Американские солнечные мегаэлектростанции - первые результаты.

Американский штат Калифорния давно пытается быть самым зеленым в мире, и в рамках этих попыток установил в 2011 году задачу достичь обеспечения штата электроэнергией от возобновляемых источников в 33% от общего. Интересно, что в рамках это задачи законом продавцы электроэнергии тоже обязаны продавать 1/3 электроэнергии из возобновляемых источников, что мгновенно создало рынок и привело к строительству нескольких сверхбольших солнечных электростанций (крупнейших в мире на сегодня) на солнечных панелях. На в 2014-2015 году были завершены Solar Star установленной мощностью 579 мегаватт, Topaz Solar Farm (550 мегаватт) и Desert Sunlight Solar Farm (550 мегаватт). Установленная мощность, да и генерация подобных электростанций приближается к промышленному масштабу для электростанций других типов (ПГТУ, мелкие ГЭС, мелкие КЭС), поэтому интересно сравнить удельные характеристики.


Одна из трех электростанций - Topaz Solar Farm в процессе строительства

Прежде чем окунаться в конкретные цифры по этим мегаСЭС, хочется отметить, что при всех усилиях по "озеленению" Калифорнии, результат заметно бледнее, чем в Германии. Американский штат потребляет уже много лет примерно 200 ТВт*ч электроэнергии в год, и заменить 60 ТВт*ч ВИЭ не кажется таким прям уж подвигом на фоне Германии, где ВИЭ в 2015 выработали без малого 200 ТВт*ч.

Однако, давайте смотреть на циферки, для удобства я собрал их в таблицы



Выработка и коэффициент использования установленной мощности СЭС весьма хороши! При этом Solar Star использует панели из монокристалического кремния с одноосевыми следящими двигателями, отсюда и лучший КИУМ. Два других конкурента используют неподвижные панели из CdTe - но все равно КИУМ, обычно принимаемый для СБ за 0.2 хорош и здесь. Да, еще хочу сказать, что с Solar Star есть некие странности с цифрами - видимо СЭС продолжала достраиваться в 2015 году, поэтому КИУМ может быть и слегка завышен.

Интересно поглядеть на площадь реальных проектов. Часто можно услышать утверждения, что бросовой площади земли не хватит для СЭС в варианте "вся первичная энергия от СЭС", однако видно, если взять Desert Sunlight и скопипастить на 16 миллионах квадратных километров пустынь, которые существую на Земле, мы получим выработку в 1,3 миллиона ТВт*ч - это примерно десятикратно покрывает текущие потребности человечества в первичной энергии.



Если КИУМ и удельная площадная мощность порадуют поклонников "зеленки", то стоимость проектов - нет. 2,6-4,3 тысячи долларов за киловатт УМ - это много, а с учетом КИУМ сильно проигрывает всем остальным конкурентам в стоимости киловатт*часа даже без учета стоимости систем хранения (мы увидем ниже расчет). Не знаю, в чем причина такой стоимости, но она явно хуже, чем озвучивают про китайские СБ и это сложно объяснить. Интересно, кстати, было бы найти подробные цифры о количестве работников таких электростанций, я нашел только цифру для Solar Star - 40 человек, и это очень хорошо. Я нашел хороший отчет (в принципе по нему можно было написать этот пост и много еще не заглядывая никуда больше), в котором показывается, что операционные затраты на киловатт установленной мощности СЭС будут составлять примерно 40 долларов в год (4 цента на ватт в год), что меньше, чем, например для ГЭС. Ну и вообще видно преимущество СЭС перед электростанциями с вращающимися машинами в этом пункте.

Последний столбец таблицы показывает довольно интересную величину - какая доля от падающего в среднем на квадратный метр калифорнийской пустыни солнечного излучения превращается этими СЭС в электричество. Такая маленькая доля складывается из перемножения нескольких факторов - кпд СБ от 15 до 22%, геометрии падающего излучения солнца (особенно для фиксированных панелей), коэффициента заполнения площади панелями и т.п.


Одноосевые подвижные солнечные панели электростанции Solar Star

Наконец в последней таблице я попытался подсчитать стоимость электроэнергии с этих СЭС по методике LCOE.  Рассчет довольно примитивен - горизонт окупаемости 20 лет, ставка по кредиту 4%, расходы на обслуживания - 40 долларов на киловатт в год. Получается, что стоимость э/э не может быть меньше:


Самый дешевый проект Desert Sunlight еще как-то цепляется своей стоимостью за верхнюю грань приличия, остальные проекты - нет. Не знаю, сколько стоит электроэнергия в Калифорнии, но подозреваю, что не 20 центов за кВт*ч, так что выживать подобные проекты могут только в слегка нерыночных условиях.