Почему Америка больше не производит солнечные панели

Америка изобрела кремниевые солнечные батареи в 1950-х годах. В 1980-х годах она тратила на исследования в области солнечной энергетики больше, чем любая другая страна. Он все равно потерял свое технологическое преимущество.

15 июня 2021 г.
Делиться

Каждую неделю наш ведущий репортер по климату предлагает вам важные идеи, экспертный анализ и жизненно важные рекомендации, которые помогут вам процветать на меняющейся планете. Зарегистрируйтесь, чтобы получить ТЕженедельная планета, наш путеводитель по жизни в условиях изменения климата в вашем почтовом ящике.

Вы бы не знали об этом сегодня, но кремниевый фотоэлектрический элемент — стандартная черно-медная солнечная панель, которую вы можете найти на крышах пригородов и солнечных фермах — родился и вырос в Америке.

Технология была изобретена здесь. В 1954 году трое американских инженеров из Bell Labs обнаружили, что электроны свободно проходят через кремниевые пластины, когда они подвергаются воздействию солнечного света.

Он был развернут здесь. В 1958 году ВМС США прикрутили солнечные панели к Vanguard 1, второму американскому спутнику в космосе.

И какое-то время его даже делали здесь. В 1960-х и 70-х годах американские компании доминировали на мировом рынке солнечной энергии и зарегистрировали большинство патентов на солнечную энергию. Согласно одному исследованию, еще в 1978 году американские фирмы контролировали 95 процентов мирового рынка солнечной энергии.

Ключевая фраза «на время». Солнечные панели больше не производятся в Соединенных Штатах, хотя рынок для них больше, чем когда-либо. Начиная с 1980-х годов лидерство в отрасли перешло к Японии, затем к Китаю. Сегодня только один из 10 крупнейших производителей солнечных батарей в мире является американским.

В течение последних нескольких десятилетий подобные истории — об изобретениях, глобализации и деиндустриализации — были частью фонового шума американской экономики. В последнее время политики, кажется, стремятся что-то с этим сделать. На прошлой неделе сильное двухпартийное (!) большинство в Сенате приняло законопроект, направленный на сохранение «технологической конкурентоспособности» Америки по сравнению с Китаем. В течение следующих нескольких лет компания потратит более 100 миллиардов долларов на фундаментальные исследования и разработки.

И в рамках своего предложения по инфраструктуре Джо Байден попросил Конгресс выделить 35 миллиардов долларов на исследования в области чистой энергии. Наблюдатели слева нарисовали эту цифру как жалко маленькую, отметив, что она примерно равна тому, что американцы тратят на корм для домашних животных каждый год.

Я сочувствую их опасениям. Но я пишу об этих предложениях, потому что у меня с ними большая проблема: Я не уверен, что R|D — это решение наших проблем. Или, по крайней мере, я не уверен вид НИОКР, который Конгресс хочет санкционировать это ответ на наши проблемы.

Давайте вернемся. R|D обычно относится к расходам на исследования, которые не имеют очевидного или непосредственного применения на рынке. США лидируют в мире по расходам на НИОКР, и так уже десятилетиями, хотя Китай находится на втором месте и продолжает расти. Исследования и разработки могут показаться непостижимо скучной темой, сродни спорам о медицинских данных или разрешениях на получение грантов, но они вращаются вокруг некоторых из самых глубоких — и остающихся без ответа — вопросов индустриальной цивилизации: почему одни технологии развиваются вместо других? Почему одни страны становятся богаче быстрее других? Как мы можем существенно улучшить жизнь людей как можно быстрее — и может ли правительство что-нибудь сделать, чтобы помочь? Превыше всего, откуда экономический рост? Это то, из-за чего мы ссоримся, когда ссоримся из-за R|D.

Вот почему я считаю, что история солнечной энергетики так важна. (Следующий рассказ обязан мне чтением и беседой с Максом Джернеком, исследователем Стокгольмской школы экономики, который задокументировал историю использования солнечной энергии в США и Японии.)

В конце 1970-х не было очевидно, что американская солнечная промышленность находится в опасности. Президент Джимми Картер и Конгресс только что учредили Министерство энергетики, которое пообещало развивать новые энергетические технологии с такой же серьезностью, с какой США уделяют разработке новых военных технологий. Солнечные инженеры видели светлое будущее. Но затем ряд изменений сотряс американскую экономику. Федеральная резервная система подняла процентные ставки до рекордно высокого уровня, что затруднило получение американцами автокредитов, при этом укрепив доллар по отношению к другим валютам, что затруднило продажу товаров американским экспортерам за границу.Президенты Картер и Рональд Рейган ослабили правила против «корпоративного рейдерства», позволив трейдерам с Уолл-стрит принуждать компании закрывать или отделять часть своего бизнеса. После 1980 года Рейган также ослабил федеральные экологические правила, распустив новое министерство энергетики, отказавшись от поддержки альтернативных источников энергии, таких как солнечная энергия.

Американские производители уже изо всех сил пытались конкурировать с импортом из Восточной Азии. Теперь они провалились. Стартапы закрываются; специалисты ушли из отрасли. Корпоративные рейдеры вынуждали нефтяные компании, такие как Exxon, продавать или закрывать свои небольшие подразделения по исследованиям и разработкам в области солнечной энергетики. Соединенные Штаты, страна, которая когда-то производила все солнечных батарей в мире, его доля на рынке рухнула. В 1990 г. американские фирмы производили 32% солнечных панелей во всем мире; к 2005 году они составили всего девять процентов.

Япония выиграла от этого внезапного отречения. В 1980-х годах японские, немецкие и тайваньские фирмы купили патенты и подразделения, проданные американскими фирмами. В то время как в 1980 году в Японии не было солнечной промышленности, о которой можно было бы говорить, к 2005 году она производила почти половину мировых солнечных панелей.

Это может показаться классической историей, которую Конгресс надеется предотвратить. Тем не менее, исследования и разработки не имели почти никакого отношения к краху солнечной энергетики США. С 1980 по 2001 год Соединенные Штаты превосходили Японию в исследованиях в области солнечной энергетики каждый год, кроме одного. Позвольте мне повторить: США превышали Японию по затратам на НИОКР каждый год, кроме одного. В любом случае он потерял технологический рубеж.

Проблема была не тогда — и не сейчас — в том, что Америка не тратит деньги на НИОКР. Это был набор предположений, которые определяют, как Америка думает о развитии высоких технологий.

Американская система в 1980-х и сегодня предназначена для производства фундаментальной науки — исследований без непосредственного очевидного применения. В США в начале 80-х годов большинство компаний, производящих солнечную энергию, готовились к прогнозируемому массовому рынку будущего: крышам домов и солнечным фермам в масштабе сети.И тем, и другим требовалось, чтобы солнечные панели стали значительно дешевле и эффективнее, чем они были в то время: другими словами, им требовались НИОКР.

Но промышленная политика Японии, организованная влиятельным Министерством международной торговли и промышленности, была сосредоточена на немедленном поиске коммерческого применения технологий. Он также обеспечивал стабильное поддерживающее финансирование для компаний, которые хотели инвестировать в поиск приложений. Таким образом, японские компании были вынуждены как можно скорее включить солнечные панели в свою продукцию. В течение нескольких лет они нашли первое крупное коммерческое применение солнечных батарей, поместив их в карманные калькуляторы, наручные часы и другую бытовую электронику. Поскольку этим устройствам не требовалось много электричества, они хорошо обслуживались солнечными панелями. как они существовали в 1980-х годах, а не тем, чем, согласно исследованию НИОКР, они теоретически могли бы стать в будущем.

И готовность Японии поставлять быстро и несовершенно в конечном итоге помогла ей разработать солнечную энергетику для коммунальных предприятий. По мере того, как японские фирмы массово производили больше солнечных панелей, они становились лучше. Они научились делать это дешево. Это «обучение на практике» в конечном итоге снизило стоимость солнечных элементов больше, чем когда-либо удавалось американским теоретическим исследованиям и разработкам. Совсем недавно китайские фирмы подражали этому методу, чтобы съесть долю Японии в мировой солнечной промышленности, Грег Немет, профессор государственной политики в Университете Висконсина и автор книги Как солнечная энергия стала дешевой, сказал мне.

Немного уменьшите масштаб, и вы увидите более глубокую проблему в том, как американцы думают о технологиях. Мы склонны, возможно, вопреки интуиции, чрезмерно интеллектуализировать Это. Вот пример: вы, вероятно, когда-то жили с протекающим краном в вашем доме, раковиной или душем, в котором вам приходилось доставать холодную ручку. в самый раз чтобы фактически перекрыть поток воды.Как вы научились правильно поворачивать ручку — вы нашли и прочитали учебник для колледжа по углубленному изучению негерметичных кранов или просто возились с ручкой, пока не узнали, как заставить ее работать? Если бы вам пришлось написать инструкции по повороту ручки, чтобы она не протекла, смогли бы вы это сделать?

Заставить кран не протекать — это пример того, что антропологи называют неявное знание, информация, хранящаяся в сознании человека и трудно поддающаяся объяснению. Высокие технологии требуют гораздо большего количества неявных знаний, чем обычно допускает американская система. Понимание того, как массово производить автомобиль или солнечную батарею, не хранится в книге или патентной заявке; она существует в мозгах и телах рабочих, мастеров и инженеров на линии. Вот почему места место, где собираются вместе инженеры, дизайнеры и рабочие — будь то в Детройте, Силиконовой долине или Шэньчжэне, — всегда было источником прогресса.

Администрация Байдена, кажется, помнит о некоторых проблемах, связанных с инвестированием только в «чистые» НИОКР. Американский план занятости предлагает потратить 20 миллиардов долларов на новые «региональные инновационные центры», которые объединят государственные и частные инвестиции для ускорения развития различных энергетических технологий. Он также направлен на создание 10 новых «первопроходческих объектов», крупномасштабных демонстрационных проектов, которые будут работать над некоторыми из самых сложных прикладных проблем обезуглероживания, таких как производство стали и бетона с нулевым содержанием углерода. Я думаю, что это более перспективно, чем тратить больше денег на исследования и разработки как таковые.

Решение проблемы изменения климата требует от нас правильного проведения НИОКР. Сегодня на Соединенные Штаты приходится 11 процентов ежегодных глобальных выбросов парниковых газов.. Его доля упала с 1990-х годов и будет продолжать сокращаться. Тем не менее, независимо от его доли в глобальном углеродном загрязнении, он остается мировой научно-исследовательской лабораторией и крупнейшим и самым богатым потребительским рынком. Один из лучших способов, которыми США могут служить миру, — это разработка технологий. здесь которые делают декарбонизацию дешевой и легкой, а затем экспортируют их за границу. Но чтобы выполнить эту роль, ему придется инвестировать в реальные технологии: поток патентов от университетских исследователей не спасет мир. Инженеры, рабочие и ученые, работающие вместе, могут.

Еще одна короткая мысль обо всем этом: Я понимаю, что может показаться неуклюжим утверждение, что солнечные батареи — это американский технологии. Как наука и техника могут иметь национальность, если они являются достоянием человечества? (Джонас Солк, изобретатель вакцины против полиомиелита, на вопрос, кому принадлежит патент на его формулу: «Можете ли вы запатентовать солнце?») Но называть солнечные панели «американскими» не означает, что только американцы имеют право использовать или сделать их. Следует отметить, во-первых, что технологии разрабатываются в определенных местах, конкретными людьми. Мы должны сосредоточиться на том, какие места больше всего способствуют техническому прогрессу. И, во-вторых, это намек на реальность, которую пандемия сделала неизбежной: большой, богатый и промышленно развитый рынок, такой как Соединенные Штаты (или Европейский союз), должен иметь возможность производить достаточно товаров для себя в чрезвычайной ситуации. Например, то, что США не могли производить свои собственные маски для лица в прошлом году, было абсурдным. Ни одна страна, конечно, не должна специализироваться на производстве каждого продукта, но страны пока являются базовыми единицами мировой экономической системы, и они должны быть в состоянии обеспечить высокотехнологические потребности своих жителей в чрезвычайной ситуации.