太陽光発電の負の側面
クリーンエネルギーへの関心が高まる中、使用済みのソーラーパネルはそのまま埋め立て地に運ばれています。
2021年6月18日
Harvard Business Review
太陽光発電にとって、今が好機です。米国では、コロナによる落ち込みから完全に立ち直り、2019年末の13ギガワットから19ギガワット以上の総容量が設置されるとアナリストは予測しています。業界調査データによると、今後10年間でその数は4倍になる可能性があります。さらに、環境保護に積極的なバイデン政権が打ち出す可能性のある新たな規制や優遇措置によるさらなる影響は考慮に入れてもいません。
ソーラーのパンデミックに強い性能は、ソーラー投資税額控除によるところが大きい。これは、住宅用および商業用顧客がソーラー関連費用として支払う金額の26%を控除する（2006年から2019年の間は30%だった）。2023年以降は、商業用設置業者向けの税額控除は恒久的な10%に減額され、住宅購入者向けの税額控除は完全に廃止される。そのため、購入者が現状のうちに利益を得ようと競い合う中、今後数か月間は太陽電池の販売がさらに活況を呈するでしょう。
太陽熱発電の爆発的な普及の理由は、税制上の優遇措置だけではありません。過去 10 年間、パネルの変換効率は毎年 0.5% ずつ向上し、生産コスト（ひいては価格）は、業界を支配する中国のパネルメーカーが主導した幾度もの製造技術革新により大幅に低下しました。エンドユーザーにとっては、これは発電量 1 キロワットあたりの初期費用を大幅に削減することに繋がります。
これは業界にとってだけでなく、地球の未来のために化石燃料から再生可能エネルギーへの移行が必要だと認識している人々にとっても素晴らしいニュースです。しかし、ほとんど誰も言及していない重大な注意点がひとつあります。
パネル、パネル、そこらじゅうにパネル
経済的なインセンティブが急速に整い、顧客が既存のパネルを、より新しく、より安価で、より効率的なモデルに交換するよう奨励しています。リサイクルなどの循環型ソリューションが依然として不十分である業界において、廃棄されるパネルの膨大な量は、まもなく存在を脅かすほどのリスクをもたらすでしょう。
もちろん、これは業界や政府筋が発表する公式見解ではありません。国際再生可能エネルギー機関（IRENA）の公式予測によると、「2030年代初頭までに年間廃棄量が大幅に増加する」とされており、2050年までに7800万トンに達する可能性があるとしています。確かに、これは驚異的な数字です。しかし、準備に何年もかけることができるため、これは深刻な脅威というよりも、貴重な資源を再利用するための数十億ドルのビジネスチャンスであると言えます。IRENAの予測は、パネルが30年間のライフサイクル全体を通じて設置されたままであることを前提としているため、この脅威は隠されています。早期交換が広まる可能性については考慮されていません。
当社の研究では、米国の実際のデータを使用して、さまざまなシナリオにおける交換の是非に関する消費者の意思決定に影響を与えるインセンティブをモデル化しました。交換の是非を決定する際に特に顕著な影響を与える3つの変数として、設置価格、補償率（すなわち、送電網に販売される太陽光発電の現行価格）、およびモジュールの効率を推測しました。買い替えのコストが十分に低く、効率と補償率が十分に高い場合、既存のパネルが30年間フル稼働したかどうかに関わらず、合理的な消費者は買い替えるだろうと私たちは考えます。
例えば、カリフォルニア州在住の架空の消費者（ブラウンさんと呼ぶ）が、2011年に自宅にソーラーパネルを設置したと仮定します。理論的には、彼女はパネルを30年間、つまり2041年までそのままにしておくことができます。設置時の総費用は40,800ドルで、その30%はソーラー投資税額控除により税額控除の対象となりました。2011年、ブラウンさんはソーラーパネルから12,000キロワットの発電、つまりおよそ2,100ドル相当の電力を得ることができると予想していました。 その後、モジュールの劣化により、パネルの効率は毎年約1%ずつ低下します。
2026年、機器の耐用年数の半分が過ぎた頃、ブラウンさんは再びソーラーオプションを検討し始めます。彼女は、最新世代のパネルはより安価で効率的だと聞いており、実際に調べてみると、その通りであることが分かりました。実際の現在の予測によると、2026年のブラウンさんは、ソーラーパネルの購入と設置にかかる費用が2011年当時よりも70%も下がっていることに気づくでしょう。さらに、新世代のパネルは年間2,800ドルの収益を生み出し、ブラウンさんの既存の設備が新品だったときよりも700ドル多くなります。つまり、15年待たずに今パネルをアップグレードすれば、2011年のドルで3,000ドル以上の正味現在価値（NPV）の増加が見込めるのです。ブラウンさんが合理的な行動をとる人であれば、早期交換を選ぶでしょう。また、金銭問題に関して特に抜け目がない人であれば、もっと早くその決断を下しているでしょう。ブラウンさんのケースの計算では、パネルの交換による NPV がパネルの維持による NPV を上回るのは 2021 年からであることが示されています。
当社の統計モデルが予測するように早期交換が行われる場合、わずか4年間でIRENAが予測する50倍もの廃棄物が発生します。この数値は、1MWあたりの重量対出力比を90トンと推定した場合、約315,000メートルトンの廃棄物に相当します。
これらの統計は憂慮すべきものですが、当社の分析は住宅用設置に限定されているため、この危機を完全に反映しているとはいえません。商業用および産業用パネルも考慮すると、交換の規模ははるかに大きくなる可能性があります。
太陽光発電ゴミの高額な処理費用
業界が現在抱える循環処理能力は、今後大量に発生するであろう廃棄物の処理にはまったく不十分です。ソーラー業界では、リサイクルへの投資に対する金銭的インセンティブがこれまであまり強くありませんでした。パネルには銀などの貴重な素材が少量含まれていますが、大部分はガラス製で、価値の非常に低い素材です。ソーラーパネルの寿命が長いことも、この分野での技術革新を妨げる要因となっています。
その結果、太陽電池の生産ブームは、そのリサイクルインフラをほったらかしにしてしまいました。一例を挙げると、ファーストソーラーは、私たちが知る限り、稼働中のリサイクルイニシアティブを持つ唯一の米国パネルメーカーです。ただし、これは同社の製品にのみ適用され、年間200万枚のパネルを処理できるグローバルな処理能力を持っています。現在の処理能力では、1枚のパネルをリサイクルするのに20～30ドルかかると推定されています。同じパネルを埋立地へ送ると、わずか1～2ドルで済みます。
しかし、リサイクルにかかる直接的な費用は、使用済みとなった際の負担の一部でしかありません。パネルは、住宅用として通常屋上に設置される、壊れやすくかさばる機器です。トラックに積み込む前に粉々になってしまわないよう、パネルを取り外し、撤去するには専門知識を持った作業員が必要です。さらに、一部の政府では、太陽電池パネルに含まれる微量の重金属（カドミウム、鉛など）を理由に、太陽電池パネルを有害廃棄物として分類している場合があります。この分類には、有害廃棄物は指定された時間およびルートでのみ輸送できるなど、一連の費用のかかる制限が伴います。
これらの予期せぬコストの合計は、産業の競争力を押しつぶしかねません。2050年までに700GW（NRELが推定する米国住宅市場の上限）まで増加すると想定される発電量に、早期交換カーブを合わせて将来の設置数をプロットすると、2031年までに廃棄量が新規設置量を上回ることがわかります。2035年には、廃棄パネルの量が新品の販売量を2.56倍上回るでしょう。その結果、LCOE（エネルギー生産資産の寿命全体にかかるコストの指標であるエネルギーの均等化発電原価）は現在の予測の4倍に跳ね上がるでしょう。2021年の時点では非常に明るい見通しに見えた太陽エネルギーの経済性は、業界が自らのゴミの重みに押しつぶされるにつれ、急速に暗転することになるでしょう。
誰が費用を負担するのか？
誰が清掃費用を負担するかは、ほぼ間違いなく規制当局が決定することになります。 最初の波の早期交換による廃棄物が今後数年間で積み重なるにつれ、米国政府は州政府から開始し、やがて連邦政府レベルに拡大していくでしょうが、ソーラーパネルのリサイクルに関する法案を導入するでしょう。おそらく、今後の米国の規制は、EU 加盟国全体における電子廃棄物のリサイクルと廃棄に関する法的枠組みである欧州連合の WEEE 指令をモデルとするでしょう。電子機器のリサイクルに関する法律を制定した米国の州は、ほとんどが WEEE モデルを採用しています。（この指令は、2014年にソーラーパネルを含めるよう改正された。）EUでは、過去の（歴史的な）廃棄物のリサイクル責任は、現在の市場シェアに基づいてメーカーに割り当てられている。
災害を未然に防ぐための第一歩は、太陽電池パネルが埋め立て地を埋め尽くすのを待つのではなく、太陽電池パネルメーカーがただちに米国でも同様の法律の制定に向けたロビー活動を開始することかもしれません。2000年代後半にWEEE指令の改訂案を起草し、実施した経験から、初期の段階で最大の課題の1つとなったのは、電子機器事業から撤退した企業が大量に蓄積した廃棄物の責任の所在（いわゆる孤児廃棄物）でした。
太陽電池の場合、北京で新たに定められた規則により、太陽電池パネル製造業者への補助金が削減される一方で、新規の太陽電池プロジェクトに対する競争入札が義務付けられるようになったため、問題はさらに厄介なものとなっています。 中国企業が業界を支配する中、不確実要素がさらに高まっています。中央政府からの支援が縮小されたことで、一部の中国企業が市場から撤退する可能性もあります。今すぐにではなく、後になってから法律を制定する理由のひとつは、差し迫った第一波の廃棄物のリサイクルに関する責任を、関係する機器メーカーが公平に分担できるようにするためです。もし法律の制定が遅れれば、生き残ったメーカーは、かつての中国メーカーが残した高額な問題を処理せざるを得なくなるかもしれません。
しかし、何よりもまず、必要な太陽電池パネルのリサイクル能力を構築することが必要です。これは、撤去、輸送、そして（その間）太陽電池廃棄物の適切な保管施設も含めた包括的な使用済みインフラの一部として行われます。早期交換の予測がもっとも楽観的なものであっても、企業が単独でこれを達成するには十分な時間がないかもしれません。迫り来る廃棄物問題の規模に見合った能力を迅速に開発するには、おそらく政府からの補助金しかないでしょう。企業のロビーストは、太陽エネルギーなどの新エネルギー技術の普及に必要な急速な技術革新がもたらす負の外部性として、廃棄物の問題を政府介入の根拠として説得力のある主張を展開することができます。したがって、太陽エネルギーの廃棄処理インフラ整備費用は、グリーンエネルギー支援に伴う研究開発パッケージの不可欠な一部です。
問題は太陽光だけではない
他の再生可能エネルギー技術にも同じ問題が迫っています。例えば、処理能力が大幅に改善されない限り、今後 20 年間で 720,000 トン以上の巨大な風力タービンブレードが米国の埋立地行きになるだろうと専門家は予想しています。現在のところ、電気自動車のバッテリーの5%しかリサイクルされていないという推定もあります。電気自動車の年間販売台数が前年比40%増と増加を続ける中、自動車メーカーはリサイクル率の遅れを挽回しようと躍起になっています。これらのグリーンテクノロジーとソーラーパネルの唯一の決定的な違いは、後者が消費者にとって収益を生み出すエンジンとしても機能しているという点です。普及のためには、利益を追求する2つの主体、すなわちパネルメーカーと最終消費者、双方の満足を得ることが必要である。
これらの事実は、再生可能エネルギーの将来性や必要性に重大な疑問を抱かせるものではありません。科学的な見地から言えば、化石燃料への依存を現状のように続けることは、地球を傷つけるだけでなく、死滅させる可能性すらあるのです。太陽エネルギーの経済性が安定し、消費者がパネルの寿命を短くする必要性を感じなくなるまでに要するであろう40年ほどの期間と、私たちが得るもの、失うものを比較すると、その期間は明らかに短いと言えます。しかし、その崇高な目的が、現実において再生可能エネルギーへの移行を容易にするわけではありません。あらゆる分野の中で、持続可能な技術は、それが生み出す廃棄物のことを近視眼的に考える余裕が最もない分野です。循環型経済への参入戦略は絶対に不可欠であり、早ければ早いほど良いのです。