Выбросы парниковых газов солнечной энергетики в разы ниже газовых и угольных электростанций

18.12.2020

Солнечная энергетика является крупнейшим сектором мировой электроэнергетики по размерам ежегодных инвестиций и вводимых мощностей. В 2019 году в мире было введено в строй почти 115 ГВт фотоэлектрических станций, а установленная мощность мировой солнечной энергетики достигла 629 ГВт (данные из доклада “Snapshot of Global PV Markets 2020” от IEA PVPS). Несмотря на тяжелые условия глобальной пандемии COVID-19, в текущем году в мире будет продано больше фотоэлектрических панелей, чем в прошлом, и прирост солнечной энергетики очевидно превысит 100 ГВт.

Все экономические и экологические аспекты деятельности солнечной энергетики основательно изучены. Тем не менее, до сих пор то и дело воспроизводятся старые мифы. (Напомним, миф - это «оторванное от действительности изложение каких-либо событий, фактов, основанное на их некритическом, ошибочном истолковании» - определение Энциклопедического словаря).

Таким оторванным от действительности толкованием является миф о больших объёмах выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла солнечных электростанций. Он был популярен лет 15 назад, когда стоимость солнечной энергии была чрезвычайно высока и исследователи могли предполагать, что она отчасти является следствием высокой энергоемкости, которая, в свою очередь, обусловливает высокий уровень выбросов.

Сегодня, когда солнечная энергетика производит самую дешевую электроэнергию во многих регионах мира, интерес к изучению выбросов солнечной энергетики спал, поскольку стала очевидной энергетическая (как и экономическая) эффективность отрасли. Кроме того, в мире идут процессы декарбонизации, снижения удельных выбросов при выработке электроэнергии, которая, в том числе используется в производстве компонентов солнечных электростанций. В сумме всё это обусловливает крайне незначительный объём выбросов солнечных энергетики.

В мире опубликованы сотни, если не тысячи с работ с подсчётом выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла фотоэлектрических станций.

Да, разумеется, выработка солнечной электроэнергии с помощью фотоэлектрических панелей непосредственно не приводит к выбросам. Но процессы производства компонентов, обслуживания электростанций, а также вывода из эксплуатации могут сопровождаться эмиссией парниковых газов. Именно поэтому в науке принято оценивать жизненный цикл объектов, а не только стадию эксплуатации.

Что входит в жизненный цикл объекта фотоэлектрической солнечной генерации? Всё. От добычи сырья до утилизации «останков». Программа по фотовольтаике Международного энергетического агентства (IEA PVPS) недавно опубликовала обновленные методические рекомендации (см. 3.2.3. System boundaries).

В многочисленных опубликованных в мире научных работах представлены подсчёты удельного углеродного следа ветровых электростанций и их сравнения с другими технологиями генерации (речь идёт об удельных - на вырабатываемый киловатт-час - выбросах парниковых газов в СО2 эквиваленте в течение всего жизненного цикла объектов, включая добычу сырья, производство и утилизацию оборудования – life-cycle GHG emissions).

Колоссальную работу по обобщению этих научных исследований провела в своё время Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) при ООН.

В соответствии с её докладом, удельные выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла солнечных фотоэлектрических электростанций многократно меньше, чем у «традиционной» энергетики», работающей на основе угля, газа и нефтепродуктов.

Так, среднее (медианное) значение выбросов солнечных электростанций составляет 48 г СО2-экв на киловатт-час вырабатываемой электроэнергии. Для сравнения, выбросы парогазовых электростанций оцениваются в 470 г СО2-экв в среднем, а угольных в 820 грамм.

При этом объем выбросов продолжает сокращаться. Это обусловлено, в первую очередь, колоссальным снижением материалоемкости изделий, таких как фотоэлектрические преобразователи или солнечные инверторы.

Напомним, самыми энергоемкими стадиями жизненного цикла объекта солнечной энергетики является производство поликристаллического кремния и выплавка кремниевых слитков. Если в середине 2000-х для производства солнечных модулей требовалось 13-14 грамм поликремния на ватт, то в 2020 году уже менее 4 грамм на ватт.

Поэтому в сочетании с общим повышением энергоэффективности производства в солнечной индустрии, а также снижением углеродного следа энергетических систем, выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла солнечных электростанций уверенно приближаются к нулевой отметке.

В научной статье, опубликованной в журнале Nature Energy в конце 2017 года прогнозировалось, что к 2050 году выбросы жизненного цикла фотоэлектрической солнечной энергетики составят в среднем 6 грамм СО2-экв на кВт*ч. В то же время выбросы газовой генерации, даже оснащённой системами улавливания и хранения углерода (CCS), 78 грамм на киловатт-час.

В отношении солнечной энергетики это, скорее, консервативный сценарий, поскольку, во-первых, декарбонизация мировой энергетики идёт быстрее, чем это виделось в 2017 году и, во-вторых, многие компании солнечной индустрии постепенно переходят на энергоснабжение своей деятельности с помощью исключительно возобновляемых источников энергии, что в ближайшее время приведёт к снижению их углеродного следа практически до нуля. В частности, такие крупнейшие производители как JinkoSolar, LONGi и First Solar вступили в международную инициативу RE100, объединяющую крупные компании, взявшие на себя обязательства использовать только возобновляемые источники энергии. Завод по производству солнечных ячеек и модулей группы компаний «Хевел» в Новочебоксарске также полностью перешел на электроэнергию, произведенную возобновляемыми источниками энергии.

Что касается локальных воздействий солнечных электростанций на окружающую среду, то какого-либо существенного негативного влияния солнечной энергетики на местный (микро)климат науке неизвестен. Затенение от фотоэлектрических модулей, поглощающих солнечное излучение, может приводить к незначительному охлаждению почвы, что, как правило, благоприятно влияет на экосистему и способствует увеличению биоразнообразия. Солнечные электростанции часто строят, вводя в хозяйственный оборот деградированные земли, непригодные для прочего полезного использования.




Возврат к списку