Sekitar 10-15 tahun yang lalu, "energi hijau" tampak seperti hiburan bagi negara-negara kaya dan kaya: biaya energi yang dihasilkan oleh kincir angin dan pembangkit listrik tenaga surya jauh lebih tinggi daripada biaya satu kilowatt-jam yang diperoleh dari pembakaran bahan bakar fosil. Mengurangi efek rumah kaca, meminimalkan emisi, dan argumen lain yang mendukung ekologi sering kali surut begitu sampai pada komponen ekonomi: lagipula, apa gunanya memulai pembangunan stasiun surya jika energi darinya akan digunakan? jauh lebih mahal daripada, misalnya, dari batu bara ...
Namun, kemudian revolusi diam-diam terjadi di depan mata kami. Selama 10 tahun terakhir, biaya energi dari sumber terbarukan telah turun beberapa kali lipat dan menyamai energi tradisional (dan bahkan menjadi lebih rendah!), Sementara harga energi dari bahan bakar fosil tetap pada tingkat yang sama, dan dalam kasus nuklir energi, sebaliknya, umumnya meningkat.
Mengapa energi hijau menjadi lebih murah dengan cepat? Dan apa yang bisa ditimbulkan dari proses ini? Kami telah memilih yang paling penting dari publikasi Max Roser, editor portal Our World in Data.
Harga sebagai faktor penentu
Diagram 1. Gambar asli.
Saat ini, bahan bakar fosil - batu bara, minyak dan gas - menyumbang sekitar 79% dari produksi energi dunia. Dan ini memiliki konsekuensi negatif yang serius: infografik di atas membandingkan tingkat kematian penduduk akibat polusi udara (kiri) dan jumlah gas rumah kaca yang dihasilkan (kanan).
Pembakaran bahan bakar fosil menyumbang 87% dari seluruh emisi CO2 global, dan ini tidak hanya membahayakan kehidupan keturunan kita, tetapi juga seluruh biosfer secara keseluruhan. Dan inilah alasan kematian banyak orang di zaman kita: setiap tahun dari emisi ini mati3,6 juta orang di seluruh dunia. Ini enam kali lebih banyak dari gabungan tingkat kematian akibat pembunuhan, perang dan serangan teroris.
Jelas dari Bagan 1 bahwa alternatif bahan bakar fosil seperti sumber energi terbarukan (RES) dan tenaga nuklir lebih aman dan lebih bersih.
Tetapi mengapa, kemudian, ekonomi global masih bergantung pada bahan bakar fosil?
Jawabannya sederhana: alasannya adalah jenis bahan bakar khusus ini tetap menjadi yang termurah untuk waktu yang lama. Lebih murah dari semua sumber energi lainnya. Karena itu, saat ini batu bara masih menyediakan 37% listrik dunia. Gas berada di urutan kedua (24%). Dan bersama-sama mereka adalah sumber efek rumah kaca terbesar, menyumbang 30% dari seluruh emisi global.
Diagram 2. Gambar asli .
Bagan 2 menunjukkan seberapa besar harga listrik dari sumber tak terbarukan telah berubah selama dekade terakhir. Untuk objektivitas dan kejelasan, biaya dinyatakan dalam "biaya listrik yang dinormalisasi" (NSE, LCOE). NSE adalah perkiraan rata-rata biaya produksi listrik selama seluruh siklus hidup pembangkit listrik (termasuk semua kemungkinan investasi, biaya dan pendapatan). NSE memperhitungkan biaya pembangunan pembangkit listrik itu sendiri, serta bahan bakar saat ini dan biaya pengoperasian untuk seluruh periode operasi. Jadi, jika NSE pembangkit listrik Anda lebih tinggi daripada pembangkit listrik lainnya, Anda harus bekerja sangat keras untuk menemukan pembeli listrik mahal Anda dan, dengan kemungkinan besar, Anda akan meninggalkan ide ini demi keuntungan ekonomi yang lebih menguntungkan. pilihan.
Seperti yang dapat dilihat dari Diagram 2, selama 10 tahun terakhir, harga energi nuklir meningkat, harga gas turun, dan harga batubara hampir tidak berubah. Apa yang ada di balik grafik ini - kita akan lihat nanti.
Diagram 3. Gambar asli.
Diagram 3 menunjukkan grafik yang sama, tetapi dengan satu tambahan penting: diagram ini menunjukkan dinamika penurunan biaya listrik dari sumber terbarukan (perhatikan bahwa semua harga dihitung tidak termasuk subsidi). Lihatlah bagaimana situasi dengan biaya energi terbarukan telah berubah secara radikal dalam beberapa tahun terakhir. Secara harfiah “kemarin”, 10 tahun yang lalu, jauh lebih murah dan lebih rasional untuk membangun pembangkit listrik tenaga batu bara daripada repot dengan pembangkit tenaga surya atau angin. "Angin" lebih mahal dari batu bara sebesar 22%, dan "matahari" - sebanyak 223%.
Namun, banyak hal telah berubah selama 10 tahun terakhir. Pada tahun 2009, biaya listrik dari instalasi fotovoltaik $ 359 per MWh, dan sekarang lebih murah 89%. Dan yang paling menarik: sekarang, untuk menutup biaya pembangunan pembangkit listrik tenaga batu bara, Anda harus membebankan harga energi yang lebih tinggi kepada pengguna akhir daripada jika Anda membangun pembangkit listrik tenaga angin atau surya dengan kapasitas yang sama. .
Ini adalah perubahan yang benar-benar mendasar - dan tentu saja berdampak pada industri kelistrikan. Dalam beberapa tahun terakhir, energi angin dan matahari telah berkembang pesat: pada tahun 2019, itu adalah energi terbarukan yang menyumbang 72% dari semua kapasitas baru yang dioperasikan.
Tapi kenapa ini terjadi? Bagaimana energi hijau berhasil mencapai pengurangan biaya yang begitu cepat?
Faktanya adalah bahwa biaya produksi energi dari sumber fosil (serta energi nuklir) pada dasarnya dipengaruhi oleh dua faktor:
- biaya bahan bakar itu sendiri;
- biaya operasi pembangkit listrik.
Sebaliknya, sumber energi terbarukan memiliki bahan bakar "gratis": tidak perlu ditambang dan diangkut. Dan biaya operasinya jauh lebih rendah. Faktor utama yang menentukan biaya energi terbarukan adalah teknologi produksi itu sendiri .
Dari harga kosmik hingga pasar massal
Mari kita melakukan perjalanan singkat ke masa lalu dan mengingat bagaimana industri fotovoltaik berjalan. Salah satu pernyataan pertama tentang biaya listrik tenaga surya dimulai pada tahun 1956. Kemudian $ 1.865 per watt (pada harga tahun 2019 dan disesuaikan dengan inflasi). Tapi satu watt tidak berarti apa-apa. Panel surya modern konvensional yang dipasang di atap rumah menghasilkan daya sekitar 320 watt, dan dengan harga tersebut pada tahun 1956 akan menghabiskan biaya sebesar $ 596.800. Tentu saja, tidak ada pertanyaan tentang daya saing.
Namun berkat eksplorasi luar angkasa. Berkat mereka, penerapan praktis pertama dari energi matahari terjadi: pada tahun 1958, satelit Amerika "Avangard-I" dan Soviet "Sputnik-3" dipasok dengan baterai surya. Sepanjang 1960-an, industri luar angkasa tetap menjadi konsumen utama fotovoltaik. Permintaan tumbuh - dan produksi juga tumbuh, dan teknologi dioptimalkan secara bertahap. Akibatnya, biaya modul surya, meski perlahan, terus menurun.
Pada 1970-an, "teknologi luar angkasa" akhirnya turun ke Bumi. Aplikasi panel surya berbasis darat pertama adalah upaya untuk melistriki tempat-tempat yang sulit dijangkau yang terlalu mahal untuk dihubungkan ke jaringan listrik konvensional: mercusuar, perlintasan kereta api, dll. Titik kiri atas pada Bagan 4 adalah biaya satu watt pada tahun 1976: $ 112 (disesuaikan dengan inflasi). Perhatikan bahwa total pembangkit tenaga surya global pada saat itu sekitar 0,3 MW. Ini, tentu saja, sudah merupakan kemajuan yang belum pernah terjadi sebelumnya (dibandingkan dengan tahun 1956, harganya turun 94%!), Namun sayangnya, 0,3 MW masih jauh dari skala industri.
Diagram 4. Gambar asli .
Namun pada kenyataannya, semuanya baru saja dimulai ... Grafik pada Diagram 4, di mana kedua skala (sumbu) adalah logaritmik, dengan jelas menunjukkan bagaimana, tahun demi tahun, hingga saat ini, harga panel surya melewati "pembelajaran curve ": sementara commissioning kapasitas baru tumbuh secara eksponensial - biaya modul surya menurun secara eksponensial. Semakin luas produksi, semakin murah biaya produksi, dan ini, pada gilirannya, mengarah pada peningkatan produksi yang lebih besar - ini adalah skala ekonomi yang sama yang kita temukan hampir di mana-mana. Ditambah, tentu saja, dukungan pemerintah membantu, yang, karena subsidi, mampu menurunkan harga pada tahap paling awal dan paling mahal.
Kemajuan yang telah membuat penurunan harga panel surya mungkin mempengaruhi, pada kenyataannya, seluruh proses manufaktur. Bisnis menjadi lebih besar dan lebih efisien; R&D menjadi lebih efektif; produksi wafer silikon ditingkatkan; skala ekstraksi bahan mentah diperluas; modul menjadi lebih kuat dan lebih tahan lama; persaingan berkembang; mengurangi biaya modal produksi. Ini dan banyak perbaikan besar dan kecil lainnya membentuk keseluruhan proses yang mengarah pada penghematan biaya yang berkelanjutan.
Jika kita mengambil tingkat pengurangan biaya sebagai produksi ganda sebagai semacam "tingkat pembelajaran", maka dalam kasus panel surya angkanya adalah 20,2%. Teknologi manufaktur dengan cepat menjadi lebih murah, dan antara tahun 1976 dan 2019, biaya baterai turun dari $ 106 menjadi $ 0,38 per watt yang dihasilkan. Perubahan eksponensial serupa dalam "kurva pembelajaran" kita ketahui dari teknologi lain: contoh paling terkenal adalah biaya komputer (prosesor) dan "hukum Moore" yang terkenal .
Tetapi kami lebih tertarik pada harga bukan untuk panel surya, tetapi untuk listrik sebenarnya yang dihasilkan olehnya. Gambar 5 membandingkan energi tak terbarukan (nuklir dan batu bara) versus energi terbarukan (matahari, angin darat dan lepas pantai).
Diagram 5. Gambar asli.
Grafik ini juga logaritmik, dan ini menunjukkan bahwa "kurva pembelajaran" yang kita lihat dalam kasus penurunan harga panel surya juga berulang di sini. Biaya listrik ramah lingkungan menurun secara eksponensial seiring dengan peningkatan produksinya. Dengan setiap penggandaan produksi, biaya 1 watt berkurang 36% (untuk tenaga surya) dan 23% (tenaga angin darat). Tetapi energi dari turbin angin lepas pantai masih relatif mahal - hanya seperempat lebih murah daripada tenaga nuklir dan sedikit lebih mahal dari batu bara. Namun, para ahli memperkirakan penurunan yang cepat dalam biaya jenis energi ini dalam beberapa tahun mendatang, terutama karena turbin yang lebih besar dan pemanfaatan yang lebih tinggi karena angin yang konstan.
Dengan demikian, produksi listrik dari sumber energi terbarukan menunjukkan dinamika penurunan yang cepat dan stabil. Bagaimana dengan energi tradisional?
Harga batubara dunia dari 2010 hingga 2019 turun dari $ 111 menjadi $ 109, mis. hanya 2% - dengan latar belakang fakta bahwa pengurangan biaya tenaga surya adalah 89%, dan angin - 70%. Stagnasi harga listrik berbahan bakar batu bara selama 10 tahun terakhir tidak mengherankan. Secara historis, dinamika biayanya tidak pernah mengikuti "kurva pembelajaran": dulu dan tetap relatif murah. Tapi itu tidak akan menjadi lebih murah lagi. Pertama, pembangkit listrik tenaga batu bara modern hanya memiliki sedikit ruang untuk memperoleh efisiensi yang signifikan: perusahaan yang paling efisien mencapai efisiensi 47%, dan rata-rata sekitar 33%. Kedua, harga listrik berbahan bakar batu bara sebagian besar ditentukan oleh biaya bahan mentah yang dikonsumsihingga 40% dari total biaya produksi. Kalaupun harga pembangunan pembangkit listrik tenaga batu bara turun secara signifikan, dan efisiensinya meningkat, harga bahan bakar tetap akan menghalangi dinamika pengurangan biaya.
Tetapi harga listrik dari gas, sebaliknya, telah turun 32% selama 10 tahun terakhir, menjadi $ 56 per MWh. Salah satu penyebabnya adalah berkurangnya biaya pembangunan pabrik pengolahan. Tetapi alasan lain yang jauh lebih penting: penurunan yang signifikan pada harga gas itu sendiri sebagai bahan baku setelah puncak biaya pada tahun 2008, termasuk karena adanya peningkatan pasokan dengan teknologi rekahan hidrolik. Namun, penurunan harga bahan baku ini bersifat sementara: harga gas sebenarnya lebih tinggi hari ini. dari dua atau tiga dekade lalu. Tidak mungkin hal ini akan berlanjut di masa mendatang, dan, jelas, tidak perlu membicarakan "kurva pembelajaran" apa pun terkait dengan biaya listrik gas.
Tenaga nuklir, seperti yang dapat dilihat dari Diagram 5, secara umum harganya naik, dan tren ini akan berlanjut dalam jangka panjang. Membangun pembangkit listrik tenaga nuklir menjadi lebih mahal, termasuk karena industri telah memperketat regulasi. Selain itu, dalam beberapa tahun terakhir, tidak banyak pembangkit listrik tenaga nuklir baru yang dibangun di dunia, dan akibatnya, tidak ada skala ekonomi. Oleh karena itu, biaya rata-rata energi nuklir dunia (seperti NSE) umumnya meningkat. Yang, bagaimanapun, tidak meniadakan penyebaran yang agak besar dalam tren harga antara masing-masing negara dan wilayah. Misalnya, jika di AS dan Inggris Raya harga dan periode pembangunan stasiun telah meningkat secara signifikan, di Prancis dan Korea Selatan mereka tetap pada level yang sama. Menurut sejumlah ahli, negara-negara yang konstruksi reaktornya paling standar berhasil menghindari lonjakan harga. Jika standardisasi meluas dan pertumbuhan jumlah PLTN baru berhenti stagnan, maka ada kemungkinan biaya PLTN akan turun.Hal ini tidak mungkin mencapai dinamika eksponensial dari biaya energi terbarukan, tetapi akan dapat secara efektif melengkapi energi terbarukan di mana yang terakhir menghadapi masalah. Plus, jangan lupa tentang kemungkinan prospek reaktor termonuklir, yang secara teoritis dapat sepenuhnya mengubah sistem catu daya dunia.
Kesimpulan
Jadi mengapa energi terbarukan menjadi lebih murah dengan begitu cepat? Sebagai berikut dari argumen di atas, fitur utama yang secara fundamental membedakan RES dari bahan bakar fosil adalah bahwa biayanya mengikuti “kurva pembelajaran” eksponensial. Pembangkit listrik yang menggunakan sumber terbarukan tidak memerlukan biaya bahan bakar dan relatif murah untuk pengoperasian dan pemeliharaannya. Harga mereka (NSE) hanya bergantung pada biaya teknologi. Dan teknologi ini - baik itu teknologi tenaga surya, angin atau penyimpanan - mengikuti kurva pembelajaran: setiap penggandaan kapasitas mengarah pada pengurangan biaya yang sesuai. Semakin tersebar luasnya generator angin dan fotovoltaik, semakin cepat biaya mereka turun.
Jadi, semakin banyak energi hijau yang kami perkenalkan hari ini, semakin banyak, karena pengurangan biaya, kami dapat memperkenalkan besok. Oleh karena itu, dengan memperluas penggunaan sumber energi terbarukan, secara bersamaan kita akan menyelesaikan dua masalah: kita akan mengurangi konsekuensi negatif dari emisi dan efek rumah kaca dan, mungkin yang lebih penting, kita akan mendapatkan listrik yang lebih murah. Dan hal ini, pada akhirnya, akan meningkatkan pendapatan riil penduduk, pertumbuhan ekonomi dan pengurangan kemiskinan.
