Тезисно
• Переход на “зеленый” часто обходится дороже, чем ожидают политики.
• Затраты на возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая, снижаются с развитием технологий.
• Атомная энергетика и природный газ имеют разные затраты и эффективность в зависимости от времени суток.
• Солнечные панели и ветряные турбины могут быть менее выгодными, чем кажется на первый взгляд.
• Увеличение пропускной способности сети по передаче и хранению электроэнергии может решить проблемы.
• Истинные затраты на возобновляемые источники энергии больше, чем кажется на первый взгляд.
Это имеет значение, когда производится электричество. Баррель нефти может оставаться баррелем нефти независимо от того, закачивается ли она в полдень или в полночь, но мегаватт-час ( мвт· ч) электроэнергии стоит гораздо меньше, когда вы спите, чем в середине дня или даже в моменты, когда все решают вскипятить чайник. Сложность хранения электроэнергии делает ее экономику необычной: это вопрос не только «сколько», но и «когда».
В то же время, если есть что-то, что все знают о возобновляемых источниках энергии, так это то, что они дешевеют. Каждый год, по крайней мере, так гласит история, стоимость ветровой и солнечной энергии падает, поскольку мир улучшает свои возможности по использованию природных ресурсов. По данным Американского управления энергетической информации ( eia ), официального агентства, в 2014 году приведенная стоимость морской ветроэнергетики (показатель для сравнения различных методов производства электроэнергии) составляла около 200 долларов за мвт -ч; к 2023 году он упал до 127 долларов США без учета субсидий. Тем не менее, отрасль испытывает трудности. По данным службы новостей Bloomberg, губернаторы шести штатов недавно умоляли Джо Байдена вмешаться и сохранить продюсерам жизнь. В Великобритании последний ежегодный аукцион морской ветроэнергетики вообще не привлек ни одного предложения.
Чтобы понять, что происходит, рассмотрим приведенную стоимость энергии более подробно. Покончите также с солнцем и ветром и вернитесь в мир, где выбор — газ, уголь или ядерная энергия. Они различаются как по постоянным, так и по переменным издержкам. Затраты на атомную электростанцию в основном фиксированы: после ее постройки произвести еще одну единицу электроэнергии будет недорого. На газовых установках ситуация противоположная: большую часть затрат составляет топливо, и поэтому они являются переменными.
Нормированные затраты означают, что эти постоянные и переменные затраты на протяжении всего срока службы установки взвешиваются по ожидаемому количеству ватт-часов, которые будет производить установка. Это дает сопоставимую меру. По данным eia , приведенная стоимость атомной энергетики составляет 91 доллар за мвт ·ч. Природный газ стоит 43 доллара. Сравните это с ожиданиями относительно цен на электроэнергию, и вы поймете, стоит ли строить новую электростанцию.
Однако эти затраты варьируются в зависимости от того, как часто источник производит энергию. Атомная электростанция будет самой дешевой, если она будет работать постоянно, поскольку высокие первоначальные затраты позволят обеспечить большую производительность. Газ с низкими постоянными затратами и высокими переменными затратами имеет меньший эффект масштаба. Уголь находится где-то между ними. Если рассматривать исключительно с финансовой точки зрения, оптимальный баланс электроэнергии состоит в том, чтобы ядерная энергия покрывала «базовую нагрузку» или минимальный уровень спроса, уголь — для «средней нагрузки» и, наконец, природный газ — для «пиковой нагрузки», когда спрос является самым высоким. Добавьте цену на выбросы углерода, и уголь будет заменен природным газом, который менее грязен, как это произошло в Европе за последние несколько десятилетий.
К сожалению, эта динамика нарушается возобновляемыми источниками энергии, которые обеспечивают электроэнергию в зависимости от погоды и часто требуют, чтобы остальная часть энергетической системы обеспечивала их работу. Газ, с его низкими постоянными, но высокими переменными издержками, может сделать это легко. Ядерная энергия с высокими постоянными и низкими переменными затратами становится намного дороже. Строить атомную электростанцию, которая будет работать только в безветренные часы, обходится дорого.
Таким образом, солнечные панели и ветряные турбины сами по себе менее выгодны, чем может показаться. Если они не могут надежно производить электроэнергию, когда она необходима, то их генерирующая мощность не так ценна, как мощность обычной электростанции. Чтобы по-настоящему сравнить эти два показателя, необходимо измерить не только стоимость производства каждого мегаватт-часа, но и ценность этого конкретного часа.
На идеализированном рынке, где цены обновляются ежесекундно и географически от узла к узлу сети, относительную выгоду от любого источника энергии можно было бы легко вычислить: она будет зависеть от «скорости захвата». Это разница между рыночной ценой, которую получает источник, и средней ценой на электроэнергию за определенный период. Цены должны быть выше, когда людям больше всего нужна электроэнергия, что увеличивает коэффициент захвата источников, которые производят электроэнергию в это время. К счастью для возобновляемых источников энергии, это обычно происходит в дневное время, когда солнечная энергия полезна, или в холодные ветреные месяцы. Но по мере того, как все больше возобновляемых источников энергии присоединяются к сети, уровень улавливания будет падать, поскольку обилие солнечных панелей означает, что в солнечную погоду цены на электроэнергию очень низкие или даже отрицательные.
Если принять во внимание эти затраты, измеренные агентством eia в Америке, то можно увидеть, что большинство возобновляемых источников энергии выглядят менее конкурентоспособными: стоимость солнечной энергии в 23 доллара за мвт -ч падает ниже средней нормы улавливания выработанной электроэнергии в 20 долларов. Это все еще достаточно хорошо, чтобы превзойти все, кроме берегового ветра, геотермальной энергии и добавления в сеть дополнительных аккумуляторов. Морская ветроэнергетика, напротив, выглядит совершенно неконкурентоспособной: коэффициент улавливания электроэнергии при ее использовании составляет около 30 долларов США по сравнению со стоимостью 100 долларов США за МВт·ч — только атомная энергия и уголь имеют более низкие коэффициенты. Добавьте к этому растущие затраты из-за более высоких процентных ставок и нарушения цепочек поставок, и неудивительно, что многие поставщики морской ветроэнергетики испытывают трудности.
Шотландская власть
Большинство рынков электроэнергии не идеальны. Цены не отражают истинную ценность времени и места, а это означает, что они не являются идеальным показателем того, сколько обществу нужно каждого мвт- ч электроэнергии. Посмотрите на Британию. Оптовые цены на электроэнергию устанавливаются для получасовых блоков, что должно означать, что ценообразование даст хорошее представление о том, производятся ли возобновляемые источники энергии в неподходящее время суток. Но цена на всю страну одна. Большая часть наземной ветровой энергии находится в Шотландии, поскольку в Англии до недавнего времени действовал де-факто запрет на строительство таких ветряных электростанций, хотя большая часть спроса на электроэнергию приходится на юг Англии. Отсутствие мощностей в сети для подачи электроэнергии на юг означает, что управляющий сетью платит за отключение ветряных турбин Шотландии, в то время как в Англии работают газовые электростанции.
В конечном итоге увеличение мощности сети по перераспределению и хранению электроэнергии решит такие проблемы. Но на данный момент сравнение затрат с коэффициентом улавливания не даст точного представления об относительных выгодах от строительства большего количества ветровых электростанций в Шотландии. Реальная стоимость возобновляемой энергии выше, чем кажется.