Тъмната страна на слънчевата енергия
Рециклирането на апаратури за възобновяема енергия е заплашително мероприятие
Пазарът свързан със слънчевата енергия е бързо развиващ се, което трябва да е добра новина за околната среда. За съжаление обаче има една уловка. Процентът на подмяна на слънчевите панели е по-бърз от очакваното и предвид настоящите много високи разходи за рециклиране, има реална опасност всички използвани панели да отидат направо на бунището (заедно с еднакво трудните за рециклиране вятърни турбини). Регулаторите и играчите в индустрията трябва да започнат да подобряват икономиката и мащаба на възможностите за рециклиране, преди да удари лавината от слънчеви панели.
Времето е слънчево за слънчевата енергия
В САЩ ръстът при домашните инсталации на слънчеви панели се е възстановил напълно от спада след избухването на Covid, като анализаторите прогнозират повече от 19 гигавата общ инсталиран капацитет, в сравнение с 13 гигавата в края на 2019 г. През следващите 10 години този брой може да се удвои, според данни от индустриални проучвания. При това дори не се взема предвид по-нататъшното въздействие на възможните нови регулации и стимули, въведени от приятелската на зелените администрация на Байдън.
Устойчивостта на соларите в пандемията се дължи до голяма степен на данъчния кредит за слънчеви инвестиции, който покрива 26% от свързаните със слънчевата енергия разходи за всички битови и търговски клиенти (малко по-малко от 30% през 2006-2019 г.). След 2023 г. данъчният кредит ще намалее до постоянни 10% за търговски инсталатори и ще изчезне напълно за купувачите на жилища. Следователно продажбите на слънчева енергия вероятно ще се увеличат през следващите месеци, тъй като купувачите се надпреварват да печелят, докато все още могат.
Данъчните субсидии не са единствената причина за слънчевия взрив. Ефективността на преобразуване на панелите се е подобрявала с до 0,5% всяка година през последните 10 години, дори когато производствените разходи (и по този начин цените) рязко спаднаха, благодарение на няколко вълни от производствени иновации, движени предимно от доминиращи в индустрията китайски производители на панели . За крайния потребител това представлява далеч по-ниски първоначални разходи на киловат генерирана енергия.
Всичко това е страхотна новина не само за индустрията, но и за всеки, който признава необходимостта от преминаване от изкопаеми горива към възобновяема енергия в името на бъдещето на нашата планета. Но има важно предупреждение, за което много малко се говори.
Панели, панели навсякъде
Икономическите стимули бързо биват съгласувани, за да насърчат клиентите да обменят съществуващите си панели за по-нови, по-евтини и по-ефективни модели. В индустрия, където решенията за кръговост, като рециклирането, остават крайно неадекватни, големият обем на изхвърлените панели скоро ще създаде риск изразен в екзистенциално вредни размери.
Разбира се, това не е историята, която човек получава от официални източници от индустрията и правителството. Официалните прогнози на Международната агенция за възобновяема енергия (IRENA) твърдят, че „големи количества годишни отпадъци се очакват до началото на 2030 г.“ и могат да достигнат общо 78 милиона тона до 2050 г. Това несъмнено е зашеметяващо количество. Но с толкова години за подготовка, това описва възможност за милиарди долари за повторно улавяне на ценни материали, а не страшна заплаха.
Заплахата е скрита от факта, че прогнозите на IRENA се основават на предположението, че клиентите ще използват панелите си през целия им 30-годишен жизнен цикъл. Те не си дават сметка за възможността за широко разпространена ранна подмяна.
Проучване с използване на реални щатски данни, моделира стимулите, засягащи решенията на потребителите дали да заменят своите панели, при различни сценарии. Предполага се, че три променливи са особено значими при определяне на решенията за замяна: цена на инсталация, процент на компенсация (т.е. текущата ставка за слънчева енергия, продавана към мрежата) и ефективност на модула. Ако цената на инсталиране е достатъчно ниска, а ефективността и процентът на компенсация са достатъчно високи, се предполага, че рационалните потребители ще направят промяна, независимо дали съществуващите им панели са живели цели 30 години.
Като пример, хипотетичен потребител (наречете я „г-жа Браун“), живееща в Калифорния, която инсталира слънчеви панели в дома си през 2011 г. Теоретично тя може да запази панелите на място в продължение на 30 години, т.е. до 2041 г. като по време на инсталиране общата цена е била 40 800 долара, 30% от които са били приспаднати от данъци благодарение на данъчния кредит за слънчеви инвестиции. През 2011 г. г-жа Браун може да очаква да генерира 12 000 киловата енергия чрез слънчевите си панели или електричество на стойност приблизително 2100 долара. Всяка следваща година ефективността на нейния панел намалява с приблизително един процент поради остаряване на модула.
Сега си представете, че през 2026 г., по средата на жизнения цикъл на оборудването си, г-жа Браун започва отново да разглежда своите слънчеви опции. Тя е чувала, че панелите от последно поколение са по-евтини и по-ефективни – и когато си прави домашната работа, тя открива, че това е в голяма степен така. Изхождайки от текущите прогнози, г-жа Браун от 2026 г. ще открие, че разходите, свързани със закупуването и инсталирането на слънчеви панели, са паднали със 70% в сравнение с 2011 г.
Освен това панелите от ново поколение ще дадат 2800 долара годишен приход, 700 долара повече от съществуващата й инсталация, когато е била нова. Най – общо казано, надграждането на нейните панели сега, вместо да чака още 15 години, ще увеличи (нетната настояща стойност) NPV на нейната соларна платформа с повече от 3000 долара в сравнение с 2011 г. Ако г-жа Браун е рационален играч, тя ще избере ранна замяна. И, ако беше особено проницателна по отношение на парите, тя щеше да вземе това решение дори по-рано – изчисленията за сценария на г-жа Браун показват, че заместващата NPV изпреварва тази на задържането на стария панел още в 2021 г.
Ако настъпят ранни замени, както е предвидено от статистическия модел, те могат да произведат 50 пъти повече отпадъци само за четири години, отколкото IRENA очаква. Тази цифра се изразява в около 315 000 метрични тона отпадъци, въз основа на предвидени 90 тона за съотношение тегло/мощност на MW. Колкото и да са тревожни, тези статистически данни може да не отразяват напълно кризата, тъй като анализа е ограничен само до жилищни инсталации. С добавени търговски и промишлени панели към картината, мащабът на подмяната може да бъде много, много по-голям.
Високата цена на слънчевия боклук
Настоящият кръгов капацитет на индустрията е ужасно неподготвен за потопа от отпадъци, който вероятно ще дойде. Финансовият стимул за инвестиране в рециклиране никога не е бил много силен в слънчевата енергия. Докато панелите съдържат малки количества ценни материали като сребро, те са съставени предимно от стъкло, материал с изключително ниска стойност. Дългият живот на слънчевите панели също служи за демотивиране на иновациите в тази област.
В резултат на това бумът на производството на слънчева енергия остави инфраструктурата за рециклиране потънала в прах. За да дадем известна индикация, First Solar е единственият производител на панели в САЩ, за когото е известно, че има действаща инициатива за рециклиране, която се отнася само за собствените продукти на компанията с глобален капацитет от два милиона панели годишно. С настоящия капацитет цената на рециклирането е около 20-30 долара на един панел. Изпращането на същия панел в сметище би струвало само $1-2.
Преките разходи за рециклиране обаче са само част от бремето в края на жизнения цикъл. Панелите са деликатни, обемисти части от оборудване, обикновено инсталирани на покриви в жилищен контекст. Необходим е специализиран труд за отделянето и отстраняването им, за да не се разбият на парчета, преди да стигнат до камиона. Освен това някои правителства могат да класифицират слънчевите панели като опасен отпадък поради малките количества тежки метали (кадмий, олово и др.), които съдържат. Тази класификация носи със себе си поредица от скъпи ограничения — опасните отпадъци могат да се транспортират само в определени часове, по избрани маршрути и т.н.
Съвкупността от тези непредвидени разходи може да смаже конкурентоспособността на индустрията. Ако се очертаят бъдещите инсталации според кривата на логистичен растеж, ограничена до 700 GW до 2050 г. (прогнозният таван на NREL за жилищния пазар в САЩ) заедно с кривата на ранна подмяна, се вижда обема на отпадъците, надхвърлящ този на новите инсталации до 2031 г. През 2035 г., изхвърлените панели ще надвишават новите продадени единици 2,56 пъти. От своя страна това би катапултирало LCOE (мярка за общата цена на актива, произвеждащ енергия през целия му живот) до четири пъти текущата прогноза. Икономиката на слънчевата енергия, толкова ярко изглеждаща от гледна точка на 2021 г., ще потъмнее бързо, когато индустрията потъва под тежестта на собствения си боклук.
Кой плаща сметката?
Почти сигурно ще бъде, че регулаторите ще трябва да решат кой ще поеме разходите за почистване. Тъй като отпадъците от първата вълна от ранни подмяна се натрупват през следващите няколко години, правителството на САЩ, като се започне от щатите, но със сигурност ще ескалира до федерално ниво, ще въведе законодателство за рециклиране на слънчеви панели. Вероятно бъдещите регулации в САЩ ще следват модела на Директивата за WEEE на Европейския съюз, правна рамка за рециклиране и изхвърляне на електронни отпадъци в държавите-членки на ЕС. Щатите, които са приели законодателство за рециклиране на електроника, най-вече се придържат към модела WEEE. (Директивата беше изменена през 2014 г., за да включва слънчеви панели.) В ЕС отговорностите за рециклиране на минали (исторически) отпадъци са разпределени между производителите въз основа на текущия пазарен дял.
Първа стъпка за предотвратяване на бедствието може да бъде производителите на слънчеви панели да започнат незабавно да лобират за подобно законодателство в Съединените щати, вместо да чакат слънчевите панели да започнат да задръстват сметищата. Според опита в изготвянето и прилагането на преразглеждането на оригиналната WEEE директива в края на 2000-те, става ясно, че едно от най-големите предизвикателства в тези ранни години е било възлагането на отговорност за огромното количество натрупани отпадъци, генерирани от компании, които вече не се занимават с електроника (така че наречени отпадъци сираци).
В случая със слънчевата енергия проблемът става още по-остър от новите правила на Пекин, които премахват субсидиите за производителите на слънчеви панели, като същевременно увеличават задължителното конкурентно наддаване за нови слънчеви проекти. В индустрия, доминирана от китайски играчи, това увеличава фактора на несигурност. С намалена подкрепа от централното правителство е възможно някои китайски производители да изпаднат от пазара. Една от причините за налагане на законодателството сега, а не по-късно, е да се гарантира, че отговорността за рециклирането на предстоящата първа вълна от отпадъци се споделя справедливо от производителите на съответното оборудване. Ако законодателството дойде твърде късно, останалите играчи може да бъдат принудени да се справят със скъпата каша, която някогашните китайски производители оставят след себе си.
Но на първо място, необходимият капацитет за рециклиране на слънчеви панели трябва да бъде изграден, като част от цялостна инфраструктура в края на жизнения цикъл, включваща също деинсталиране, транспортиране и (междувременно) подходящи съоръжения за съхранение на слънчеви отпадъци. Ако дори и най-оптимистичните от прогнозите за ранна подмяна са точни, може да няма достатъчно време компаниите да постигнат това сами. Държавните субсидии вероятно са единственият начин за бързо развитие на капацитет, съизмерим с големината на задаващия се проблем с отпадъците. Корпоративните лобисти могат да аргументират убедително правителствена намеса, съсредоточена върху идеята, че отпадъците са отрицателен външен ефект от бързите иновации, необходими за широкото приемане на нови енергийни технологии като слънчевата. Следователно разходите за създаване на инфраструктура за слънчева енергия в края на жизнения цикъл са неизбежна част от пакета за научноизследователска и развойна дейност, който върви заедно с подкрепата за зелена енергия.
Нищо от това не трябва да поражда сериозни съмнения относно бъдещето или необходимостта от възобновяеми източници. Науката е безспорна: продължаващо разчитане на изкопаеми горива до степента, която е в момента, ще завещае една повредена, ако не и умираща планета на бъдещите поколения. В сравнение с всичко, което може да се спечели или загуби, четирите десетилетия или колкото това вероятно ще отнеме, за да се стабилизира икономиката на слънчевата енергия до степен, че потребителите няма да се чувстват принудени да съкратят жизнения цикъл на своите панели, изглежда определено малък. Но тази възвишена цел в действителност не прави преминаването към възобновяема енергия по-лесно. От всички сектори устойчивата технология най-малко може да си позволи да бъде недалновидна по отношение на отпадъците, които създава. Стратегията за навлизане в кръговата икономика е абсолютно необходима и, колкото по-рано, толкова по-добре.
Източник: HarvardBusinessReview
