211service.com
Waarom goedkopere fotovoltaïsche zonne-energie de sleutel is tot het aanpakken van klimaatverandering
De snel dalende prijs van zonne-energie heeft onze manier van denken over schone energie veranderd. Maar het moet nog een stuk goedkoper.
30 juni 2021
Andrea Daquino
Eind 2007, minder dan 10 jaar na het bestaan van het bedrijf, kwam Google naar voren op het gebied van schone energie. Tot een fanfare van applaus op en neer Silicon Valley en ver daarbuiten, het verklaarde RE
Het zou maar al te gemakkelijk zijn om dit te zien als een erkenning van mislukking - grote tech die speelt in een arena waar ze niets van af wisten, met de overmoed waar Silicon Valley bekend om staat. Maar er was iets anders aan de hand. De verschuiving in de strategie van Google was een weerspiegeling van het groeiende succes van de zonne-sector . Google realiseerde zich dat zijn energie beter was gericht op het massaal opschalen van bestaande hernieuwbare technologieën die in prijs waren gedaald, in plaats van nieuwe uit te vinden.
Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van juli 2021
- Zie de rest van het nummer
- Abonneren
Hoewel Google de overstap van R&D naar implementatie heeft genageld, zet het waarschijnlijk nog steeds veel in op het opschalen van de verkeerde technologie. In het begin van de jaren 2010 leek de zonnerace op een hevige concurrentie tussen fotovoltaïsche zonne-energie (PV) en geconcentreerde zonne-energie op nutsschaal (CSP), die door de zon verwarmde vloeistoffen gebruikt om krachtturbines aan te drijven. Google investeerde al snel meer dan $ 1 miljard in een hele reeks duurzame energiebedrijven en nutsbedrijven, waaronder grote investeringen in CSP-outfits BrightSource Energy en eSolar. Een decennium later zien dergelijke keuzes er niet veelbelovend uit, aangezien ook CSP het heeft moeten missen van de aanhoudende snelle kostendalingen van PV.
Google is niet de enige die herhaaldelijk de prijsdaling van zonnecellen in de afgelopen decennia en de impact ervan op hoe we over schone energie denken, verkeerd inschat. De kosten van fotovoltaïsche zonne-energie zijn het afgelopen decennium ruwweg met een factor 10 gedaald, bovenop de al indrukwekkende kostendalingen tot dan toe, tot een totale daling van ongeveer een factor honderd sinds de Amerikaanse president Jimmy Carter de zonnepanelen op het Witte Huis onthulde in 1979. (Ronald Reagan haalde ze neer in 1986, tijdens zijn tweede termijn als president.)
Om het in perspectief te plaatsen, als benzine op dezelfde manier in prijs was gedaald ten opzichte van het niveau van 1979, zou het vandaag de dag centen per gallon kosten. Benzine is natuurlijk een handelsartikel en de prijzen fluctueren om een aantal technologische, economische en politieke redenen. De prijzen van zonnepanelen worden ook bepaald door al deze factoren, maar door de jaren heen heeft de technologie duidelijk gedomineerd. (Dit jaar zijn de prijzen voor zonne-PV-modules met ongeveer 18% gestegen vanwege een tijdelijke crisis in de toeleveringsketen van silicium.)
In zijn laatste jaarlijkse Wereld Energie Outlook , verklaarde het Internationaal Energieagentschap zonne-PV tot de goedkoopste bron van elektriciteit in de geschiedenis voor zonnige locaties met lage financieringskosten. Deze twee kwalificaties zijn belangrijk. Zon is duidelijk - zonne-energie zal altijd goedkoper zijn in Phoenix, Arizona, dan in New York City - maar het rapport concludeerde dat zonne-energie nu op veel plaatsen goedkoper is dan steenkool en aardgas.
Zonne-energie moet zo goedkoop zijn dat het financieel zinvol is om nieuwe zonnecapaciteit te bouwen en kolen- en gascentrales te sluiten die nog steeds geld verdienen voor hun eigenaren.
Financiering is de sleutel tot waarom dit waar is. Zonne-PV en andere hernieuwbare energiebronnen, zoals windenergie, hebben lage of bijna nul bedrijfskosten - initiële kosten zijn altijd de grote hindernis geweest en financiering is een belangrijke reden geweest waarom. Mede dankzij verschillende overheidsbeleidsmaatregelen zijn investeringen in zonne-energie de afgelopen tien jaar veel minder risicovol geworden, waardoor goedkoop geld is vrijgekomen.
Als gevolg hiervan is de inzet van zonne-PV snel toegenomen; het is nu de snelst groeiende bron van elektriciteit ter wereld, en dat zal nog geruime tijd duren. Het begint echter met een laag geïnstalleerd vermogen, ver achter op steenkool, gas, waterkracht, kernenergie, zelfs wind, die al langer goedkoop is. En daarin ligt een van de grootste problemen voor zon-PV. Het is misschien voor velen de goedkoopste vorm van elektriciteit, maar dat alleen maakt de overgang naar schone energie niet snel genoeg.
We hebben steeds meer technologische vooruitgang nodig. Waarom stoppen bij netpariteit, het punt waar het net zo goedkoop is om zonne-PV te bouwen en te exploiteren als om elektriciteit te leveren via fossiele energiebronnen? Waarom niet 10% goedkoper? Waarom zou u er niet naar streven om de kosten binnen tien jaar met nog een factor 10 te verlagen? Dergelijke dalingen zijn nodig omdat het heilige doel van netpariteit misleidend is - de echte vraag is op welk punt nutsbedrijven bestaande kolencentrales daadwerkelijk zullen verlaten en overschakelen op zonne-energie, in plaats van alleen te vermijden nieuwe kolencapaciteit toe te voegen. Zonne-energie moet zo goedkoop zijn dat het financieel zinvol is om nieuwe zonnecapaciteit te bouwen en kolen- en gascentrales te sluiten die nog steeds geld verdienen voor hun eigenaren.
Dat alles vraagt om beleid om zowel bestaande zonnetechnologie te stimuleren als R&D in nieuwe technologieën te ondersteunen. Het hele pakket omvat technologisch onderzoek, ontwikkeling, demonstratie, implementatie en verspreiding. Elke stap in deze keten verdient directe overheidssteun, waarbij in gedachten wordt gehouden dat het ook steeds duurder wordt naarmate men verder in de keten komt.
Hoe goedkoper te worden?
Om investeringen beter te optimaliseren om tot nog goedkopere zonne-energie te komen, is het de moeite waard om te begrijpen welke factoren de kosten van hernieuwbare energie de afgelopen decennia hebben verlaagd.
MIT energiesysteemwetenschapper Jessica Tranciko en haar groep vinden dat de dramatische daling van de kosten van zonnecellen in de loop van drie decennia grotendeels kan worden toegeschreven aan drie factoren: R&D die rechtstreeks leidt tot verbeteringen in de efficiëntie van de module (hoeveel van het zonlicht wordt omgezet in elektriciteit) en andere fundamentele technologische vooruitgang ; schaalvoordelen die worden toegeschreven aan de omvang van fabrieken voor zonnecellen en het toenemende volume van inputs zoals silicium; en verbeteringen bereikt door te leren door te doen.
Dat is allemaal niet zo verrassend, maar wat minder voor de hand ligt, is dat de relatieve bijdrage van elk sterk varieert in de tijd. Van 1980 tot 2000 was R&D verantwoordelijk voor ongeveer 60% van de kostendalingen, met schaalvoordelen van 20%, en leren door een verre derde te doen met ongeveer 5%; andere grotendeels niet-toewijsbare factoren zijn verantwoordelijk voor het saldo. Dat is logisch; het was een periode van indrukwekkende vooruitgang in de efficiëntie van zonnecellen, maar geen tijd van significante productie en implementatie. Sindsdien is de slinger van R&D en fundamentele technologische verbeteringen naar schaalvoordelen in de productie gegaan, die nu verantwoordelijk zijn voor meer dan 40% van de kostendalingen. Het is echter vermeldenswaard dat onderzoeksvooruitgang nog steeds verantwoordelijk is voor ongeveer 40% van de dalingen.
De les voor toekomstige investeringen die erop gericht zijn zonne-energie nog goedkoper te maken: er moet directe steun zijn voor alle drie, scheef in de richting van schaalvoordelen. De bevindingen van Trancek houden alleen rekening met de zonne-PV-module zelf. Dan blijven installatie, aansluiting op het net en andere factoren die samen de totale systeemkosten uitmaken, over. Dit zijn gebieden die waarschijnlijk zullen worden verbeterd naarmate technici en bedrijven meer ervaring krijgen. Hoewel de resultaten van subsidies voor het vergroten van zonne-PV-installaties op zijn best gemengd lijken, zijn beleidsmaatregelen zoals feed-in-tarieven, die gunstige langetermijncontracten bieden aan zonne-PV-producenten, en duurzame portfolio of normen voor schone energie, die kwantitatieve doelen stellen voor hernieuwbare energiebronnen, duidelijke resultaten laten zien bij het stimuleren van de algehele implementatie.
Geen gratis lunch
Ondanks de dalende prijs van zonne-energie, zal de overgang naar hernieuwbare energiebronnen nog steeds kostbaar zijn. De grote vraag is natuurlijk hoe duur in vergelijking met wat - klimaatverandering brengt ook kosten met zich mee. Goedkope zonne-energie wordt financieel nog aantrekkelijker voor ontwikkelaars als de sociale en milieukosten van koolstofemissies van fossiele brandstoffen in aanmerking worden genomen.
Veel hangt hier af van de sociale kosten van koolstof (SCC), een telling van de financiële schade die elke ton koolstofdioxide die tegenwoordig wordt uitgestoten aan de economie, de samenleving en het milieu veroorzaakt – en, bij uitbreiding, hoeveel elke ton CO2 uitgestoten moet kosten. Het is een getal dat veel zegt over de werkelijke kosten van steenkool en andere fossiele brandstoffen - en over de juiste ondersteuning voor zonne-PV en andere hernieuwbare energiebronnen.
Verwant verhaal
Hoe dalende zonnekosten de hoop op schone waterstof hebben doen hernieuwen Terwijl landen de harde wiskunde doen om hun klimaatdoelen te halen, lijkt groene waterstof steeds belangrijker te worden.De laatste Amerikaanse SCC , berekend door de Biden-administratie, schat het aantal op ongeveer $ 50 voor een ton CO2 die nu wordt uitgestoten. Maar dat is zeker een onderschatting. Sommigen berekenen dat de SCC meer dan $ 300 per ton CO2 bedraagt, nadat ze volledig rekening hebben gehouden met de toekomstige schade veroorzaakt door koolstofemissies en met de onzekerheden over klimaatverandering.
Welk getal u ook kiest, het betekent dat kolen, olie en aardgas veel duurder zullen zijn als u de volledige kosten van de uitstoot van broeikasgassen meerekent. Alleen dan zullen koolstofarme technologieën op hetzelfde speelveld komen als fossiele brandstoffen.
Een expliciete koolstofprijs via een belasting- of emissiehandelssysteem zou een van die stappen moeten zijn, maar daar mag het niet bij blijven. Om te beginnen bepalen ook de hernieuwbare-portfolio of de normen voor schone energie een prijs op koolstof. De huidige Amerikaanse normen voor duurzame portefeuilles op staatsniveau vertalen zich in equivalente koolstofprijzen van ongeveer $ 60 tot $ 300 per ton CO2, ruim binnen het bereik van recente SCC-schattingen. EEN federale norm voor schone elektriciteit , onderdeel van het voorgestelde Amerikaanse banenplan van de Biden-regering, zou in een vergelijkbaar bereik kunnen liggen en zou op dezelfde manier te rechtvaardigen zijn op basis van bijgewerkte SCC-bereiken.
Zo'n federale norm voor schone elektriciteit zou een echte zegen zijn voor zonne-PV en andere hernieuwbare energiebronnen, maar het klimaatbeleid mag niet eindigen met de prijsstelling van koolstof. Het moet ook directe subsidies voor inzet en steun voor O&O omvatten.
De meest productieve beleidsvolgorde kan ongeveer als volgt gaan: eerst de kosten van hernieuwbare energie verlagen om een economisch levensvatbaar alternatief voor koolstofrijke brandstoffen te creëren, en dan koolstof prijzen via een directe prijs, een schone elektriciteitsstandaard of iets dergelijks. De combinatie van beide moet dan leiden tot een snelle inzet van hernieuwbare energiebronnen op grote schaal. In veel opzichten is dat precies wat er is gebeurd, en het wijst op de duidelijke noodzaak voor de regering-Biden en anderen om aan te dringen op een prijs op koolstof in welke vorm dan ook.
Maar als veel goedkopere fotovoltaïsche zonne-energie het doel is, zal het ook van cruciaal belang zijn om O&O te verhogen om verdere verbeteringen in de efficiëntie van zonnecellen te stimuleren en om productieverbeteringen te vinden die nog grotere besparingen mogelijk maken. En het is essentieel om de wetenschappelijke grenzen te blijven verkennen op zoek naar andere zonnematerialen die ooit nog efficiënter en goedkoper zouden kunnen zijn.
Zon-PV is goedkoop, maar niet gratis. De prijs betalen om het steeds goedkoper te maken, zal de kosten zeker waard zijn.
Gernot Wagner doceert klimaateconomie aan de New York University. Hij is de auteur van de aanstaande Geo-engineering: de gok.