Солнечная энергия стала настолько доступной, что новые фермы появляются в самых неожиданных местах, в том числе в разгар зимы на Аляске.
В северных регионах, таких как Аляска, где световой день минимален в течение значительной части года, использование солнечной энергии кажется маловероятным, если не невозможным. Почти 85% земли в штате имеет хоть какой-то уровень вечной мерзлоты, и даже в южных регионах в зимние месяцы дневной свет минимален. Но эта солнечная ферма в Willow — одна из тех, кто доказал, что солнечная энергия может работать даже в самых неожиданных холодных и северных климатических условиях.
Расположенная в нескольких сотнях миль к югу от Полярного круга, ферма Willow получает менее шести часов дневного света в зимние месяцы. В январе аляскинская солнечная компания Renewable IPP включила эту ферму площадью 10 акров, сделав ее крупнейшей в штате. Ожидается, что ее мощность составит 1,35 мегаватт-часа в год — этого достаточно, чтобы обеспечивать электроэнергией около 120 домов в среднем круглый год. Ферма состоит из 11 рядов панелей, девяти рядов по 133 кВт и двух рядов поменьше по 70 кВт, которые были пилотным проектом фермы.
Темпы изменения климата в Арктике и ее окрестностях намного выше, чем в других частях мира, что приводит к настоятельной необходимости сократить использование ископаемых видов топлива и расширить возможности использования возобновляемых источников энергии. Четыре деловых партнера-основателя Renewable встретились во время работы в нефтяной промышленности Аляски. Все четверо разделяли взаимный интерес к возобновляемым источникам энергии, и некоторые из них экспериментировали с солнечными проектами DIY дома. После выработки электроэнергии для собственных домов они захотели найти способ расширить использование солнечной энергии в штате.
«Мы выбрали проект солнечной энергии в масштабе коммунального предприятия, поскольку считали, что это окажет наибольшее влияние», — говорит Дженн Миллер, исполнительный директор Renewable. — «Мы вышли, забили сваи и построили рамы, и это было здорово, потому что мы смогли многому научиться, выяснить потенциальные проблемы проектирования и внести изменения, чтобы создать максимально эффективную модель».
Их пилотный проект двух рядов панелей мощностью 70 кВт предполагал, что ферма будет работать в большем масштабе. Первые ряды поступили летом 2018 года, а через восемь месяцев затраты достигли запланированного уровня, говорит Крис Колберт, финансовый директор Renewable.
«Мы следили за производством в течение года, и это также было запланировано», — говорит он.
Это облегчило привлечение внимания инвесторов, чтобы позволить им расширяться.
«Жизнеспособность солнечной энергии зависит от двух факторов: солнечных ресурсов и цен на электроэнергию», — говорит Миллер.
Цены на электроэнергию на Аляске почти вдвое выше, чем в среднем по США, что вызывает большой интерес к альтернативным технологиям. И, что, возможно, удивительно, в среднем Аляска — солнечное место.
Ферма Renewable может быть самой большой на Аляске, но не самой северной. Электрическая ассоциация Золотой долины Фэрбенкса (GVEA) — это солнечная ферма площадью три акра примерно в 200 милях от Полярного круга. Хотя дальше к северу есть небольшие фермы и солнечные установки, ферма GVEA — одна из самых больших на этой широте в штате.
GVEA начала строительство фермы в 2018 году после двух лет исследований, обосновавшись на участке земли, который ей уже принадлежал и который находится прямо за одной из их подстанций. По состоянию на октябрь 2018 года ферма была запущена и вырабатывала солнечную энергию, достаточную для питания примерно 70 домов.
После установки эксплуатационные расходы солнечных ферм минимальны, что является еще одним аспектом, привлекательным для инвесторов и строителей. Однако есть одна вещь, с которой северные солнечные фермы должны бороться, а их южные коллеги — нет. В Willow выпадает в среднем 2,2 метра (87 дюймов) снега в год, а это означает, что солнечные батареи могут оказаться покрытыми снегом и льдом в зимние месяцы.
«Нам пришлось нанять людей для уборки снега», — говорит Миллер из Renewable. — «Но в такие месяцы, как декабрь, когда действительно темно, мы просто позволяем снегу накапливаться, так как дневного света недостаточно. По мере того, как мы приближаемся к весне, когда мы начинаем получать больше солнечных часов, мы будем чаще выходить и убирать снег».
Компания GVEA придерживается той же философии в отношении уборки снега: панели оставляют заснеженными в наименее продуктивные зимние месяцы и начинают очищать примерно в феврале.
Еще одно решение — найти оптимальный угол наклона панелей для уборки снега. Снег просто соскользнет с панелей с более острым углом. По словам Миллера, 45 градусов — предпочтительный угол для оптимального производства энергии на ферме Willow, что также является достаточно крутым уклоном, чтобы снег мог соскользнуть с панелей.
Renewable также работает с Университетом Аляски в рамках программы Аляскинского центра энергетики и солнечных технологий над тестированием прозрачных покрытий, которые можно наносить на панели, чтобы сделать их скользкими и легче сбрасывать снег. Миллер говорит, что в этом году снежного покрова не хватило, чтобы должным образом протестировать покрытия, но они надеются, что это будет означать меньшее обслуживание объекта.
Помимо снега, ограничение использования солнечной энергии на севере — это не обязательно количество производимой энергии, а время года, в которое она доступна: пиковое производство не соответствует пиковому потреблению энергии.
«На Аляске мы обычно не используем кондиционеры в домах», — говорит Том Делонг, председатель совета директоров GVEA. — «Таким образом, в летние месяцы, когда производство находится на пике, фактические продажи киловатт-часов минимальны. А в декабре, когда люди тратят больше энергии на тепло, больше электричества, мы практически ничего не получаем от наших панелей».
Более низкая производительность зимой характерна для всех хозяйств: возобновляемые источники энергии показывают зимнюю выработку всего 30 кВтч, которая падает до нуля, когда панели полностью покрыты снегом. С другой стороны, в летние месяцы, когда светло более 18 часов в день, мощность может превышать 8000 кВтч в день.
Сэм Деннис, главный операционный директор Renewable, говорит: «Мы зарабатываем за один день в июне больше, чем за весь декабрь».
Отражение солнца от снега на земле весной также способствует увеличению производительности.
«В первые весенние месяцы мы получаем много отражающего света от снега», — говорит он. — «Это помогает увеличить объем производства. В прошлом году в марте в наш лучший день было выработано 800 киловатт».
Несмотря на ограничение более низкой производительности в зимние месяцы, солнечная энергия приветствуется как частичное решение для сокращения выбросов углерода на севере. Поиск решений на местном уровне особенно актуален с учетом темпов изменения климата в Арктике.
«Арктические регионы часто испытывают потепление, превышающее среднемировое», — говорит Шила Рагхав, эксперт по адаптации к изменению климата и смягчению его последствий из Conservation International. — «Солнечная энергия может помочь снизить зависимость от ископаемого топлива и может быть установлена вне сети, в сети или через гибридную систему».
Хотя энергия, производимая солнечными фермами, является полностью возобновляемой, установка ферм связана с углеродными затратами — были некоторые опасения по поводу углеродного следа солнечных ферм, но Миллер и Рагхав говорят, что выгода перевешивает затраты на углерод.
«Наша солнечная ферма окупает углеродный след, связанный с производством и строительством, включая вырубку деревьев, в течение трех-пяти лет. А солнечная ферма имеет ожидаемый срок службы 30 лет», — говорит Миллер.
«Важно учитывать весь жизненный цикл использования энергии и выбросов, включая производство», — добавляет Рагхав. — «Большинство исследований, которые оценивают солнечную и ветровую энергию наряду с углем и другими ископаемыми видами топлива, показали, что возобновляемые источники энергии имеют значительно более благоприятный углеродный след».
Снижение затрат, связанных с солнечной энергией, также является стимулом. В то время как производство солнечной энергии изначально было дорогостоящим, затраты резко упали и продолжают расти. В целом стоимость солнечных панелей неуклонно снижалась за последние 40 лет. Даже с тех пор, как появились первые панели для фермы Willow, цены упали.
«Наши панели для нашего пилотного проекта имеют мощность 340 Вт», — говорит Миллер. — «Новые панели имеют мощность 370 Вт и были на 10% дешевле экспериментальных панелей. Это через год».
Миллер ожидает, что затраты на будущие проекты будут продолжать снижаться, поскольку солнечная энергия станет более доступной.
Миллер говорит, что использование солнечной энергии на Аляске растет. Согласно данным кампании Solarize Anchorage на Аляске, в 2018 году всего в 33 домах были установлены солнечные батареи. По состоянию на 2019 год это число выросло до 163.
Поскольку стоимость солнечной энергии упала, она стала дешевле ископаемого топлива, такого как уголь.
«Это означает, что мы оказываем не только положительное воздействие на окружающую среду, но и положительное влияние на конкуренцию и экономику», — говорит Крис Колберт.
Команда Renewable планирует расширяться в ближайшие годы и в настоящее время ищет участки для своего следующего солнечного проекта, который, как они ожидают, займет от 50 до 100 акров. Они надеются, что ферма такого размера сможет обеспечить электроэнергией 1000 домов.
Перспектива доступной возобновляемой энергии даже в этих ледяных северных регионах является признаком того, насколько далеко зашла солнечная энергия. Предполагаемое и дорогое происхождение, оно добралось до Аляски в США и в других местах, даже дальше на север. Если даже здесь солнечная энергия оказывается жизнеспособной, то это, возможно, не только проблеск солнечного света на замерзшем ландшафте, но и проблеск надежды.
