоянного тока, вырабатываемую панелями, в дом, срок службы которой составляет от 10 до 15 лет, прежде чем их потребуется заменить. Производитель обычно дает гарантию на сами панели сроком на 25 лет, поскольку в них нет движущихся частей. Солнечные панели теряют эффективность со скоростью около 0,5% в год. Даже если бы скорость деградации была вдвое выше, солнечные панели все равно работали бы на 74% мощности через 30 лет.
Нулевые выбросы
По данным Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США, солнечная система на крыше, которая обеспечивает все потребности среднего дома в электроэнергии, может предотвратить выброс 200 тонн углекислого газа в атмосферу в течение срока службы системы. Это эквивалентно тому, чтобы каждый год снимать с дороги четыре аэродинамических автомобиля или проезжать 54 000 миль в год.
Хотя производство и окончательная утилизация солнечных панелей влечет за собой экологические издержки, солнечная промышленность невосприимчива к экологическим катастрофам и затратам на очистку, приводящим к огромным потерям. Разлив солнечной энергии, солнечный взрыв, солнечный колодец, солнечный расплав, солнечная пещера, взрыв солнечной трубы, солнечный сток, столкновение солнечной пушки, крушение солнечного поезда или утечка солнечного нефтеперерабатывающего завода и т. д. Фактически, поскольку солнечная энергия помогает снизить зависимость от угля, выбросы угля в энергетическом секторе сократились более чем на 50% за тот же период.
Солнечные недостатки
Несмотря на то, что на сегодняшний день это самый дорогой вид энергии, остается барьер для широкого внедрения солнечной энергии. Как упоминалось выше, солнечная промышленность выросла в десять раз за последнее десятилетие, но она по-прежнему составляет 5% мирового производства электроэнергии. Солнечная энергия сама по себе непостоянна, она может быть дорогой, а первоначальное производство и окончательная утилизация солнечных панелей могут иметь высокие экологические издержки. Барьеры на пути использования солнечной энергии падают, но необходим прогресс для реализации обещаний по обеспечению действительно устойчивой энергии.
высокая первоначальная стоимость
Хотя затраты снизились – по данным Международного энергетического агентства, с 2010 года было установлено почти две трети солнечных систем в жилых домах – установка солнечных панелей в домах по-прежнему обходится дорого, учитывая, что большая часть стоимости рабочей силы и оборудования приходится на рабочую силу. Хотя федеральные и государственные налоговые льготы могут значительно снизить первоначальную стоимость солнечной системы, потребители с низкими доходами, которые задолжали налоги, возможно, не смогут воспользоваться этими льготами. Конечно, нужно владеть тем, на какой недвижимости можно установить панель, в которую не входит много арендаторов. Общественные программы солнечной энергии позволяют потребителям солнечной энергии распределять первоначальные затраты среди многих членов солнечной фермы или ежемесячно подписываться на местного поставщика солнечной энергии вообще без каких-либо первоначальных затрат.
перетаскивание ног в утилите
Еще одним препятствием являются высокие капитальные затраты, которые влияют на то, что коммунальные предприятия иногда медленно внедряют солнечную энергию, что может привести к тому, что клиенты столкнутся с неожиданными препятствиями и задержками. Историческая энергосистема страны была построена для передачи электроэнергии в одном направлении – от коммунальных предприятий к потребителям. Добавление солнечной энергии в сеть стабильно снижает затраты на электроэнергию в долгосрочной перспективе, но первоначальные затраты на модернизацию сети значительны, и могут возникнуть задержки с подключением новых потребителей.
Изменчивость в зависимости от пребывания на солнце
Должно быть удивительно, что по вечерам никто не светит солнцем, в эти дни пасмурно и что зимние дни короче летних. Солнечная энергия изменчива по своей природе и не всегда доступна, когда она необходима. Поскольку солнечная энергия становится все большей и большей частью мирового энергоснабжения, планировщикам и менеджерам сетей необходимо будет найти творческие способы интеграции возобновляемой электроэнергии в энергосистемы. Они полагаются на очень подробные прогнозы погоды, чтобы иметь возможность предсказать, сколько энергии будет доступно в ближайшие дни и время, что делает солнечную энергию более предсказуемой. Расширение географического охвата сети также позволяет менеджерам сетей получать электроэнергию из районов и часовых поясов, где светит солнце, и доставлять ее в свои регионы.
Управляющие сетями и домовладельцы все чаще могут хранить солнечную энергию в больших батареях, чтобы устранить нестабильность солнечной энергии. Новая сетевая батарея продолжает устанавливать рекорды самой большой батареи в мире. В марте 2021 года Apple объявила, что создает батарею, способную хранить 240 мегаватт-часов энергии, вырабатываемой на ее солнечной ферме в Калифорнии. Этой энергии достаточно, чтобы обеспечить питанием более 7000 домохозяйств в день.
По итогам 2019 года 28% новых солнечных установок были оснащены батареями.Одной из форм хранения энергии является ведущее решение, которое объединяет переменные возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, но индустрия хранения энергии может появиться в течение десятилетия после того, как солнечная промышленность разработает зрелые технологии и масштабируемое производство. ．
Нет в наличии
Если вы переедете, то сможете взять с собой солнечные батареи. Инвестиции в солнечную энергию, как правило, являются долгосрочными обязательствами, и первоначальные инвестиции владельца могут занять от 7 до 10 лет, чтобы окупиться. Это создает барьер для людей с более мобильным жильем, таких как арендаторы, или для домовладельцев с солнечной батареей на крыше, которые решают продать свой дом. По данным Zillow Research, солнечные панели могут повысить ценность дома . Но не все потенциальные покупатели жилья хотят использовать солнечные панели для своего следующего дома или даже знают, как вести переговоры о покупке.
воздействие на окружающую среду
Хотя солнечные панели не выделяют выбросов парниковых газов, поскольку они генерируют электроэнергию для потребителей, производство и утилизация этих панелей действительно оказывают воздействие на окружающую среду, которое необходимо учитывать. К ним относятся добыча сырья, производственные сточные воды и опасные отходы производственного процесса, проблемы землепользования при размещении солнечных батарей и переработка панелей, когда они больше не используются. По оценкам Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), к 2050 году ежегодно будет производиться 6 миллионов тонн солнечных отходов.
Недавние попытки решить эти проблемы включают усилия Совета по зеленой электронике по созданию «экомаркировки EPEAT» для солнечных фотоэлектрических модулей и инверторов, повышение стандартов устойчивого развития; изменения в законах, требующих надлежащей переработки солнечных панелей в Европейском Союзе, штате Вашингтон и других странах; Производственные процессы, снижающие количество и токсичность отходов; Улучшить отслеживаемость материалов и методов по всей цепочке поставок солнечной энергии; и практика совместного размещения, заключающаяся в интеграции сельского хозяйства и солнечных батарей, а не в удалении панелей ценных сельскохозяйственных земель.