Сонячні панелі китайського виробництва на дахах будинків по всьому світу змінюють реалії роботи великих комунальних підприємств.
На Філіппінах потужності сонячних установок на дахах, за оцінками, майже подвоїлися за 12 місяців до квітня.
У пустельній місцевості Чаквал, у північно-центральному Пакистані, компанія Bestway Cement перетворює ділянки сухої землі, оливкові та персикові гаї на ліс із сонячних панелей.
За словами представників компанії, до кінця року їхні зусилля додадуть 6,34 МВт потужності генерації, на додаток до вже встановлених 26 МВт фотоелектричних елементів. Сонячна енергія вже забезпечує понад чверть електроенергії, що живить їхній цементний завод.
«Це єдиний спосіб, яким ми можемо конкурувати», — каже Абдул Вахід, генеральний менеджер заводу в Чаквалі, який виробляє понад 3 мільйони тонн цементу на рік. «Наші конкуренти вже пішли в цьому напрямку».
Bestway та її конкуренти є одними з мільйонів підприємств і домогосподарств по всьому світу, які встановили сонячні панелі на дахах, подвір’ях, у садах та на інших ділянках, завдяки потоку дешевих компонентів з Китаю.
На кінець 2025 року загальна потужність таких установок становила майже 1,2 ТВт*год у всьому світі, згідно зі Звітом про світову енергетику від Energy Institute. Хоча сонячна енергія, через залежність від сонячного світла, виробляє лише частку свого теоретичного потенціалу, ця загальна цифра приблизно втричі перевищує загальну потужність світового парку атомних електростанцій.
Сонячна революція, стала можливою завдяки дешевим китайським фотоелектричним панелям і зростанню маломасштабної індивідуальної генерації електроенергії, трансформує енергетику як у країнах, що розвиваються, так і в промислово розвинених. Мільйони людей у бідніших країнах тепер мають надійніший доступ до електроенергії, часто завдяки власним зусиллям, а не масивній встановленій інфраструктурі.
А споживачі по всьому світу використовують чистішу енергію та зменшують свої рахунки в час, коли вартість життя є постійною проблемою, не в останню чергу через війни в Ірані та Україні.
Однак такий масивний, неконтрольований приплив енергії несе й ризики: світова енергетична інфраструктура не була розроблена для автономної сонячної генерації, а це може вплинути на інвестиції, моделі ціноутворення і навіть безпеку постачання.
У деяких країнах зростання внутрішньої генерації починає підривати економіку виробництва та розподілу електроенергії, саме тоді, коли комунальні підприємства потребують значних інвестицій у модернізацію мереж для забезпечення двостороннього потоку електроенергії між споживачами.
Великобританія та кілька штатів США вже дозволили продаж недорогих сонячних панелей «plug and play», які вже широко доступні в інших частинах Європи. Деякі побоюються, що таке обладнання, яке просто підключається до побутової електромережі, ще більше ускладнить завдання прогнозування та управління загальним попитом на електроенергію.
Цей виклик драматично проявився минулого року під час тривалої майже на цілий день відключення електроенергії в Іспанії та Португалії. Професор Януш Біаллек, експерт з енергосистем в Imperial College London, у нещодавній статті зазначив, що хоча сонячна та інша відновлювана енергетика безпосередньо не спричинили збій, Іспанія не змогла достатньо адаптувати свою енергосистему до їхнього зростання.
«Швидке зростання частки відновлюваних джерел енергії в багатьох енергосистемах спричиняє глибокі зміни в їхній поведінці, які ми ще не до кінця розуміємо», — написав він.
Хосефін Берг, менеджер з досліджень сонячної енергії та зберігання енергії в S&P Global, зазначає, що зростання сонячної енергетики «повністю трансформує систему з централізованої структури на таку, де будь-хто може виробляти електроенергію».
«Розподільчі мережі можуть бути не завжди готові до великого припливу електроенергії… І якщо у вас стає все більше сонячних панелей і акумуляторів, зменшуючи продажі електроенергії для мережі, хто буде платити за мережеві збори?» — додає вона.
Сід Мухаммад Таха, генеральний директор K-Electric, добре обізнаний із цією проблемою. Для енергетичної компанії, яка обслуговує 20 мільйонів людей у пакистанському мегаполісі Карачі, сонячні панелі є «прокляттям і благословенням», каже він.
Бетонні вілли в багатому районі Defence Housing Authority в Карачі, розташованому нижче його офісу, вкриті фотоелектричними панелями. «Це мої найкращі клієнти, — зітхає він, — і вони обирають сонячну енергію».
На початку тисячоліття сонячні панелі коштували 5-6 доларів за ват потужності генерації. Сьогодні вони продаються приблизно за 12 центів за ват, що Дейв Джонс, співзасновник аналітичного центру Ember, назвав «образливо дешевим».
Це зниження стало прямим результатом вибухового зростання виробничих потужностей Китаю, які, за даними дослідницької фірми Wood Mackenzie, становлять приблизно 1,36 ТВт*год, навіть попри спроби Пекіна стримати виробництво для боротьби з дефляцією цін.
Дешевші панелі дозволили масове розгортання в самому Китаї та допомогли сонячній генерації еволюціонувати від субсидованої технології, що застосовувалася переважно на ринках, які прагнули до декарбонізації, до життєво важливого джерела електроенергії в регіонах, де електроенергія є дефіцитною, дорогою або ненадійною. Цей процес розпочався в таких країнах, як Пакистан, Бразилія та Південна Африка, а тепер поширився на інші частини Африки та Філіппіни.
На основі аналізу митних даних Ember оцінює, що Африка цього року встановить близько 17 ГВт нової сонячної потужності. Компанія вважає, що більшість із цього становитимуть малі установки на фабриках чи інших підприємствах. «Якщо ви бізнес, ви використовуєте електроенергію вдень — це природно використовувати сонячну енергію», — каже Джонс.
Але сонячна енергія також є благом для домогосподарств. «Дім переходить від використання двох-трьох керосинових ламп до освітлення, яке в 20-40 разів яскравіше, [вмикається] щодня», — каже Аніш Тхаккар, співзасновник Sun King, кенійської компанії, яка надає сім’ям позики на встановлення сонячних панелей та акумуляторів.
На Філіппінах, за оцінками Ember, потужності сонячних установок на дахах могли майже подвоїтися за 12 місяців до квітня, а розрахунки компанії свідчать, що сонячні панелі для житлових будинків тепер можуть окупитися менш ніж за три роки. Meralco, національний розподільник електроенергії, повідомив, що сонячні установки на дахах згенерували 372 ГВт*год за перші шість місяців року.
Національна програма субсидування сонячних установок на дахах від уряду Індії, запущена в лютому 2024 року з бюджетом близько 8 мільярдів доларів за поточними обмінними курсами, досі встановила сонячні панелі на понад 5 мільйонах будинків і додає приблизно 500 000 щомісяця, за словами Правеера Сінхи, генерального директора Tata Power. «Це демократизація використання електроенергії», — каже він.
Наслідки війни між США та Іраном призвели до зростання інтересу до сонячних панелей на дахах у Великобританії, де з кінця серпня домогосподарства можуть купувати сонячні панелі потужністю 800 Вт у супермаркетах або магазинах DIY для підключення вдома. Уряд стверджує, що це дасть їм «перепочинок» у рахунках.
Кілька штатів США також спрощують процес для домогосподарств, при цьому губернаторка Нью-Джерсі Майкі Шеррілл заявила, що вона «зосереджена на зниженні витрат на енергію», звільнивши ці пристрої від вимог до обліку. Панелі «plug-and-play» виявляються популярними в США, незважаючи на загальну антипатію президента Трампа до відновлюваних джерел енергії та його рішення скасувати податковий кредит для сонячних систем на дахах.
Санджей Рагхубір, керівник відділу сталого розвитку Shoprite, найбільшої групи супермаркетів в Африці, каже, що компанія могла б «забезпечити електроенергією цілий передмістя» за допомогою панелей, які вона встановлює на своїх дахах і вантажівках у Південній Африці та Намібії з 2015 року.
Але те, що добре для Shoprite, яка зараз має близько 43 МВт пікової потужності та розглядає варіанти зберігання енергії, становить проблему для державної енергетичної компанії Eskom.
За оцінками компанії, сонячні панелі та акумулятори на дахах, переважно встановлені підприємствами та заможнішими клієнтами у відповідь на роки планових відключень, спричинили близько 7% скорочення продажів електроенергії на 11,7 ТВт*год за рік, що закінчився березнем, на додаток до різкого падіння промислового використання, посиленого високими цінами.
Зниження доходів відбувається тоді, коли Eskom потребує фінансування для підтримки мережі, яка дозволяє домогосподарствам експортувати електроенергію вдень, та електростанцій, які заповнюють прогалину в генерації вночі або хмарну погоду, або коли енергії, збереженої в акумуляторах, недостатньо для задоволення попиту.
«Усі, хто має сонячні панелі на даху в будь-якому великому місті, залишаються підключеними до мережі», — каже її генеральний директор Ден Марокане. «Три тижні тому… вся країна мусила покладатися на генерацію Eskom протягом трьох днів», — додає він, через тривалу хмарну погоду, яка різко скоротила виробіток сонячних панелей.
Компанія переробляє тарифи, щоб розрізняти витрати на мережу та енергію, що, на думку аналітиків, зробить ціноутворення ефективнішим і допоможе ринку адаптуватися до зміни пропозиції. Але її головне завдання — уникнути «спіралі смерті комунальних підприємств», подібної до тієї, що спостерігалася в Пакистані, де бідніші верстви населення змушені нести більшу частку витрат на енергетичну інфраструктуру.
Клієнти, які не використовують сонячні панелі в районі Defence Housing Authority в Карачі, ймовірніше, мешкають у бідніших районах міста, таких як Лярі, густонаселений район, де рівень неоплати настільки високий, що KE втрачає 30-40 рупій за кожні 100 рупій, витрачені на постачання цього району.
Клієнти, як-от Азем Балоч, механік, який живе в Лярі, стикаються зі зростанням рахунків за електроенергію, оскільки комунальні підприємства по всій країні намагаються відшкодувати витрати на попереднє погано сплановане будівництво централізованих генеруючих потужностей. Балоч та його родина винаймають квартиру в старому будинку, де важко встановити панелі на даху. «Я витрачаю більше половини свого доходу на електроенергію», — каже він.
Сінха з Tata Power визнає, що «якщо платоспроможні споживачі йдуть, а неплатники залишаються з вами, це стає проблемою». Але він каже, що Індія зменшила цей ризик, зосередивши підтримку на домогосподарствах з низьким доходом, тоді як компанія отримує додатковий дохід від встановлення сонячних панелей.
Зростання сонячної енергії на дахах в Африці порушує ширші питання щодо ролі комунальних підприємств та мереж у її майбутній енергетичній інфраструктурі. «Якою має бути ваша мережа через п’ять-десять років, якщо ви підозрюєте, що більше попиту піде “за лічильник”?» — дивується Берг з S&P.
«Усі говорять про величезну потребу в електромережах», — каже Джонс з Ember. «Але в розподіленій [енергетичній] системі потрібно буде менше».
Проблеми сонячної енергії є не лише фінансовими, але й практичними. В Австралії оператори високовольтної передавальної системи стикаються з недостатнім попитом, оскільки споживачі отримують електроенергію від своїх сонячних панелей, а не від мережі.
Дуже низький попит може ускладнити роботу певних електростанцій, необхідних для стабільності всієї системи. Постачання та попит на електроенергію мають бути постійно збалансовані, і енергетичні групи в деяких штатах змушені буквально віддавати надлишкову енергію, вироблену в середині дня, безкоштовно.
Електроенергія, що надходить з місцевих розподільчих мереж до передавальних мереж, може спричиняти збільшення напруги, обмежуючи кількість електроенергії, яку домогосподарства можуть подавати в мережу.
Прогнозувати виробіток тисяч сонячних панелей, закріплених на дахах по всій величезній країні, є щонайбільше складним завданням — і ризики помилки зростають зі збільшенням кількості встановлень.
«Перт, наприклад, покритий сонячними панелями на дахах», — каже П’єрлуїджі Манкарелла, професор електроенергетичних систем в Університеті Мельбурна. «Якщо у вас є масивна хмарна формація, вироблення сонячних фотоелектричних систем на дахах може впасти настільки, що це буде схоже на втрату майже однієї атомної електростанції».
Австралія розробила складну базу даних для зіставлення прогнозу погоди з іншими системними даними, додає він. Але він ставить під сумнів доцільність додавання панелей «plug-and-play» до цієї й без того громіздкої суміші. «Це погана ідея», — каже він, підкреслюючи сукупний ефект, скажімо, одного мільйона споживачів, кожен з яких додає кіловат панелей. Оператор системи має дуже обмежену видимість щодо сукупного гігавата створеної таким чином потужності генерації, каже він. У більшості юрисдикцій панелі, що підключаються, повинні бути зареєстровані, але дослідження в Німеччині показали, що багато встановлень не зареєстровані.
Домашні акумулятори, які дозволяють зберігати частину енергії, виробленої сонячними панелями на дахах, замість того, щоб віддавати її назад у мережу, також дешевшають і допоможуть полегшити цю проблему.
Так само допоможе краща видимість пропозиції, при цьому багато компаній і урядів звертаються до ШІ для допомоги в цьому. Люсі Ю, представниця уряду Великобританії з питань ШІ для чистої енергетики, заявила у звіті, опублікованому минулого тижня, що ШІ може вивчити «основну структуру мережі» та допомогти прискорити розрахунки для вимірювання попиту та пропозиції. UK Power Networks щойно завершила дослідження вартістю 389 000 фунтів стерлінгів для розробки моделей машинного навчання, які можуть краще оцінювати потужність сонячної генерації, підключеної до мережі.
Джон Екер, генеральний менеджер Amperon в Європі, компанії, що займається прогнозуванням сонячної енергії, каже, що моделі машинного навчання компанії перенавчаються щогодини, оцінюючи зміни в мережі для отримання найточніших прогнозів. «Вони знають, що навесні їм доведеться приділяти більшу вагу тому, що сталося за останню годину, ніж за останній рік», — каже він.
Нова технологія, розроблена в Австралії, може збільшити кількість електроенергії, яку мережі поглинають від домогосподарств. «Інженери рухаються дуже швидко, щоб відреагувати [на зміни]. Але головний урок: не чекайте до останньої хвилини — ви знаєте, що це наближається», — каже Манкарелла.
У Пакистані комунальні підприємства планують розгорнути великомасштабні сонячні та вітрові електростанції разом з інфраструктурою для зберігання енергії, щоб зменшити високу вартість використання нафти та інших викопних видів палива для виробництва електроенергії після заходу сонця. Країна також значно скоротила платежі, які мережеві оператори виплачують домогосподарствам за викуп надлишкової сонячної енергії.
Генеральний директор Eskom Марокане заявив, що він розраховує на великих споживачів електроенергії, таких як центри обробки даних і майнери біткойнів, щоб допомогти зупинити падіння продажів електроенергії, одночасно впроваджуючи нову цінову політику, спрямовану на допомогу домогосподарствам та бізнесу з низьким і середнім рівнем доходу. Але він попереджає, що вартість інвестицій у мережу для підтримки відновлюваних джерел енергії «знайде свій шлях у ціну електроенергії».
Тим часом Eskom скасувала плату за реєстрацію нових сонячних установок, частково для того, щоб отримати кращу видимість щодо нових встановлень. «Я думаю, ми побачимо більше [сонячних панелей]», — каже Марокане. «Це не зупиниться».
За матеріалами: arstechnica.com