Новая «солнечноэнергетическая» реальность США

06.05.2021 JeeesAdmin 2020-03 0

Акимова В.В. [0000-0003-0071-1307]

МГУ имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия.

Центр стратегий регионального развития, Институт прикладных экономических исследований, РАНХиГС при Президенте Российской Федерации, Москва,

Россия

e-mail: varvaraakimova1576@gmail.com

Аннотация. Статья представляет собой географический анализ современного состояния и перспектив развития солнечной энергетики в Соединенных Штатах Америки. В данной работе выявлены основные особенности и закономерности формирования территориальной структуры отрасли в рассматриваемом регионе, а также факторы, обусловившие развитие солнечной энергетики. В результате проведенного исследования можно сделать вывод, что сейчас наблюдается постепенное расширение географии солнечной энергетики в США, способствуя трансформации территориальной структуры отрасли из моноцентрической в полицентрическую.

Ключевые слова: экономическая география, возобновляемые источники энергии, солнечная энергетика, США.

1. Введение

США на протяжении многих лет являются одним из флагманов развития возобновляемой энергетики, в том числе и солнечной. Развитие солнечной энергетики в США обусловлено перспективностью этого направления с точки зрения обеспечения национальной энергетической безопасности, решения экологических проблем, связанных с выработкой электроэнергии за счет традиционных источников, а также повышения уровня экономического развития энергодефицитных отдаленных регионов страны, не подключенных к единой энергосети. К факторам, способствующим развитию именно этого энергетического направления, также относятся доступность, неисчерпаемость солнечных возобновляемых ресурсов, возможность подстраиваться под запросы каждого конкретного потребителя (вариативность мощностных характеристик, режима работы (без/с доступом к энергосетям) и др.) [1, 2].

Целью данной работы было выявить и объяснить особенности территориальной структуры солнечной энергетики в США и закономерности ее формирования и функционирования.

Теоретической и методологической основой исследования послужили данные Международного энергетического агентства, Управления по энергетической информации США, Европейской обсерватории альтернативных источников энергии, Международного агентства по возобновляемой энергетике и т. д, а также публикации основных новостных порталов в области «зеленых» технологий и солнечной энергетики в частности (CSP Today, PV Insider, Green Tech Media Research и т.д.).

2. Результаты исследования и их обсуждение

США являются одним из мировых центров солнечной энергетики наряду с Китаем, Японией и Германией, в том числе благодаря значительным солнечным ресурсам. В соответствии с отчетом Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии фотовольтаические промышленные электростанции могут производить 2232 ТВт*ч/год, индивидуальные установки – 818 ТВт*ч/год [6].

Именно в США в 1978 г. были впервые введены льготные тарифы в отношении солнечной (и ветровой) энергии, которые сейчас активно используются практически во всех странах, где развивается это энергетическое направление. На 2019 г. установленные мощности в стране составили около 75,9 ГВт, что позволило выработать около 2,3% всей электроэнергии в США [3].

Солнечная энергетика в США имеет давнюю историю. По сути, именно там были сделаны первые попытки коммерциализировать производство электро-энергии за счет использования энергии Солнца. Развитие солнечноэнергетической отрасли в стране было вызвано желанием страны обеспечить свою энергетическую безопасность, в том числе за счет диверсификации источников энергии, в связи с «энергетическими шоками» 1973 г. и 1979-1980 гг.

Первую прямую поддержку развитию солнечной энергетики в стране оказала администрация президента Картера. В 1977 г. было создано Министерство энергетики, которому подчинялись все федеральные энергетические агентства. Первым шагом нового руководства стало создание Федеральной энергетической комиссии по регулированию отношений на рынке природного газа, нефти, гидроэнергии и электричества. Создание министерства (которое объединило ряд текущих энергетических проектов Национального научного фонда и Администрации энергетических исследований и разработок) со своим кабинетом министров повысило важность энергетики для американской экономики, ее безопасности и необходимости централизованных НИОКР, в том числе и в отношении ВИЭ, включая и солнечную энергетику. В это же время, наравне с другими энергетическим законами (о государственной политике в области энергосбережения, о налоговых отношениях в энергетике, о политики в области природного газа, об использовании электростанций и промышленного топлива и т.д.) был принят федеральный закон о регулировании в энергетике, целью которого было создание финансовых стимулов и нормативно-правовой поддержки для развития ВИЭ. В 1978 г. был введен энергетический налог (Energy Tax Act), по которому домовладельцы, вкладывающие деньги в развитие солнечных и некоторых других технологий, получали налоговые кредиты, а коммунальные службы бы-ли обязаны покупать электроэнергию, выработанную на солнечных установках. Исполнение данного закона было оставлено на усмотрение каждого отдельного штата, что привело к разнообразию ответных мер, что в свою очередь способствовало росту напряженности между полномочиями и ответственностью штатов и федеральным правительством [4].

Несмотря на данные меры, производство солнечных установок в США было невысоким, так как спроса не было (последствия кризиса были преодолены, обеспечены регулярные поставки нефти и газа). Разработки в области солнечной энергетики носили преимущественно опытно-экспериментальный характер.

В середине 1980-х гг. национальные компании-производители фотовольтаических систем продавали свой товар в убыток себе. Президент Рейган в 1988 г. понизил налоговый кредит до 10%, на данном уровне он оставался вплоть до 2005 г., когда президент Буш подписал закон об энергетической политике. Этот закон включал 30% налоговый кредит для домовладельцев, которые устанавливали коммерческие и индивидуальные фотовольтаические системы [59]. В итоге, солнечная энергетика получила необходимые стимулы для дальнейшего своего развития.

Начиная с 2009 г. суммарные установленные мощности в США ежегодно удваивались. Настоящий «солнечный бум» в стране произошел в 2011 г. (Рис.1.) и продолжается до сих пор, что позволило стране переместиться из конца миро-вой десятки, где она пребывала в 1990-х и 2000-х на второе место (уступая только Китаю) [5, 7, 9, 11].

Для дальнейшего развития данного энергетического направления у США есть все предпосылки: 1) значительный природный потенциал (практически каждый американский штат получает больше солнечной энергии, чем вся Германия); 2) наличие научно-технологической и материальной базы; 3) большое число центров НИОКР, специализирующихся в области возобновляемой энергетики; 4) наличие обширных свободных земельных площадей в штатах с высоким уровнем солнечной радиации, что позволяет активно развивать промышленную фотовольтаику; и 5) активная государственная политика в этой сфере, вылившаяся в набор институциональных мер, способствующих продвижению солнечной энергетики в стране. В настоящее время в 29 штатах введены законы, обязывающие энергоснабжающие компании иметь тот или иной процент возобновляемой энергии в их портфеле получаемой энергии (при этом процент выработки электроэнергии из возобновляемых источников энергии в портфеле энергокомпаний различается: в Нью-Джерси до 22,5%, в Калифорнии 33%, в Сев.Каролине 12,5%). Большой популярностью пользуются федеральные налоговые льготы, прямые денежные вычеты, специальные энергетические аукционы и т.д.

Американский «солнечный бум» был во многом вызван неожиданным продлением налоговых льгот для проектов в сфере солнечной энергетики на 5 лет (решение было принято в конце 2015 г.). В рамках принятия данной программы ожидается установка дополнительных 20 ГВт солнечных мощностей. Суммарно проект льгот, по оценкам BNEF [8] (величина которых оценивается в 25 млрд долл.), спровоцирует рост инвестиций в возобновляемую энергетику в США в размере 73 млрд долл. (35 млрд в ветровую, 38 млрд – в солнечную), что обеспечит предложением электроэнергии 8 млн домов в стране. То есть в кратко-срочной перспективе принятие данного соглашения оказывает даже большее влияние на развитие солнечной энергетики в США, чем парижское соглашение по климату (COP 21) и план Барака Обамы о чистой энергетике Clean Power Plan. Аналогично были продлены 30% налоговые льготы в сфере солнечной энергетики до 2019 г., хотя должны были истекать в 2016 г. Но их объем должен быть снижен к 2022 г. до 10% [8].

Отдельно необходимо рассмотреть влияние на развитие солнечной энергетики политического курса Дональда Трампа. В 2018 г. в рамках продолжающейся торговой войны между США и Китаем президент Дональд Трамп ввел тарифы на импортные солнечные панели. По сути, необходимость введения тарифов для защиты американского производства и рабочих мест в солнечной энергетике появилась еще в апреле 2017 г., когда обанкротившийся производитель солнечных панелей из Джорджии подал торговую жалобу о том, что поток дешево-го импорта поставил их в невыгодное положение. В ответ президент ввел 30% тарифы на импорт солнечной продукции в январе 2018 г. Так, солнечная энергетика в настоящее время является одной из самых быстрорастущих отраслей в Соединенных Штатах: по состоянию на 2018 г. в ней работало более 250 000 человек. С одной стороны, эти введенные тарифы вынудили отменить или свер-нуть многие проекты и ограничить возможность компаний нанимать больше работников. С другой стороны, они оказывают предполагаемый эффект стимулирования внутреннего производства. Многие компании, производящие солнечные технологии, переходят на автоматизированное производство и, следова-тельно, станут менее зависимыми от импорта, особенно из Китая. Аналитики считают, что тарифы Трампа оказали явное положительное влияние, так как без них производственные мощности солнечных энергетики в США, вероятно, не выросли бы так значительно — с 1,8 ГВт в 2017 г. до 3,4 ГВт в 2018 г.[7]. Однако из-за растущей зависимости от автоматизации будет создано уже не так много новых рабочих мест, а прибыль будет поступать в другие страны, по-скольку многие фирмы являются иностранными. К 2019 г. солнечная энергетика оправилась от первоначальных неудач, связанных с тарифами Трампа, благодаря инициативам различных штатов, таких как Калифорния. Цены на солнечные элементы продолжают снижаться [11].

США представляют собой пример страны, где нет заметного перекоса в тот или иной потребительский сегмент. Если в Японии и Германии доминируют индивидуальные солнечные установки, в Китае и Индии – промышленные, то в США активно развивается и тот, и другой сектор. Рост интереса индивидуальных потребителей к солнечной энергетике в первую очередь был вызван заметным падением цен как на сами солнечные установки, так и на цену «солнечно-го» киловатта. Так, цена киловатт-часа в США упала с 32,3 цента в 2009 г. до 7,2 цента в 2017 г. и продолжает устойчиво падать, при этом эффективность преобразования солнечной энергии в электричество (КПД солнечных модулей)

постоянно повышается благодаря совершенствованию научно-технологического процесса разработки новых решений [9].

Начиная с 2014 г. в стране было введено больше солнечных электроэнергетических мощностей, чем во всех остальных энергетических отраслях – 53% всех новых мощностей. Эта тенденция сохранилась и в 2015 г., и в 2016 г. То есть в США в соответствии с общемировыми тенденциями наблюдается смещение фокуса энергетического развития в рамках возобновляемой энергетики с ветровой к солнечной энергетике.

В последние пять лет в США активно развивается промышленная солнечная энергетика. Из десяти крупнейших в мире солнечных электростанций – 5 американского происхождения, каждая мощностью более 250 МВт (Solar Star (I и II) – 579 МВт (2015 г.), Desert Sunlight Solar Farm – 550 МВт (2015 г.), Topaz Solar Farm – 550 МВт (2014 г.), Copper Mountain Facility – 458 МВт (2010 г.), Agua Caliente Solar Project – 290 МВт (2014 г.). Пик строительства и ввода в эксплуатацию пришелся на 2015 г. Ожидается, что данная тенденция строительства и реализации крупных проектов сохранится в стране и в ближайшие годы.

В итоге, по данным инвестиционного банка Lazard [10], солнечная энергетика промышленного масштаба в США вместе с ветроэнергетикой стали самыми экономичными способами производства электроэнергии, с которыми может конкурировать лишь комбинированная газовая генерация. Приведенная стоимость производства энергии (LCOE) в ветроэнергетике без учета субсидий со-ставила $28–54 МВт*ч (наземного базирования), $64–115 МВт*ч (морского базирования), в промышленной солнечной энергетике – $32–42, в парогазовой генерации – $44–68, а для газотурбинных электростанций LCOE равен $150–199 МВт*ч.

Пространственная структура солнечной энергетики в США носит четко выраженный дихотомический характер (Рис.2.). Существуют два региональных полюса, которые генерируют рост отрасли: восточный во главе со штатами Нью-Джерси, Северная Каролина и Массачусетс и западный – с Калифорнией, Невадой и Аризоной. В пределах западного полюса развития, получила распространение преимущественно промышленная солнечная энергетика, что связано с наличием на территории данных штатов обширных пустынных пространств с высоким уровнем солнечной радиации. Исключение составляет Калифорния, где также активно развивается и рынок индивидуальных солнечных установок благодаря наличию потребителя с высоким уровнем доходов и уровнем экологической культуры, поддержанный высоким природным потенциалом. В результате, Калифорния играет роль «солнечноэнергетического хребта» страны, совмещая в себе функции как главного производителя солнечной электроэнергии, так основного «генератора» инноваций в этой сфере.

Американский подход к развитию промышленной солнечной энергетики отличается от того же европейского. Распространение фотовольтаических СЭС в Европе ограничено земельными требованиями, то есть тем фактором, который для юго-западных штатов не является критическим. При выборе новых территорий для строительства промышленных солнечных электростанций правительство руководствуется тем, чтобы они располагались вблизи от уже существующих линий электропередач, что позволит быстро доставлять электроэнергию в те города, где ее не хватает, тем самым, способствуя созданию системы фотовольтаических станций и их интеграцию в единую энергосистему.

В пределах восточного полюса развитие солнечной энергетики пошло исключительно по пути наращивания индивидуальных солнечных мощностей. Во-первых, это объясняется отсутствием необходимых условий (прежде всего земельных из-за высокой плотности населения) для функционирования систем промышленного масштаба, во-вторых, желанием властей штатов снизить свою зависимость от дорогого импорта электроэнергии (так, Массачусетс является нетто-импортером электроэнергии, как и Нью-Джерси и т.д.), в-третьих, высоким уровнем доходов населения, которое может позволить себе покупку пока еще относительно дорогой солнечной установки. Наращивание солнечно-энергетических мощностей в каждом штате активно поддерживается и финансово, и законодательно на федеральном уровне, что находит отражение в энергетической политике властей на региональном уровне.

3. Выводы

Таким образом, в результате проведённого исследования было установлено, что в США солнечная энергетика способна на равных конкурировать с традиционной углеводородной энергетикой. Кроме того, солнечная энергетика начинает постепенно выигрывать государственные и индивидуальные потребительские преференции у своего главного конкурента — ветровой энергетики.

Было установлено, что в результате активного развития солнечноэнергетического направления меняется его территориальная структура: от Калифорния-моноцентрической к полицентрической с двумя основными полюсами роста (со старым западным с центром в Калифорнии и с новым восточным многоядерным (центры в Северной Каролине и Нью-Джерси)).

Литература

  1. Акимова В. В., Типология стран по уровню развития солнечной энергетики. Вестник Московского университета. Серия 5: География, 2015. №4. С. 89–95.
  2. Akimova V. Solar energy production: specifics of its territorial structure and modern geographical trends // GEOGRAPHY, ENVIRONMENT, SUSTAINABILITY. 2018. Vol. 11, no. 3. P. 100–110.
  3. Jäger-Waldau A. PV status report 2019: Research, Solar Cell Production and Market Implementations of Photovoltaics, European Commission, Joint Re-search Centre, Institute for Energy and Transport, Italy, 2020. 85 p.
  4. Platzer M. U.S. Solar photovoltaic Manufacturing: Industry Trends, Global Competition, Federal Support. – Congressional Research Service (CRS), 2015. 31 p.
  5. Информационно-аналитические сборники IRENA [Электронный ресурс] // IRENA. Режим доступа: https://www.irena.org/publications (дата обращения 10.08.2020).
  6. Информационно-аналитические сборники National Renewable Energy laboratory [Электронный ресурс] // NREL. Режим доступа: https://www.nrel.gov/research/publications.html (дата обращения 10.08.2020).
  7. Информационно-аналитические  сборники  Photovoltaics  report  2009-2019 [Электронный ресурс] // Fraunhofer Institute for Solar Energy. Режим досту-па: https://www.ise.fraunhofer.de/en/renewable-energy-data.html (дата обращения 10.08.2020).
  8. Официальный сайт Министерства энергетики США [Электронный ресурс]. Режим доступа: www1.eere.energy.gov/solar (дата обращения 30.08.2020).
  9. Статистическая база данных EIA [Электронный ресурс] // EIA. Режим доступа: http://www.eia.gov/beta/international/?fips=su (дата обращения 10.08.2020).
  10. Lazard  Levelized cost of energy analysis [Электронный ресурс] //  Lazard. Режим доступа: https://www.lazard.com/media/2392/lazard-s-levelized-cost-of-energy-analysis-90-key-findings.pdf (дата обращения: 19.08.2020).
  11. Renewables 2020 (2020), Global status report. Ren 21 Renewable Energy Policy Network for the 21st Century [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.ren21.net/wp-content/uploads/2019/05/gsr_2020_full_report_en.pdf (дата обращения 10.08.2020).

References

  1. Akimova V.V. Typology of the countries in terms of the helioenergetics devel-opment. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 5: Geografiya, 2015. No.4. P. 89–95.
  2. Akimova V. Solar energy production: specifics of its territorial structure and modern geographical trends // GEOGRAPHY, ENVIRONMENT, SUSTAINABILITY. 2018. Vol. 11, no. 3. P. 100–110.
  3. Jäger-Waldau A. PV status report 2019: Research, Solar Cell Production and Market Implementations of Photovoltaics, European Commission, Joint Re-search Centre, Institute for Energy and Transport, Italy, 2020. 85 p.
  4. Platzer M. U.S. Solar photovoltaic Manufacturing: Industry Trends, Global Competition, Federal Support. – Congressional Research Service (CRS), 2015. 31 p.
  5. Informational and analytical dataset IRENA [Online] // IRENA. Available at: https://www.irena.org/publications (accessed 10.08.2020).
  6. Informational and analytical dataset National Renewable Energy laboratory [Online] // NREL. Available at: https://www.nrel.gov/research/publications.html (accessed 10.08.2020).
  7. Informational and analytical dataset Photovoltaics report 2009-2019 [Online] // FraunhoferInstituteforSolarEnergy.Availableat: https://www.ise.fraunhofer.de/en/renewable-energy-data.html (accessed 10.08.2020).
  8. Official website of the Department of Energy of the USA [Online]. Available at: https://www.energy.gov/ (accessed 30.08.2020).
  9. Statistical dataset EIA [Online] // EIA. Available at: http://www.eia.gov/beta/international/?fips=su (accessed 10.08.2020).
  10. Lazard Levelized cost of energy analysis [Online] // Lazard. Available at: https://www.lazard.com/media/2392/lazard-s-levelized-cost-of-energy-analysis-90-key-findings.pdf (accessed: 19.08.2020).
  11. Renewables 2020 (2020), Global status report. Ren 21 Renewable Energy Policy Network for the 21st Century [Online]. Available at: https://www.ren21.net/wp-content/uploads/2019/05/gsr_2020_full_report_en.pdf (accessed 10.02.2019).