Лидеры индустрии переходят на возобновляемые источники энергии

В 2011 году общая мощность ветровых электростанций в Соединенных Штатах выросла на 6,8 ГВт, увеличившись по сравнению с 2010 годом на 31% Источник: Wikipedia

В распоряжении компании Apple имеется станция по использованию солнечной энергии общей площадью более 400 тыс. квадратных метров, которая осуществляет энергоснабжение ЦОД в городе Мейдене (шт. Нью-Йорк).

И наконец, Google разместила свои ЦОД в штатах Оклахома и Айова, с тем чтобы они могли использовать энергию ветра.

Ведущие технологические компании США проявляют все большую заботу об окружающей среде. Наличие возобновляемых источников энергии играет сегодня ключевую роль при принятии решений о размещении корпоративных офисов и ЦОД. В долгосрочной перспективе это должно помочь компаниям сэкономить на электроэнергии миллионы долларов.

«Мы убеждены в том, что энергия – это будущее нашего бизнеса, – заявил директор Microsoft по вопросам экологической устойчивости Джош Хенретиг. – Наша компания из разработчика программного обеспечения постепенно превращается в поставщика услуг и устройств. Для предоставления клиентам разнообразных сервисов нам нужна облачная инфраструктура, а ей в свою очередь требуется энергия, питающая облака и ЦОД. Таким образом, в долгосрочной перспективе эффективность энергоснабжения будет играть определяющую роль для дальнейшего развития компании».

Массовый переход на возобновляемые источники энергии

В последние шесть лет по темпам роста ветровые электростанции занимали в США второе место, уступая только газовой энергетике.

В 2011 году общая мощность ветровых электростанций в Соединенных Штатах выросла на 6,8 гигаватт, увеличившись по сравнению с 2010 годом на 31%. По информации, опубликованной Национальной лабораторией им. Лоуренса в Беркли, совокупная мощность ветровых энергетических предприятий в 2011 году достигла 47 гигаватт.

По последним данным Ассоциации предприятий солнечной энергетики (Solar Energy Industries Association, SEIA), генерирующая мощность солнечных электростанций в США превышает 6,4 гигаватт. Этого достаточно, для того чтобы снабжать электроэнергией более миллиона домохозяйств. И хотя цифры здесь пока не столь велики, 2013 год обещает стать рекордным с точки зрения дальнейшего роста.

Член совета директоров SEIA Дэн Шугар заметил, что когда 25 лет тому назад он впервые пришел в отрасль солнечной энергетики в качестве инженера-электрика, общая мощность всех солнечных электростанций составляла всего 0,03 гигаватта. Сегодня она достигла уже 30 гигаватт.

«За мою карьеру мощность выросла в тысячу раз, и этот процесс уже не остановить», – подчеркнул Шугар.

По информации Агентства по защите окружающей среды в США (U.S. Environmental Protection Agency, EPA), в список крупных компаний, использующих возобновляемые источники энергии, сегодня входят Intel, Kohl's, Staples, Wal-Mart, Ikea, McDonalds, Walgreens, Macy's, FedEx, Toyota и Lockheed Martin.

Все более широкое распространение получают солнечные электростанции, размещенные непосредственно на территории предприятий. Например, в международном аэропорту Денвера такая электростанция занимает 28 тыс. квадратных метров и вырабатывает 2 млн ватт электроэнергии.

Экологичная Google

В 2011 году агентство EPA присудило компании Google ежегодную премию Green Power Partner.

Google намерена свести свой углеродный след к нулю за счет повышения эффективности энергопотребления и закупки для своих ЦОД и корпоративных центров электроэнергии, полученной из возобновляемых источников без выделения соединений углерода.

В настоящее время треть энергопотребления Google осуществляется из возобновляемых источников. При этом 13% поставок приходится на коммунальные службы (извлекающие энергию из биогаза), а еще 20% – на ветряные и солнечные электростанции, принадлежащие как Google, так и независимым производителям.

В 2007 году Google построила солнечный энергоцентр мощностью 1,7 МВт, снабжающий центральные офисы в городе Маунтин-Вью в Калифорнии. Стоимость этого проекта не раскрывается, но по плану он должен был окупиться за семь лет. «В этом году мы подведем итоги и посмотрим, какой окупаемости нам удалось добиться», – сообщил директор Google по глобальной инфраструктуре Гэри Демази.

Начиная с текущего года солнечные энергоцентры будут ежегодно вырабатывать около 3 млн киловатт-часов электроэнергии, что поможет компании сократить затраты на электроэнергию и уменьшить свой углеродный след.

В 2011 году Google подписала два договора сроком на 20 лет, предусматривающие закупку всей энергии ветряных электростанций в Айове и Оклахоме для двух своих ЦОД, расположенных в этих штатах. Первый договор на 114 МВт заключен с предприятием Story County II в штате Айова, а второй на 100,8 МВт – со станцией Minco II в Оклахоме. Обе электростанции принадлежат компании NextEra.

В прошлом году Google подписала отдельный контракт на закупку 48 МВт ветряной энергии у компании Grand River Dam Authority. Энергия, полученная в результате реализации проекта Canadian Hills Wind, будет снабжать ЦОД в Майес Каунти в штате Оклахома.

«Кроме того, мы занимаемся рядом проектов по добыче метана на нескольких захоронениях отходов в США, стараясь уменьшить тем самым объем выбросов соединений углерода в атмосферу», – подчеркнул Демази.

Крупные ЦОД и корпоративные центры потребляют десятки миллионов ватт электроэнергии и нуждаются в надежных и устойчивых источниках энергоснабжения. Ветряная и солнечная энергия не всегда доступны, причем солнечные энергоцентры обладают некоторыми преимуществами перед ветряными, хотя ветряные источники более стабильны.

«Преимущество солнечной энергии заключается в том, что ее выработка максимальна в середине дня, именно в тот период, когда ЦОД выходят на пик своей мощности», – пояснил Демази.

Экономика возобновляемых источников

Компания Google стремится удовлетворять свои энергетические потребности за счет использования возобновляемых источников энергии, однако энергия, поступающая в результате реализации экологически чистых проектов вроде ветряных энергоцентров Grand River Dam Authority, обходится компании дороже энергии, полученной из традиционных источников.

«Там, где энергия из возобновляемых источников поступает к нам через коммунальные службы, мы платим за нее несколько дороже, – признал Демази. – Но небольшая переплата оправданна с финансовой точки зрения. Пока добывать энергию из возобновляемых источников значительно труднее, чем закупать ее у энергосетей. Для устойчивого функционирования подобных коммунальных предприятий нужны потребители, которые готовы закупать энергию по повышенной цене. Основатели и руководители нашей компании убеждены в том, что, сохраняя окружающую среду, мы делаем благое дело. И эта причина, безусловно, является достойным обоснованием».

Вкладывая деньги в предприятия, осуществляющие добычу энергии из возобновляемых источников, в Google рассчитывают добиться экономии за счет увеличения масштабов. В конечном счете, по мнению Демази, цены на энергию из возобновляемых источников должны оказаться ниже цен на традиционную энергию.

По данным Энергетического информационного управления США, реализация рентабельного проекта при использовании энергии ветра обходится примерно в 2 долл. за ватт, а при использовании энергии солнца – примерно в 3 долл. за ватт. Исходя из этих цифр строительство ветряного энергоцентра мощностью 100 мегаватт обходится примерно в 200 млн долл., а солнечного энергоцентра – примерно в 300 млн долл.

В распоряжении независимых производителей электроэнергии (таких, как NextEra и Invenergy) находится больше 80% всей ветряной инфраструктуры США. То же самое относится и к инфраструктуре, перерабатывающей солнечную энергию.

Снижение стоимости строительства

Согласно результатам исследования, опубликованным в ноябре 2012 года Национальной лабораторией им. Лоуренса в Беркли, средняя стоимость строительства солнечных электростанций за последние три года упала на 25-35%.

В период с 2008-го по 2011 год стоимость строительства энергоцентра в пересчете на один ватт добываемой солнечной электроэнергии уменьшилась на 2,1 долл.

Исследование, в котором содержатся и предварительные данные за 2012 год, включает информацию о более чем 150 тыс. фотогальванических систем в жилых домах, на коммерческом производстве и в коммунальной сфере общей мощностью свыше 3 тыс. МВт. Это 76% всей фотогальванической мощности, подключенной к электрическим сетям.

Бурное развитие солнечной энергетики в условиях дополнительного налогового стимулирования сопровождается резким падением стоимости строительства станций. Удешевление происходит в основном по двум причинам: благодаря улучшению производства кремниевых пластин и экономии на масштабах Источник: Wikipedia

В исследовании говорится, что средние затраты на строительство систем мощностью менее 10 кВт в 2011 году составляли 6,1 долл. на ватт, для систем мощностью от 10 до 100 кВт – 5,6 долл. на ватт, а для систем мощностью свыше 100 кВт – 4,9 долл. Информации о стоимости затрат в 2012 году у нас пока нет.

Но данные, полученные за первые шесть месяцев 2012 года, свидетельствуют о том, что капитальные затраты продолжают сокращаться. Реализация строительных проектов в прошлом году обходилась на 3-7% дешевле, чем в 2011-м.

Расходы на строительство солнечных энергоцентров в отдельных регионах (например, в штате Массачусетс, где высокий спрос создает дополнительные стимулы для переработки солнечной энергии) оказываются еще ниже.

По информации, опубликованной Национальной лабораторией им. Лоуренса в Беркли, рынок фотогальванической энергии в США в значительной степени развивается благодаря реализации национальных программ, программ штатов и инициатив местных органов власти. Сюда относятся предварительные компенсации, стимулирование производства, принятие стандартов использования возобновляемых источников энергии, а также налоговые льготы, предоставляемые как федеральным правительством, так и штатами.

«К примеру, стоимость строительства солнечного энергоцентра в штате Массачусетс сейчас составляет в среднем 4 долл. на ватт, тогда как в 1998 году она находилась на уровне 12 долл.», – указала старший вице-президент SEIA по взаимодействию с государственными органами Керри Каллен Хитт.

В то время как по площади Массачусетс находится на 44-м месте среди 50 штатов, по добыче солнечной энергии он занимает уже девятое место. Во многом это объясняется программой интенсивного стимулирования, которая проводится властями штата.

В настоящее время компании Массачусетса вырабатывают 200 МВт солнечной энергии, еще 50 мегаватт поставляют коммунальные предприятия. Вместе с тем на солнечную энергию приходится лишь 1,5% генерирующих мощностей штата, которые составляют 13 тыс. МВт.

На федеральном уровне весомым стимулом к переходу на возобновляемые источники энергии стал инвестиционный налоговый кредит (Investment Tax Credit, ITC), предоставляемый Налоговым управлением США. Компании, инвестирующие в строительство предприятия по добыче электроэнергии из возобновляемых источников, получают налоговый вычет в размере 35%.

Заметный рост

Еще семь лет назад строительство солнечного энергоцентра мощностью в 1 МВт считалось огромным достижением. Сегодня в США регулярно воздвигаются в сто раз более крупные центры.

Например, в прошлом году компания Apple завершила строительство солнечного центра мощностью 100 МВт для энергоснабжения своего ЦОД в штате Северная Каролина. При загрузке на полную мощность ЦОД Apple потребляет примерно 20 МВт электроэнергии. «Пока мы будем производить 60% энергии, которая требуется ЦОД в Мейдене, – сообщил пресс-секретарь Apple Ник Лихай, – оставшиеся 40% будут закупаться у местных и региональных предприятий, добывающих электроэнергию из чистых, воспроизводимых источников».

Microsoft также является одним из крупнейших покупателей экологически чистой электроэнергии в США. Недавно Агентство по защите окружающей среды признало Microsoft третьим по объему закупок (1,1 млрд киловатт-часов в год) потребителем чистой энергии.

Microsoft вот уже более десяти лет проявляет интерес к возобновляемым источникам энергии.

В 2004 году компания построила крупнейший в Кремниевой долине энергоцентр мощностью до 480 киловатт. В энергоцентре было смонтировано 2288 солнечных панелей, и сегодня он удовлетворяет 15% потребностей в электроэнергии пятиэтажного здания, в котором работают 1800 сотрудников Microsoft.

В настоящее время компания изучает возможность использования на своих предприятиях электроэнергии, получаемой из биогаза, который добывается на захоронениях отходов. Осенью прошлого года подразделение Microsoft Global Foundation Services Group, управляющее облачными сервисами и центрами обработки данных компании, представило ЦОД, работающий на биогазе, который добывается на захоронении отходов в штате Вайоминг. Мини-ЦОД будет использовать 200 кВт электроэнергии, получаемой из биогаза.

Но самые крупные инвестиции корпорация проводит в гидроэнергетику, поскольку ее штаб-квартира и 60% операционных центров находятся в районе Пьюджет-Саунд в штате Вашингтон.

Примерно 46% электроэнергии, используемой Microsoft в Редмонде, и большая часть энергоснабжения ЦОД в Квинси осуществляются гидроэлектростанциями, расположенными в бассейне реки Колумбии. Одно только это уже вывело Microsoft в первую тройку в рейтинге 50 ведущих экологически чистых компаний, который был составлен в 2012 году Агентством по защите окружающей среды.

На вершине этого списка находится корпорация Intel. Однако ее представители отказались комментировать ход реализации программ получения электроэнергии из возобновляемых источников.

Кнут и пряник

В июле прошлого года в корпорации Microsoft были введены специальные углеродные сборы. Бизнес-подразделения, использующие электроэнергию, при производстве которой осуществляются выбросы соединений углерода в атмосферу, отчисляют за это некоторое количество имеющихся у них средств.

Бизнес-группы Microsoft обязаны закладывать в свой бюджет стоимость соединений углерода, выброшенных в атмосферу в соответствии с их энергопотреблением.

Бизнес-подразделения платят углеродную ренту за каждую тонну выбросов, связанных с функционированием ЦОД, лабораторий по разработке ПО, офисных зданий и сотрудников, перемещающихся воздушным транспортом. Углеродные сборы помещаются в центральный фонд и используются для закупки электроэнергии, полученной из возобновляемых источников, и нейтрализации выбросов углерода.

Модель углеродных сборов вводит в бизнес-подразделениях финансовую ответственность за вредные выбросы в атмосферу.

Кроме того, бизнес-подразделения вынуждены учитывать углеродный след в своих долгосрочных финансовых планах и искать не только способы сокращения энергопотребления, но и пути перехода на использование экологически чистых источников энергии.

«Мы пытаемся вести учет в масштабах всей компании», – сообщил Хенретиг. Правда, сумму сборов, взимаемых в подразделениях за выбросы соединений углерода, он предпочел не называть.

В отличие от Microsoft, компания Google борется с выбросами с помощью углеродных кредитов – инвестиций в деятельность, способствующую сокращению выбросов соединений углерода там, где возобновляемые источники энергии недоступны.

Углеродные кредиты проверяются независимыми аудиторами, а значит, количество выбросов парникового газа становится меньше, чем могло бы быть, если бы никто за этим не следил. Один кредит эквивалентен одной тонне диоксида углерода, выброс которой в атмосферу удалось предотвратить.

В тех случаях когда ЦОД Google расположены в местности, где возобновляемые источники энергии отсутствуют, инвестиции пойдут в другой регион, даже если получаемая там электроэнергия и не поступит напрямую в соответствующие ЦОД.

«Перед заключением сделки мы проводим внутренний анализ и убеждаемся в том, что она отвечает нашим финансовым стандартам и стоимостным ограничениям», – пояснил Демази.

Армейские инициативы

Наряду с известными компаниями армия США также превращается в крупного производителя электроэнергии из возобновляемых источников.

В феврале вооруженные силы построили крупнейший на сегодняшний день солнечный энергоцентр на полигоне Missile Range в Уайт-Сэндс в штате Нью-Мексико.

Солнечные батареи стоимостью 16,8 млн долл. объединены в общую систему мощностью 4,46 МВт, созданную на основе солнечных модулей Siemens. Солнечная система занимает более 8 тыс. квадратных метров и ежегодно генерирует приблизительно 10 млн киловатт-часов экологически чистой электроэнергии. Этого достаточно, для того чтобы экономить примерно 930 тыс. долл. в год.

Солнечные батареи мощностью 375 киловатт, размещенные на крыше автостоянки для автомобилей сотрудников полигона, будут вырабатывать примерно 10% общего объема электроэнергии и позволят уменьшить выбросы соединений углерода на 7,4 тыс. тонн в год.

«Жертвуя относительно небольшим пространством, вы получаете сотни мегаватт», – указала Хитт.

Бурное развитие солнечной энергетики в условиях дополнительного налогового стимулирования сопровождается резким падением стоимости строительства станций. Удешевление происходит в основном по двум причинам: благодаря улучшению производства кремниевых пластин и экономии на масштабах.

Преимущества фотогальванических технологий

Помимо должности, занимаемой в SEIA, Шугар исполняет обязанности генерального директора компании Solaria, занимающейся строительством солнечных электростанций. По его словам, технология производства кристаллических кремниевых пластин, используемых в фотогальванических элементах, за последние несколько десятилетий заметно улучшилась.

Процесс производства кремниевых пластин начинается с получения прочных слитков из монокристаллического и поликристаллического кремния.

Тридцать лет назад блоки кремния нарезались на тонкие пластины вручную с использованием дорогостоящих и неэффективных алмазных пил. Примерно так в магазине нарезают ломтики ветчины. Относительно толстые пластины применялись впоследствии для изготовления фотогальванических элементов.

В 80-е годы для нарезания брусков на пластины стали использоваться проволочные пилы. Каждый ломтик имел толщину 500 мкм. Примерно через каждые пять лет толщина кремниевых пластин уменьшалась на 50 мкм. Сегодня проволочные пилы разрезают на множество пластин сразу весь блок, а толщина каждой пластины составляет 150 мкм.

Благодаря снижению стоимости на протяжении последних 12 лет объемы строительства солнечных энергоцентров ежегодно увеличиваются в полтора-два раза.

«Изменения происходят так быстро, что к концу дня используемая сегодня технология уже может стать историей», – заметил Шугар.