211service.com
Hvorfor billigere solcelleanlegg er nøkkelen til å håndtere klimaendringer
Den raskt fallende prisen på solenergi har endret måten vi tenker på ren energi. Men det må fortsatt bli mye billigere.
30. juni 2021
Andrea Daquino
På slutten av 2007, mindre enn 10 år etter selskapets eksistens, kom Google ut med å svinge på ren energifronten. Til en fanfare av hyllest opp og ned Silicon Valley og langt utover, det erklært RE
Det ville være altfor lett å se dette som en innrømmelse av fiasko – storteknologi som spiller på en arena den ikke visste noe om, med hybrisen som Silicon Valley er kjent for. Men noe annet var på gang. Googles skifte i strategi var en refleksjon av den økende suksessen til solenergisektoren . Google innså at energien deres var bedre rettet mot å massivt oppskalere eksisterende fornybare teknologier som hadde falt i pris, i stedet for å finne opp nye.
Denne historien var en del av juli 2021-utgaven vår
- Se resten av saken
- Abonnere
Mens Google klarte overgangen fra FoU til utrulling, satser det fortsatt stort på å skalere opp feil teknologi. På begynnelsen av 2010-tallet så solløpet ut som en tett konkurranse mellom solcelleanlegg (PV) og verktøyskala konsentrert solenergi (CSP), som bruker solvarmede væsker til å drive kraftturbiner. Google investerte raskt mer enn 1 milliard dollar i en rekke fornybare selskaper og verktøy, inkludert store investeringer i CSP-antrekkene BrightSource Energy og eSolar. Et tiår senere ser slike valg ikke lovende ut, ettersom også CSP har tapt på PVs fortsatte raske kostnadsnedganger.
Google er ikke alene om gjentatte ganger å feilvurdere den fallende prisen på solceller de siste tiårene og dens innvirkning på hvordan vi tenker om ren energi. Solar PV-kostnadene falt omtrent med en faktor 10 det siste tiåret, på toppen av allerede imponerende kostnadsnedganger frem til det punktet, for en total nedgang på rundt en faktor hundre siden USAs president Jimmy Carter avduket solcellepaneler i Det hvite hus i 1979. (Ronald Reagan tok dem ned i 1986, under sin andre periode som president.)
For å sette det i perspektiv, hvis bensin på samme måte hadde falt i pris fra 1979-nivåer, ville det kostet en gallon i dag. Bensin er selvfølgelig en vare, med priser som svinger av en rekke teknologiske, økonomiske og politiske årsaker. Solcelle-PV-priser er også drevet av alle disse faktorene, men gjennom årene har teknologien klart dominert. (I år har prisene på solcellepaneler økt med rundt 18 % på grunn av en midlertidig krise i silisiumforsyningskjeden.)
I sin siste årlige World Energy Outlook , erklærte det internasjonale energibyrået solenergi som den billigste strømkilden i historien for solfylte områder med lave finansieringskostnader. Disse to kvalifikasjonene er viktige. Solen er åpenbar - solenergi kommer alltid til å være billigere i Phoenix, Arizona enn i New York City - men rapporten konkluderte med at solenergi nå er billigere enn kull og naturgass mange steder.
Solenergi må være så billig at det er økonomisk fornuftig å bygge ny solenergikapasitet og lukke kull- og gassanlegg som fortsatt tjener penger til eierne.
Finansiering er nøkkelen til hvorfor dette er sant. Solar PV og andre fornybare energikilder som vind har lave eller nær null driftsutgifter – forhåndskostnader har alltid vært det store hinderet, og finansiering har vært en stor grunn til hvorfor. Delvis takket være ulike statlige politikker, har solenergiinvesteringer blitt mye mindre risikable i løpet av det siste tiåret eller så, noe som har frigjort billige penger.
Som et resultat har utplasseringen av solcellepaneler økt raskt; det er nå den raskest voksende kilden til elektrisitet globalt, og tallene vil være det i en stund fremover. Det starter fra en lav base av installert kapasitet, men langt bak kull, gass, vannkraft, kjernekraft – til og med vind, som har vært billig i lengre tid. Og der ligger et av de største problemene for solenergi. Det kan være den billigste formen for elektrisitet for mange, men det i seg selv gjør ikke overgangen til ren energi på langt nær rask nok.
Vi trenger stadig flere teknologiske fremskritt. Hvorfor stoppe ved nettparitet, punktet der det er like billig å bygge og drive solcellepanel som å levere elektrisitet via fossile energikilder? Hvorfor ikke 10% billigere? Hvorfor ikke forsøke å kutte kostnadene med en faktor på 10 i løpet av et tiår? Slike fall er nødvendig fordi det hellige nettparitetsmålet er misvisende - det virkelige spørsmålet er på hvilket tidspunkt verktøy faktisk vil forlate eksisterende kullanlegg og gå over til solenergi, i stedet for bare å unngå å legge til ny kullkapasitet. Solenergi må være så billig at det er økonomisk fornuftig å bygge ny solenergikapasitet og lukke kull- og gassanlegg som fortsatt tjener penger til eierne.
Alt som krever politikk for å både presse eksisterende solenergiteknologi og støtte FoU innen nye teknologier. Hele pakken inkluderer teknologiforskning, utvikling, demonstrasjon, distribusjon og spredning. Hvert trinn i denne kjeden fortjener direkte statlig støtte, med tanke på at det også blir stadig dyrere jo lenger ned i kjeden man beveger seg.
Hvordan bli billigere
For bedre å optimalisere investeringer for å få enda billigere solenergi, er det verdt å forstå hvilke faktorer som har drevet ned kostnadene for fornybar kraft de siste tiårene.
MIT energisystemforsker Jessika Trancik og gruppen hennes finner at de dramatiske kostnadsnedgangene for solceller i løpet av tre tiår i stor grad kan tilskrives tre faktorer: FoU som fører direkte til forbedringer i moduleffektivitet (hvor mye av sollyset som omdannes til elektrisitet) og andre grunnleggende teknologiske fremskritt ; stordriftsfordeler som tilskrives størrelsen på solcelleproduksjonsanlegg og det økende volumet av input som silisium; og forbedringer oppnådd gjennom learning by doing.
Ikke noe av det er for overraskende, men det som er mindre åpenbart er at det relative bidraget til hver enkelt varierer sterkt over tid. Fra 1980 til 2000 utgjorde FoU rundt 60 % av kostnadsreduksjonene, med stordriftsfordeler på 20 %, og læring ved å gjøre en fjern tredjedel på rundt 5 %; andre faktorer som stort sett ikke kan henføres til balansen. Det gir mening; det var en periode med imponerende fremskritt i effektiviteten til solceller, men ikke en tid med betydelig produksjon og utplassering. Siden den gang har pendelen svingt fra FoU og grunnleggende teknologiske forbedringer mot stordriftsfordeler i produksjonen, og står nå for over 40 % av kostnadsreduksjonene. Det er imidlertid verdt å merke seg at forskningsfremskritt fortsatt står for rundt 40 % av nedgangene.
Lærdommen for fremtidige investeringer som tar sikte på å gjøre solenergi enda billigere: det bør være direkte støtte for alle tre, skjevt mot stordriftsfordeler. Tranciks funn tar kun i betraktning selve solcellemodulen. Det gjenstår fortsatt installasjon, tilkobling til nettet og andre faktorer som utgjør de totale systemkostnadene. Dette er områder som sannsynligvis vil bli forbedret etter hvert som teknikere og bedrifter blir mer erfarne. Mens resultatene av subsidier for å øke solcelleinstallasjoner ser ut til å være blandede i beste fall, politikk som feed-in tariffer, som tilbyr gunstige langsiktige kontrakter til solcelleprodusenter, og fornybar portefølje eller ren energistandarder, som setter kvantitetsmål for fornybare energikilder, viser klare resultater når det gjelder å drive den generelle distribusjonen.
Ingen gratis lunsj
Til tross for fallende pris på solenergi, vil overgangen til fornybar energi fortsatt være kostbar. Det store spørsmålet er selvfølgelig hvor dyrt sammenlignet med hva – klimaendringer kommer også med kostnader. Billig solenergi blir enda mer økonomisk attraktivt for utviklere hvis de sosiale og miljømessige kostnadene ved karbonutslipp fra fossilt brensel vurderes.
Mye her avhenger av de sosiale kostnadene ved karbon (SCC), en oversikt over den økonomiske skaden hvert tonn karbondioksid som slippes ut i dag forårsaker økonomien, samfunnet og miljøet – og i forlengelsen av hvor mye hvert tonn CO2 slippes ut skal koste. Det er et tall som sier mye om den sanne kostnaden for kull og annet fossilt brensel - og om passende støtte for solenergi og andre fornybare energikilder.
Relatert historie
Hvordan fallende solkostnader har fornyet håp om rent hydrogen Etter hvert som nasjoner gjør den harde regnestykket om hvordan de skal nå sine klimamål, fremstår grønt hydrogen i økende grad som viktig.De siste amerikanske SCC , beregnet av Biden-administrasjonen, setter tallet til rundt $50 for et tonn CO2 som slippes ut nå. Men det er sikkert en undervurdering. Noen beregner SCC til å gå over 300 dollar per tonn CO2, etter å ha gjort fullstendig rede for fremtidige skader forårsaket av karbonutslipp og for usikkerheten rundt klimaendringer.
Uansett hvilket tall du setter deg på, betyr det at kull, olje og naturgass vil bli langt dyrere hvis du tar hensyn til hele kostnadene ved klimagassutslipp. Først da vil lavkarbonteknologi være på samme vilkår som fossilt brensel.
En eksplisitt karbonpris via et avgifts- eller kvotehandelssystem bør være blant disse trinnene – men det burde ikke stoppe der. For det første, fornybar portefølje eller ren energistandarder også etablere en pris på karbon. Gjeldende amerikanske standarder for fornybar portefølje på delstatsnivå gir tilsvarende karbonpriser på rundt $60 til $300 per tonn CO2, godt innenfor rekkevidden av nylige SCC-estimater. EN føderal ren elektrisitetsstandard , som er en del av Biden-administrasjonens foreslåtte amerikanske jobbplan, kan være i et lignende område og vil være like forsvarlig på grunnlag av oppdaterte SCC-områder.
En slik føderal ren elektrisitetsstandard ville være en virkelig velsignelse for solenergi og andre fornybare energikilder, men klimapolitikken må ikke ende med å prise karbon. Det må også inkludere direkte subsidier for distribusjon og støtte til FoU.
Den mest produktive politiske sekvensen kan gå omtrent slik: først redusere kostnadene for fornybar energi for å skape et økonomisk levedyktig alternativ til høykarbondrivstoff, deretter prise karbon via en direkte pris, en ren elektrisitetsstandard eller noe lignende. Kombinasjonen av de to bør da føre til rask distribusjon av fornybar energi i stor skala. På mange måter er det nettopp det som har skjedd, og det peker på det klare behovet for Biden-administrasjonen og andre for å presse på for en pris på karbon uansett hvilken form det måtte skje.
Men hvis langt billigere solcelle-PV er målet, vil det også være avgjørende å øke FoU for å drive ytterligere forbedringer i effektiviteten til solceller og finne fremskritt i produksjonen som vil tillate enda større besparelser. Og det er viktig å fortsette å utforske de vitenskapelige grensene på jakt etter andre solenergimaterialer som en dag kan bli enda mer effektive og billigere.
Solar PV er billig, men det er ikke gratis. Å betale prisen for å gjøre det stadig billigere vil være vel verdt prisen.
Gernot Wagner underviser i klimaøkonomi ved New York University. Han er forfatteren av det kommende Geoengineering: The Gamble.