В США цены на ветроэнергетику сейчас ниже стоимости энергетики природного газа

Москва, 17:02, 17 Авг 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

На этой неделе Министерство энергетики США опубликовало отчет, в котором рассказывается о состоянии ветроэнергетики в США на 2018 год. Анализ показывает, что цены на ветровое оборудование снижаются, даже когда новые конструкции турбин увеличивают мощность, генерируемую каждой турбиной. В результате новые ветровые электростанции стали настолько дешевыми, что их можно строить и эксплуатировать за меньшую сумму, чем ожидаемая стоимость покупки топлива для аналогичной станции на природном газе.

Ветер стал еще дешевле в настоящее время из-за налоговых льгот в США для генерации возобновляемых источников энергии. Но этот задел постепенно исчезает, что ведет к долгосрочной неопределенности на рынке электроэнергии, где спрос в целом стабилен или падает.

Много ГигаВатт

В 2018 году в сеть было добавлено около 7,6 ГВт новой мощности ветра, что составило чуть более 20 процентов прироста энергии в США. Это ставит ветер на третье место после природного газа и солнечной энергии. Однако это менее впечатляюще, чем может показаться, учитывая, что такие вещи, как уголь и атомная энергия, по существу, стоят на месте. Поскольку лучшие ветры не равномерно распределены в США, есть районы, такие как части Великих равнин, где ветряные установки составляли более половины установленной новой мощности.

В целом, это увеличивает установленную мощность США почти до 100 ГВт. Таким образом, только Китай впереди США, хотя разрыв существенен, поскольку Китай имеет более чем удвоенную установленную мощность в сравнении с США. Ветер, поставляющий только 6,5 процента от общего объема электроэнергии в США в 2018 году, ставит Соединенные Штаты позади дюжины других стран. Четыре страны — Дания, Германия, Ирландия и Португалия — получают более 20 процентов от общей потребности в электроэнергии, обеспечиваемой ветром, а Дания — более 40 процентов.

Этот показатель примечателен тем, что более 30 процентов энергии, подаваемой от нестабильного источника, является проблемой для многих существующих сетей. Но есть ряд штатов, которые в настоящее время преодолели 30-процентный порог: Канзас, Айова и Оклахома, и две Дакоты не сильно отстали. Юго-западный энергетический бассейн, обслуживающий два из этих штатов, а также ветряного гиганта Техас, в настоящее время получает четверть своей электроэнергии от ветра. (Техас возглавляет США с установленной мощностью ветра 25 ГВт.)

Несмотря на наличие большого количества ветра, США потребляют гораздо больше энергии из других источников.

Таким образом, хотя ветер остается небольшим фактором на общем рынке электроэнергии в США, есть районы страны, где он является основным фактором в структуре генерации. И, учитывая цены, эти регионы, вероятно, будут расширяться.

Снижающиеся цены

В США цены на ветроэнергетику росли до 2009 года, когда соглашения о покупке электроэнергии, вырабатываемой ветром, достигли пика примерно в 70 долларов за мегаватт-час. С тех пор наблюдается очень устойчивый спад, и в 2018 году средний показатель по стране впервые упал ниже $20 / МВт-час. Опять же, существуют региональные различия: на Великих равнинах наблюдаются самые низкие цены.

Это ставит ветер в невероятно конкурентную позицию. В отчете используется оценка будущих цен на природный газ, которая показывает чрезвычайно постепенный рост примерно на 10 долл. США / МВт-ч до 2050 года. Но природный газ, сам по себе, без учета стоимости его сжигания для производства электроэнергии, уже более $20 / МВт-час Это означает, что ветер, расположенный в центре США, уже дешевле, чем заправка газом, а ветер в другом месте примерно одинаков.

Эти черные полосы — цена на газ. Синие круги — это ветер, а желтые — это солнце.

В отчете отмечается, что фотоэлектрические системы достигли цен, которые приблизительно эквивалентны ветровым, но те, что были достигнуты с начальной точки около 150 долл. / МВт-ч в 2009 году. Таким образом, если цены на природный газ не изменят ожидаемую тенденцию и не станут дешевле, ветер и солнечная энергия останутся самыми дешевыми источниками новой электроэнергии в США.

Унифицированная стоимость электроэнергии, которая устраняет влияние стимулов и субсидий на конечные цены, в 2018 году дает ветер ниже 40 долларов США / МВт-час. Самая дешевая форма производства природного газа была примерно на 10 долларов США больше за мегаватт-час. Отметим, что совсем недавно, в 2015 году, Агентство энергетической информации США прогнозировало, что выравниваемая стоимость ветра в 2020 году составит $74 / МВт-час.

Построены на лучших технологиях

Почему ветер стал намного дешевле, чем ожидалось? Часть этого находится в улучшенной технологии. В отчете отмечается, что в 2008 году в США не было установлено турбин с роторами диаметром более 100 метров. В 2018 году 99 процентов из них были более 100 метров, а средний размер был 116 метров. В общем, генератор турбины рос параллельно. Средняя мощность установок 2018 года составила 2,4 МВт, что на пять процентов больше, чем годом ранее.

Площадь, покрытая лопастями, увеличивается с квадратом их длины. Таким образом, хотя длина лопасти и номинальная генерирующая мощность идут параллельно, фактическая потенциальная энергия, подводимая от лопастей, растет намного быстрее. Это приводит к снижению так называемой удельной мощности ветротурбины. Эти турбины с более низкой удельной мощностью работают лучше в областях, где ветер не такой сильный или постоянный. В по-настоящему ветреные дни они будут превышать способность генератора извлекать энергию, а в более типичные дни, когда ветер слабый или неустойчивый, они дадут больше пользы.

Таким образом, несмотря на то, что на площадках без лучших ветровых ресурсов строится больше турбин, мы генерируем больше энергии на каждую турбину. Коэффициент мощности — количество вырабатываемой электроэнергии относительно размера генератора — для проектов, построенных в предыдущие четыре года, в настоящее время достиг 42 процентов, и эта цифра когда-то требовала ураганного ветра. Это впервые увеличило коэффициент мощности всей ветроэнергетической отрасли США до 35 процентов в прошлом году.

Каждый год коэффициент мощности вновь установленных проектов обычно выше, чем в предыдущие годы.

Экономика этих конструкций со слабым ветром настолько хороша, что 23 существующих площадки были «реставрированы», с новыми, более крупными роторами, заменяющими старое оборудование на существующих опорах. Одна проблема заключается в том, что более старые станции (те, которым более десяти лет), по-видимому, с течением времени испытывают небольшое падение коэффициента мощности. Но причина этого не ясна на данный момент, поэтому это то, что нужно будет отслеживать в будущем.

Лучшее управление сетью также помогло экономике ветра. Иногда сильный ветер может привести к тому, что ветряные электростанции будут производить избыток энергии относительно спроса, что приведет к снижению производительности фермы. Этот процесс, называемый «сокращением», оставался небольшим фактором, и только два процента потенциальной выработки были потеряны таким образом. Иными словами, если бы использовалось «сокращенное» электричество, оно увеличило бы средний коэффициент мощности только на 0,7 процентного пункта.

В целом, учитывая эти выкладки, ясно, что экономическое обоснование для энергии ветра останется солидным, поскольку налоговые льготы в США на строительство возобновляемых источников энергии исчезнут в течение следующих нескольких лет. Но исчезающие кредиты заставляют многих разработчиков запускать проекты раньше, чем позже, поэтому мы можем увидеть «пузырь» в строительстве в течение следующих нескольких лет, за которым последует резкий спад.