Получают ли солнечные панели на крышах США больше поддержки, чем они заслуживают? Один из основных аргументов их сторонников заключается в том, что это сократит затраты на передачу и распределение в сети, которые составляют сотни миллионов. Северин Боренштейн из Энергетического института Haas вычисляет некоторые цифры, чтобы попытаться определить истинные «предотвращенные затраты». Он показывает, что любая экономия даже близко не компенсирует более высокую стоимость электроэнергии на крыше. Это не может сравниться с чистой экономией на масштабе сети.
Калифорния и другие регионы быстро переходят на возобновляемые источники энергии. Но даже в этих перспективных областях все еще ведутся активные дискуссии о возобновляемых источниках энергии. Частично эти дебаты сосредоточены на роли распределенной генерации (DG), которая почти исключительно означает солнечную энергию на крышах.
Каковы истинные «предотвращенные расходы» солнечной энергии на крыше?
В числе первых — экономия затрат на передачу и распределение в результате выработки электроэнергии в том месте, где она используется, — тема, в которую углубился профессор Haas Лукас Дэвис в июне 2018 года. Лукас рассмотрел некоторые исследования, в которых изучаются конкретные схемы конкретной утилиты и изучается возможная экономия. Это исследование показало, что преимущества сети были существенными в нескольких местах, но довольно небольшими для сети в целом.
Нет смысла учитывать уже понесенные затраты
Построить сеть очень дорого. США потратили триллионы долларов на собственную сеть. Но это невозвратные затраты; ничто не вернет эти деньги. Таким образом, эти затраты не имеют отношения к вопросу о том, следует ли в будущем создавать дополнительные распределенные или сетевые возобновляемые источники энергии. Точно так же страна потратила миллиарды на уже установленные солнечные панели на крышах, в том числе некоторые очень дорогие проекты на стадии зарождения технологии, что также не имеет отношения к будущей политике.
Важнейший вопрос сейчас заключается в следующем: какой части расходов, которые страна, вероятно, будет нести на энергосистему в будущем, можно будет избежать, установив в будущем более распределенную солнечную энергию?
Все затраты выглядят большими за 25 лет!
Одно руководство, на которое ссылаются два разных лидера солнечной индустрии на крыше, — это оценка того, что США должны будут потратить 1,1 триллиона долларов в течение следующих 25 лет на поддержание, расширение и модернизацию своей сети. Источником является отчет Министерства энергетики за 2015 год.
Это пугающая цифра, но 25 лет — это тоже долгий срок и много электричества. (Национальные расходы на многие вещи за 25 лет впечатляют: если текущие тенденции сохранятся, похоже, что США потратят около 0,9 триллиона долларов на сыр в следующие 25 лет.)
Даже дома с солнечными батареями на крыше нуждаются в подключении к сети
Предположим, что цифра в 1,1 триллиона долларов, скорректированная с учетом инфляции, применима сегодня в течение следующих 25 лет. Затем давайте подумаем, какой части этих инвестиций в энергосистему можно было бы избежать, если бы было установлено достаточно дополнительных солнечных батарей на крыше в течение следующих двух десятилетий, чтобы обеспечить 10% кВтч, которые в противном случае были бы произведены генерацией сети. Очень щедрая оценка — 10%. Это будет означать, что перевод данной дополнительной доли от общей генерации на крыши сократит необходимые инвестиции в энергосистему в будущем на ту же пропорцию. Есть две основные причины, по которым экономия, вероятно, будет намного меньше:
- Сеть демонстрирует значительную экономию на масштабе. Если бы каждый потребитель потреблял вдвое больше электроэнергии, это не потребовало бы вдвое больших инвестиций в сеть. И наоборот, если бы каждый потребитель потреблял вдвое меньше — или если бы половина всех потребителей резко сократила свое потребление из сети, — это не сократило бы вдвое уровень инвестиций, который необходим в будущем.
- Почти все клиенты с солнечными батареями на крышах, даже если они производят столько же, сколько потребляют, по-прежнему активно используют сеть. Бытовая система без батарей (по-прежнему подавляющее большинство новых систем) будет экспортировать большую часть вырабатываемой электроэнергии в сеть, когда солнечные панели производят больше, чем их потребление, а домохозяйства будут импортировать значительные количества электроэнергии из сети, когда они потребляют больше, чем производят их панели. Это будет меньшим фактором для солнечной энергии с батареями, но она никуда не денется. После того, как батареи будут заряжены, клиенты снова будут экспортировать в сеть. А на длительных отрезках пасмурных / дождливых / дымных дней они будут зависеть от импорта из сети. Фактически, в то время как потребитель солнечной энергии с некоторыми батареями наверняка будет меньше обмениваться электроэнергией с сетью, совсем не ясно, захотят ли они обойтись какой-либо меньшей производительностью.
Сбережений просто не хватит
Таким образом, предположение о том, что замена X% потребности потребителей в энергии из сети распределенной солнечной генерацией снизит потребность в инвестициях в сеть на X%, сильно завышает истинную экономию. Если бы это было правдой, насколько велика была бы экономия? Ответ — 1,2 цента за киловатт-час, вырабатываемый сетью, который заменяется солнечной батареей на крыше .
Другими словами, если бы солнечные фотоэлектрические панели на крыше в остальном имели те же атрибуты, что и солнечные фотоэлектрические системы в масштабе сети, но позволяли бы сократить инвестиции в энергосистему пропорционально их производству, это повысило бы их стоимость примерно на 1,2/кВтч. В действительности, это число будет намного меньше по двум причинам, почти наверняка меньше одного цента за кВтч.
Чтобы поместить этот расчет в контекст, по оценкам 2019 года средняя несубсидированная нормированная стоимость для жилых домов солнечной энергии на крыше составляет 20/кВтч, для коммерческих/промышленных солнечных панелей на крыше — 11/кВтч, а для солнечной энергии в масштабе сети — 4/кВтч. Это большой разрыв. Экономия на передаче и распределении не покроет более чем крошечную часть этой суммы.
Это должно быть исключением, а не правилом
Конечно, экономия на передаче и распределении — не единственное соображение при сравнении возобновляемых источников энергии на крышах с сетевыми возобновляемыми источниками энергии. Внимание к вопросу возросло, и стала важна отказоустойчивость, по крайней мере, когда система включает батареи. Тем не менее, стоит отметить, что, как и в случае с бензиновым генератором, выгоды от этой устойчивости передаются в первую очередь потребителю, использующему солнечную энергию, что не является убедительным аргументом в пользу предпочтения в государственной политике.
Ничто из этого не означает, что солнечная энергия на крышах никогда не сможет принести пользу обществу. В некоторых районах использование возобновляемых источников энергии в масштабе сети невозможно из-за отсутствия земли или препятствий на пути передачи или распределения через здания. В результате в определенных местах распределенная генерация может быть более рентабельной.
