W pogoni za słońcem

To drugi z dwóch artykułów Davida Rotmana na temat technologii i federalnego pakietu stymulacyjnego. Pierwsza: Czy technologia może uratować gospodarkę? , pojawił się w numerze z maja/czerwca 2009 r. i badał ekonomiczne konsekwencje planów rządu USA, aby wydać 100 miliardów dolarów na technologię.

Opuszczony teren przemysłowy na odległym krańcu South Side w Chicago jest mało prawdopodobną lokalizacją dla dużej elektrowni słonecznej. Po pierwsze, Chicago nie jest zbyt słonecznym miastem. A sama ziemia, niegdyś centrum powojennej produkcji, stała pusta przez 35 lat i jest teraz porośnięta drzewami i krzewami, otoczona brudnym sąsiedztwem starzejących się domów. Ale Exelon, jedna z największych firm energetycznych w kraju, twierdzi, że do końca roku ma nadzieję przekształcić 39-akrową działkę w największą w kraju miejską elektrownię słoneczną. Jeśli się powiedzie, rząd po rzędzie prawie 33 000 krzemowych paneli słonecznych zbudowanych i zainstalowanych przez SunPower, producenta fotowoltaiki z siedzibą w San Jose w Kalifornii, pokryje działkę, aby wyprodukować 10 megawatów energii, co wystarczy na około 1200 do 1500 domów.

Ta historia była częścią naszego wydania z lipca 2009

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Ale w tym scenariuszu przemian urbanistycznych jest coś wielkiego. Stanie się tak tylko wtedy, gdy Exelon otrzyma hojne gwarancje kredytowe na projekty związane z energią odnawialną obiecane w tegorocznym federalnym projekcie ustawy stymulacyjnej, który w tym przypadku pokryłby 80 procent kosztów projektu. Ledwie opłacalna z gwarancjami kredytowymi i kilkoma innymi dotacjami federalnymi i stanowymi, elektrownia słoneczna o wartości 60 milionów dolarów nie byłaby możliwa bez takiego wsparcia rządowego. Przemawiając z 48-piętrowego biura firmy Exelon, prawie 30 km dalej w centrum Chicago, Thomas O’Neill, starszy wiceprezes tej firmy ds. rozwoju nowych firm, bez ogródek mówi o ekonomice elektrowni słonecznej. Jeśli nie możemy zapewnić gwarancji kredytu, nie możemy kontynuować projektu – mówi.

Nawet z federalnymi dotacjami, mówi O’Neill, elektrownia słoneczna nie zapewni dwucyfrowych zwrotów, jakich zwykle wymagają inwestorzy w duże projekty energetyczne. Wybudowanie kosztowałoby 6 dolarów za wat, podczas gdy elektrownie wiatrowe i gaz ziemny kosztują odpowiednio 2 dolary za wat i 1 dolar za wat. A jego 10 megawatów wniesie nieznaczną ilość energii elektrycznej do ogromnej mocy wytwórczej Exelon wynoszącej 36 000 megawatów. Ale, mówi O’Neill, projekt jest dostosowany do niektórych celów prezydenta Obamy w pakiecie stymulacyjnym. Stworzyłby miejsca pracy (do jego budowy potrzeba 250 osób) i pokazałby, że energia słoneczna może być dostarczana na Środkowy Zachód i do śródmieścia.

Proponowana elektrownia w Chicago jest tylko jednym z wielu projektów energii odnawialnej, które mogą powstać dzięki federalnemu ustawie stymulacyjnej przyjętej w połowie lutego (patrz Czy technologia może uratować gospodarkę? maj/czerwiec 2009). Departament Energii USA wciąż jest w trakcie wyboru projektów, które otrzymają pożyczki, i decydowania o wydatkowaniu innych nowo dostępnych dotacji. Ale potencjalną gratką są już plany dotyczące farm wiatrowych na Środkowym Zachodzie, ogromnych elektrowni słonecznych na pustyniach południowo-zachodniej Nevady i południowo-wschodniej Kalifornii oraz elektrowni geotermalnych na północnym zachodzie. Według niedawnej analizy przeprowadzonej przez Energy Information Administration, niezależną agencję w ramach DOE, ustawa stymulacyjna zwiększy moc wytwórczą ze źródeł odnawialnych do 156 gigawatów w 2015 r., w porównaniu ze 114 gigawatami obecnie; moc odnawialna wzrosłaby tylko do 118 gigawatów bez ustawodawstwa.

Raport OOŚ wskazuje jednak również na niepokojącą rzeczywistość: to zwiększone wykorzystanie energii odnawialnej będzie miało tylko niewielki, długoterminowy wpływ na emisje dwutlenku węgla (patrz Powering Up ). Nawet 156 gigawatów zaspokoiłoby tylko niewielką część potrzeb energetycznych USA. Jak często przekonywał sekretarz ds. energii Steven Chu, istniejące technologie energii odnawialnej nie są w stanie zapewnić dużych ilości konkurencyjnej cenowo energii wymaganej do znacznego zmniejszenia uzależnienia kraju od paliw kopalnych emitujących gazy cieplarniane.

Pod przywództwem Chu DOE rozpoczął masową infuzję środków finansowych na badania nad nowymi technologiami odnawialnymi. Wiosną tego roku departament ogłosił 777 milionów dolarów w ciągu pięciu lat na wsparcie 46 nowych ośrodków badawczych w dziedzinie energii, kolejne 280 milionów dolarów na osiem centrów innowacji energetycznych oraz 400 milionów dolarów na uruchomienie i finansowanie programu Advanced Research Projects Agency-Energy opartego na latach 60. Program ARPA, który doprowadził m.in. do Internetu.

Zarówno finansowanie badań, jak i dotacje skierowane na istniejące technologie mogą mieć szczególne znaczenie dla przemysłu fotowoltaicznego. Wielu fizyków i chemików twierdzi, że znalezienie bardziej wydajnych sposobów wykorzystania energii słonecznej oferuje jedyną realną długoterminową opcję zastąpienia paliw kopalnych i znacznego zmniejszenia produkcji gazów cieplarnianych. Jesteśmy skąpani w tych cząstkach kwantowych, które spadają na nas ze Słońca, a każda z nich niesie około dwóch elektronowoltów energii, mówi Paul Alivisatos, tymczasowy dyrektor Laboratorium Lawrence Berkeley i szef jego centrum badań nad energią słoneczną. Tam jest energia. Ale energia słoneczna stanowi obecnie ułamek 1 procenta całkowitej mocy elektrycznej USA wynoszącej 1000 gigawatów. Głównym powodem jest koszt.

Ogniwa krzemowe, takie jak te, których używałby Exelon, wykonane z wysokiej jakości krzemu stosowanego w chipach komputerowych, stanowią zdecydowaną większość zainstalowanej mocy fotowoltaicznej, ale wciąż są około pięć razy za drogie, aby konkurować z konwencjonalnymi źródłami energii elektrycznej. Nowsze typy ogniw słonecznych, które zastępują monokrystaliczny krzem cienkimi warstwami materiałów półprzewodnikowych, mogą być tańsze w produkcji, ale są mniej wydajne. Skoncentrowana słoneczna energia cieplna, w której do zbierania światła słonecznego i wytwarzania pary napędzającej turbiny wykorzystuje się duże układy luster, może zbliżyć się kosztem do paliw kopalnych, ale obiekty są drogie w budowie i wymagają dużych obszarów ziemi w ekstremalnie nasłonecznionych miejscach. W rzeczywistości żadna istniejąca technologia słoneczna nie jest obecnie konkurencyjna bez pomocy rządowych dotacji. Oznacza to, że los energii słonecznej jest szczególnie podatny na kaprysy polityki rządu i wybory tych, którzy go podejmują.

Król Słońca
Arnold Goldman wie, jak głęboko stanowe i federalne decyzje energetyczne wpływają na przemysł energii słonecznej. Na początku lat 80. jego firma Luz International zbudowała dziewięć dużych elektrowni słonecznych o łącznej mocy 354 megawatów na środku kalifornijskiej pustyni Mojave. W tym czasie zakłady Luz dostarczały 90 procent światowej energii elektrycznej wytwarzanej z energii słonecznej. Zastosowana technologia opierała się na pomysłowym projekcie, w którym setki tysięcy luster rozsianych po ziemi skupiają światło słoneczne na sieci napowietrznych rurek zawierających olej syntetyczny; gorący olej podgrzewa wodę, aby wytworzyć parę, która następnie napędza turbiny do wytwarzania energii elektrycznej.

Instalacje fotowoltaiczne, z których pierwsza została uruchomiona w 1984 roku, były ekonomicznie możliwe dzięki hojnym zachętom zarówno ze strony rządów federalnych, jak i stanowych. W 1979 r. prezydent Carter wyznaczył sobie cel, aby do 2000 r. 20 procent energii elektrycznej w USA pochodziło z odnawialnych źródeł energii (dziś liczba ta wynosi tylko około 2 procent). Carter i Kongres uchwalili znaczne ulgi podatkowe dla inwestorów w projekty związane z energią odnawialną, a uchwalona w 1978 r. ustawa federalna o nazwie Public Utility Regulatory Policies Act oferowała dalsze zachęty dla producentów alternatywnych źródeł energii.

Potem, na przełomie lat 1990 i 1991, wszystko się zawaliło, wspomina Goldman. Twierdzi, że ulgi podatkowe wprowadzone przez administrację Cartera pogorszyły się podczas prezydentury Ronalda Reagana. Ale ostateczny cios nadszedł z pozornie ezoterycznej zmiany w kalifornijskim kodeksie podatkowym. Stan zwolnił zakłady wykorzystujące energię odnawialną z płacenia podatków od nieruchomości, a ponieważ największe zakłady Luz były wyceniane na ponad 1 miliard dolarów za sztukę, zwolnienie to było warte od 20 do 30 milionów dolarów na zakład. Pod koniec 1990 roku gubernator Kalifornii zawetował przedłużenie zwolnienia z podatku od nieruchomości. Ale nowy gubernator objął urząd w styczniu, a Luz, który wydawał 20 milionów dolarów miesięcznie na budowę swojej 10. fabryki, postawił na to, że szybko odwróci akcję. Kiedy nowy gubernator nie przywrócił natychmiast zwolnienia podatkowego, Luz przegrał zakład. Przeliczyliśmy się, mówi Goldman. Zabrakło nam pieniędzy i zamknęliśmy działalność.

Gdy rządy Kalifornii i federalne ponownie oferują mocne zachęty dla energii odnawialnej, Goldman powraca, tym razem z jeszcze większymi ambicjami. W 2006 roku założył Brightsource Energy w Oakland w Kalifornii; po zebraniu 160 milionów dolarów w kapitale wysokiego ryzyka i inwestycjach korporacyjnych, planuje teraz budowę serii elektrowni o łącznej mocy ponad czterech gigawatów. Wykorzysta nowszą wersję technologii Luz, która osiąga znacznie wyższe temperatury; zamiast podgrzewać sieć wypełnionych olejem rurek, wykorzystuje dziesiątki tysięcy luster, aby skoncentrować światło słoneczne na centralnym kotle, który znajduje się na szczycie wieży około 100 metrów nad nimi. Brightsource spodziewa się, że pod koniec 2011 roku w Ivanpah w Kalifornii zostanie uruchomiony pierwszy obiekt komercyjny o mocy 400 megawatów, jedna z największych elektrowni słonecznych na świecie.

Ale podobnie jak w przypadku elektrowni słonecznej w Chicago, pieniądze na bodziec będą miały kluczowe znaczenie dla opłacalności projektu, którego budowa będzie kosztować około 2 miliardy dolarów. Program pożyczek federalnych, który przewiduje bezpośrednie pożyczki ze Skarbu USA, może pokryć 60 procent kosztów. To wymagałoby od inwestorów zebrania tylko 800 milionów dolarów, którzy mogliby wtedy otrzymać 600 milionów dolarów w formie ulg podatkowych. (Inwestycyjna ulga podatkowa na energię odnawialną istniała przed uchwaleniem pakietu stymulacyjnego, ale przepisy wprowadziły kluczową zmianę: teraz dają inwestorom możliwość otrzymania bezpośredniej dotacji w wysokości 30 procent ich inwestycji, podczas gdy wcześniej musieli skorzystać z ulgi na poczet wszelkich zobowiązań podatkowych, jakie mogą mieć).

Jack Jenkins-Stark, dyrektor finansowy Brightsource, jest odpowiedzialny za działanie liczb. Chodzi o kapitał, mówi. Koszt eksploatacji elektrowni będzie minimalny – może 20 milionów dolarów rocznie. Jednak znalezienie pożyczki w wysokości 2 miliardów dolarów na pokrycie kosztów budowy stało się prawie niemożliwe po załamaniu się rynków pożyczek komercyjnych i instrumentów dłużnych zeszłej jesieni. Jedynym praktycznym sposobem znalezienia takiego finansowania w dzisiejszych czasach, jak mówi, jest połączenie pożyczki federalnej z finansowaniem od inwestorów zachęcanych przez zachęty rządowe.

Ale pieniądze federalne, jak szybko zauważa Jenkins-Stark, wiążą się z wieloma zagrożeniami. Pożyczka oczywiście będzie musiała zostać spłacona. I choć znalezienie inwestorów gotowych zaryzykować kilkaset milionów dolarów, aby zbudować gigantyczną elektrownię słoneczną przy użyciu nowej technologii, jest znacznie łatwiejsze dzięki zachętom federalnym, mówi, nadal jest bardzo trudne.

To wyzwanie, które Arnold Goldman z radością podejmuje. Niezrażony bankructwem swojego wcześniejszego imperium słonecznego, Goldman wyobraża sobie teraz ogromne elektrownie słoneczne w szerokim pasie Nevady, Kalifornii, Nowego Meksyku i Arizony. Tym razem jednak Goldman może być częścią czegoś jeszcze większego. W samej Kalifornii zaplanowano prawie sześć gigawatów nowej mocy cieplnej energii słonecznej. Ale, mówi Goldman, potrzebujemy przewidywalnego środowiska politycznego.

Łapanie niektórych promieni
Mniej więcej w tym samym czasie, w połowie lat 80., kiedy Arnold Goldman napełniał Mojave lustrami, Richard Swanson, wówczas profesor elektrotechniki na Uniwersytecie Stanforda, założył swoją firmę SunPower. Obaj mężczyźni mieli wizje wielkich elektrowni słonecznych rozsianych po pustyni. Ale podczas gdy Goldman zamierzał wytwarzać energię elektryczną, zamieniając energię słoneczną w parę, Swanson – ekspert w dziedzinie półprzewodników i mikroelektroniki – przewidział wykorzystanie ogniw fotowoltaicznych zbudowanych z precyzyjnie wyprodukowanych płytek krzemowych.

Na zakurzonym polu na tyłach siedziby SunPower w San Jose Swanson prezentuje technologię, którą, jeśli wszystko pójdzie dobrze, Exelon zainstaluje w Chicago. Rząd dużych paneli słonecznych zamontowanych na urządzeniu śledzącym przechyla się niepostrzeżenie co kilka minut, aby panele mogły podążać za słońcem; każdy panel zawiera dziesiątki wysokowydajnych ogniw słonecznych typu opracowanego przez Swansona w Stanford. Silnik zasilany energią słoneczną lekko charczy za każdym razem, gdy porusza panelami. W nocy silnik przesunie panele na wschód, czekając na wschodzące słońce następnego dnia.

Ogniwa Swansona należą do najbardziej wydajnych dostępnych na rynku form technologii fotowoltaicznej; przekształcają około 22 procent padającego na nie światła słonecznego w energię elektryczną. (Panele słoneczne w Chicago będą wytwarzać około dwie trzecie więcej energii, niż w bardziej nasłonecznionych miejscach.) Ale panele i świszczący silnik są również wyraźnym przypomnieniem, jak trudno było zrobić krzemową fotowoltaikę wystarczająco tanią, aby konkurować z bardziej konwencjonalnymi źródłami energii elektrycznej.

Obecnie, z 30-procentową ulgą podatkową na inwestycje, koszt energii z elektrowni fotowoltaicznej w słonecznym regionie jest konkurencyjny w stosunku do energii elektrycznej wytwarzanej z paliw kopalnych w godzinach szczytu, mówi Swanson. Ale to najlepszy scenariusz dla energii słonecznej. W mniej słonecznych regionach i w okresach innych niż środek dnia, kiedy ceny energii elektrycznej są wysokie, a ogniwa słoneczne są najbardziej wydajne, energia produkowana przez fotowoltaikę jest nadal zdecydowanie za droga.

W ostatnich latach powstały dziesiątki startupów, aby realizować technologie, które ich założyciele mają nadzieję, że będą bardziej opłacalne. Jednak zdaniem Swansona uwaga poświęcana tym wysiłkom jest niewłaściwa. Koszt energii elektrycznej z fotowoltaiki krzemowej spada o 5 do 8 procent rocznie, ponieważ branża rozwija się w szybkim tempie, mówi; w ciągu pięciu lat, gdy istniejąca technologia ulegnie poprawie, a producenci osiągną korzyści skali, stanie się ona konkurencyjna bez zachęt federalnych.

Nie potrzebujemy przełomu, mówi Swanson. Czekanie na kolejny wielki przełom [w fotowoltaice] nie zrobi nic innego, jak tylko spowoduje, że pod stopami porośnie mech. Dodaje: Mamy mapę drogową, na której możemy bardzo wyraźnie zobaczyć, jak zmniejszyć o połowę koszty w stosunku do tego, gdzie jesteśmy dzisiaj. A to wystarczy, aby pobudzić wybuchowy rozwój przemysłu.

Obracanie się za rogiem
Przemysł fotowoltaiczny może nie potrzebować przełomu, aby utrzymać zdrowe tempo wzrostu. Jednak wielu naukowców twierdzi, że bez dramatycznych postępów energia słoneczna nigdy nie dostarczy ogromnej ilości energii potrzebnej do ostatecznego zastąpienia paliw kopalnych.

Spośród 46 nowych ośrodków badań nad energią, ogłoszonych przez sekretarza ds. energii pod koniec kwietnia, 24 wykonuje prace związane z energią słoneczną i każdy otrzymuje od 2 do 5 milionów dolarów rocznie w ciągu najbliższych pięciu lat. Podobnie dwa z ośmiu nowych centrów innowacji DOE skupią się na technologiach słonecznych: jeden na elektryczności, a drugi na technikach magazynowania energii ze światła słonecznego w postaci paliw. Zaproponowany budżet DOE na 2010 r., który (już kilka miesięcy po ustawie stymulacyjnej) zawierał stosunkowo niewielkie wzrosty w przypadku większości nowych technologii energetycznych, prawie podwoił budżet na badania nad energią słoneczną.

Wiele badań koncentruje się na przezwyciężeniu podstawowego dylematu technologii fotowoltaicznej: kompromisu między kosztami a wydajnością. Konwencjonalne ogniwa słoneczne są wydajne, ponieważ krzem, z którego są wykonane, jest hodowany jako pojedynczy kryształ, dając doskonale uporządkowaną strukturę molekularną; gdy półprzewodnik pochłania światło słoneczne, energia światła wzbudza elektrony, które mogą swobodnie przemieszczać się przez tę strukturę krystaliczną, uciekając w celu wytworzenia prądu elektrycznego. Jednak wytwarzanie urządzeń z monokrystalicznego krzemu jest stosunkowo trudne i kosztowne. Nowsze technologie fotowoltaiczne wykorzystują materiały, które mają mniej uporządkowaną strukturę i mogą być osadzane w postaci cienkich warstw; są potencjalnie łatwiejsze i tańsze w wykonaniu, ale są też mniej wydajne.

W przypadku fotowoltaiki masz albo wysoką wydajność, albo niski koszt, ale to, czego pilnie potrzebujemy, to [fotowoltaika] z obydwoma atrybutami, mówi Harry Atwater, profesor fizyki i materiałoznawstwa w Caltech. Jednym z wyzwań związanych z energią słoneczną jest uzyskanie od setek gigawatów do terawata energii w sposób opłacalny. Osiągnięcie tego, mówi, może wymagać technologii zupełnie innej niż ta, z której korzystamy dzisiaj.

Atwater pokieruje finansowanym przez Departament Energii centrum badawczym w Caltech, gdzie naukowcy będą pracować nad opracowaniem materiałów, które umożliwią cienkowarstwową fotowoltaikę bardziej wydajną absorpcję światła słonecznego. Materiały te, których mikrostruktura została zaprojektowana tak, aby oddziaływać ze światłem w nowy sposób, można by wytwarzać przy użyciu różnych typów półprzewodników. Atwater mówi, że światło, które pada na wykonane z nich ogniwa słoneczne, może zostać zmuszone do skręcenia zakrętu i przemieszczania się równolegle do powierzchni cienkiej warstwy. W rezultacie komórka ma szansę wchłonąć znacznie więcej światła, niż gdyby przeszło prostopadle do powierzchni.

Naukowcy z innych krajów mają nadzieję na pokonanie wyzwań związanych z wykorzystaniem nieuporządkowanych materiałów do ogniw fotowoltaicznych. Kiedy światło uderza w mieszankę cząsteczek w takich materiałach, wzbudzone elektrony i dziury elektronowe pozostawione po wybiciu tworzą cząsteczkowe pary zwane ekscytonami. Ekscytony odgrywają rolę w procesie wykorzystywanym przez rośliny do przechwytywania energii poprzez fotosyntezę, mówi Marc Baldo, profesor elektrotechniki na MIT; ponadto organiczne diody elektroluminescencyjne wykorzystują je do generowania światła. I, jak mówi, może być możliwe manipulowanie tymi ekscytonami w nanoskali, aby poprawić właściwości fotowoltaiczne nieuporządkowanych materiałów. Baldo kieruje finansowanym przez Departament Energii centrum badawczym zajmującym się ekscytoniką, w skład którego wchodzą naukowcy z MIT, Harvard University i Brookhaven National Laboratory.

Ostatecznie jednak wykorzystanie światła słonecznego do produkcji energii elektrycznej nigdy nie zapewni wystarczającej ilości potrzebnej nam energii: w końcu istniejące technologie słoneczne wytwarzają energię tylko w ciągu dnia, a energii elektrycznej nie można łatwo przechowywać. Zamiast tego musimy znaleźć sposób na wykorzystanie światła słonecznego do produkcji paliw, takich jak wodór, które można łatwo i tanio przechowywać, dopóki nie będą potrzebne.

Nauka, jak efektywnie wytwarzać takie paliwa bezpośrednio ze słońca – proces zwany sztuczną fotosyntezą, ponieważ celem jest zasadniczo naśladowanie naturalnego procesu wykorzystywanego przez rośliny zielone – jest wciąż za 20 do 30 lat, mówi Harry Gray, chemik z Caltech i dyrektor współpracy w dziedzinie badań nad energią słoneczną, w skład której wchodzą naukowcy z wielu uniwersytetów. Chociaż naukowcy, w tym niektórzy z jego grupy, uzyskują dobre wyniki w niektórych aspektach sztucznej fotosyntezy, wiele trudnych problemów pozostaje do rozwiązania. Mówi, że zebranie tego zajmie dużo czasu.

Fotowoltaika krzemowa będzie przez jakiś czas dominującą technologią słoneczną, mówi Gray. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, przejdziemy do tańszych ogniw słonecznych, które nie są monokrystalicznym krzemem, takich jak fotowoltaika organiczna. Ale przejście [na tańszą fotowoltaikę] nie nastąpi tak szybko.

Latające Pomidory
Czy projekt ustawy stymulacyjnej ułatwi tak bardzo potrzebne przejście na bardziej wydajne technologie? Na przykład Severin Borenstein ma wątpliwości. Borenstein, dyrektor Instytutu Energetyki Uniwersytetu Kalifornijskiego, mówi, że problem z finansowaniem stymulacyjnym polega na tym, że jeśli chodzi o istniejące technologie, Departament Energii będzie musiał wybrać projekty do wsparcia. Obawia się, że rząd zainwestuje w niewłaściwe technologie, mówi; wybór zwycięzców technologii jest czymś, w czym historycznie nie był zbyt dobry. Uważa on, że o wiele skuteczniejszym sposobem promowania rozwoju energii odnawialnej jest ustalenie ceny emisji dwutlenku węgla poprzez podatek węglowy lub ograniczenie. schemat handlu (patrz Tanio Handel Węglami). Każde z tych podejść zapewni zachęty rynkowe do wdrażania odnawialnych źródeł energii i będzie reprezentowało bardziej wydajną i neutralną pod względem technologicznym politykę rządu. Jednocześnie mówi, że ważne jest, aby rząd finansował badania nad nowymi technologiami odnawialnymi.

Z perspektywy ekonomisty, mówi Borenstein, dotacje rządowe są uzasadnione w celu rozwiązania problemów rynkowych: przypadków, w których rynek nie przeznacza wystarczających zasobów na realizację społecznie pożądanych celów, takich jak redukcja emisji gazów cieplarnianych. Bodźce rządowe wspierają następnie wysiłki, które są ryzykowne finansowo, ale prawdopodobnie przyniosą wspólne korzyści. W takim kontekście, mówi, argument za wydatkami publicznymi na badania nad nowymi technologiami słonecznymi jest mocny – ale argumenty za dotowaniem obecnych technologii komercyjnych, zwłaszcza fotowoltaiki, są naprawdę słabe. Istniejące fotowoltaiki są drogie nawet w porównaniu z innymi odnawialnymi źródłami energii, takimi jak energia wiatrowa i słoneczna, mówi, i niekoniecznie będą prowadzić do tańszych technologii. Oczywiście dostaniesz panele [słoneczne], ale czy to wygeneruje coś, co przyniesie trwałe korzyści? Czy pomoże ci zbudować przemysł fotowoltaiczny? Myślę, że odpowiedź prawdopodobnie nie jest.

Borenstein mówi, że bezpośrednie dotacje rządowe na wsparcie istniejącej fotowoltaiki mogą w rzeczywistości utrudnić rozwój bardziej wydajnych technologii. Nie ma wątpliwości, że inwestując w obecną technologię, traci się to, co ekonomiści nazywają „wartością opcyjną”, mówi. Jeśli technologia ma stać się znacznie lepsza i ma się znacznie poprawić z powodów, które nie są związane z rozwijaniem obecnej technologii, ale ponieważ nauka ma się poprawić, to jest to argument za czekaniem. Wypierasz przyszłe inwestycje, inwestując teraz. Pieniądze lepiej byłoby wydać za pięć lat na nową technologię.

W niedawnym artykule badacze z Wydziału Inżynierii i Polityki Publicznej Uniwersytetu Carnegie Mellon przeprowadzili ankietę wśród czołowych ekspertów w dziedzinie energii słonecznej na temat przyszłości fotowoltaiki i doszli nie tylko do wniosku, że technologia ta jest znacznie droższa niż inne odnawialne źródła energii, takie jak wiatr, a nawet słonecznej energii cieplnej, ale może mieć trudności z osiągnięciem konkurencyjności ekonomicznej w ciągu najbliższych 40 lat. Wyniki są przerażające, mówi Granger Morgan, profesor inżynierii Carnegie Mellon i kierownik wydziału.

Krótkoterminowe dotacje na energię wiatrową i słoneczną mogą pomóc im stać się wystarczająco tanimi, aby konkurować z konwencjonalnymi źródłami energii elektrycznej, mówi Morgan. Ale fotowoltaika krzemowa to zupełnie inna sprawa. Przy istniejącej technologii po prostu tego nie widzę. Wątpi, czy nawet podwojenie lub potrojenie wykorzystania obecnych technologii fotowoltaicznych drastycznie obniży ceny. Oczywiście, mówi, jeśli wstaniesz do pokoju i powiesz to, pomidory zaczną latać.

Rzeczywiście, wielu ekspertów uważa, że ​​istniejąca fotowoltaika ma do odegrania ważną rolę w promowaniu nowych form energii słonecznej. Wdrożenie ich na większą skalę utoruje drogę kolejnym technologiom, przekonuje Alivisatos Lawrence'a Berkeley'a. Z tego powodu, mówi, ważne jest wprowadzenie fotowoltaiki na rynek. To ma sens mieć przemysł, który może się teraz przygotować, mówi. Miejmy nadzieję, że branża ta wchłonie nowe rozwiązania i wprowadzi nowsze produkty w ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat.

Harry Gray z Caltech zgadza się z tym stwierdzeniem: w jego głosie wyraźnie widać naglącą potrzebę, gdy twierdzi, że musimy zainstalować jak najwięcej energii słonecznej tak szybko, jak to możliwe. Musimy teraz zainwestować w technologię, którą posiadamy, czyli krzemową fotowoltaikę, mówi Gray. Powinniśmy włączać [energię słoneczną] wszędzie, gdzie się da, aby ludzie widzieli, że może to zmienić. Nie możemy siedzieć i czekać na przełomy. Musimy pokazać ludziom, że energia słoneczna może działać.

Spór na temat roli fotowoltaiki słonecznej ilustruje szerszą debatę na temat najlepszego sposobu, w jaki polityka rządowa ma zachęcać do przejścia na czystszą energię w kraju. I ma się to rozegrać w całym kraju.

DOE prawdopodobnie wkrótce podejmie decyzję w sprawie wniosku kredytowego Exelona na budowę elektrowni słonecznej w Chicago. Jeśli zostanie zbudowany, obiekt będzie reprezentował tylko niewielki ułamek całkowitej mocy słonecznej kraju, a nawet portfela energii elektrycznej Exelon. Ale Gray z pewnością ma rację w jednym punkcie: taki obiekt, zlokalizowany w jednym z największych miast w kraju, byłby dla wielu twarzą energii słonecznej. Jego los będzie miał znaczenie.

Według relacji kilku firm DOE dokładnie analizuje setki otrzymanych wniosków kredytowych, rygorystycznie oceniając kondycję finansową wnioskodawców i potencjał rynkowy proponowanych obiektów. Niemniej jednak trudno pominąć rolę polityki w decydowaniu, czy Exelon zbuduje swój obiekt na południowej stronie Chicago. W końcu dom prezydenta Obamy znajduje się zaledwie 13 mil stąd, a lokalni politycy od lat próbują ożywić okolicę otaczającą to miejsce.

Ale z drugiej strony polityka zawsze odgrywała główną rolę w decydowaniu o przyszłości energetycznej narodu, zwłaszcza jeśli chodzi o energię słoneczną. Zapytaj Arnolda Goldmana.

David Rotman jest redaktorem Przegląd technologii.

ukryć