Упрощенное ПО снизит стоимость солнечной энергии
Ученые Массачусетского технологического института проанализировали затраты на установку солнечных электросистем. Стоимость работ снизилась на 99% с 1980 года, однако львиную долю издержек до сих пор занимает ПО. Проект показал, что эти затраты можно сократить с помощью упрощения программных и аппаратных технологий. Исследование опубликовано в журнале Nature Energy.
Программное обеспечение (software) — это данные и алгоритмы, созданные для работы процессора. Они действуют одновременно с аппаратным обеспечением (hardware), то есть физической «начинкой» компьютера. Именно программное обеспечение — самая дорогая часть современных солнечных электростанций. Сейчас доля затрат на ПО составляет от 35 до 64% от итоговой стоимости. Высокие расходы на создание и обслуживание не позволяют сделать солнечную энергию дешевле и доступнее для населения. Поэтому ученые ищут способы, как сократить издержки на программное обеспечение.
Команда применила количественную модель, чтобы отразить результаты аппаратных и программных технологий в электростанциях. Взяв эти данные, исследователи разработали особый метод. Они смоделировали изменение затрат на солнечную энергию с течением времени: главным фактором стало разное распределение вкладов в soft- и hardware. Структура отразила то, как особенности обеих систем влияют на снижение затрат. Например, у ПО это деятельность сертифицированных программистов, а у АО — работа фотоэлектрических модулей.
Ученые заметили, что аппаратные технологии больше повлияли на снижение затрат в солнечной энергетике. Так, эффективность фотоэлектрических модулей выросла в два раза с 1980 по 2017 год, из-за чего общая стоимость системы сократилась на 17%. Однако 40% этого снижения ушло на возмещение затрат, вызванных повышением эффективности модулей.
Исследователи использовали модель для изучения нескольких стран. Открытия в аппаратном обеспечении распространяются по всему миру и вызывают резкие сокращения издержек. Инновации в software не так часто переходят через границы. Более того — команда обнаружила, что за 20 лет рейтинг стран с лучшими и худшими показателями в ПО практически не изменился. По словам ученых, различия регионов могут быть обусловлены процессами регулирования и выдачи разрешений на работу с системами, культурными факторами или динамикой рынка — как компании взаимодействуют друг с другом, например.
«Не все soft-технологии — это те, которые можно изменить для сокращения издержек (например, снизить заработную плату). Помимо простого снижения стоимости технологий, есть и другие способы, о которых нам нужно подумать при интерпретации этих результатов», — рассказала Джессика Транчик из Массачусетского технологического института.
В ходе работы исследователи вывели две стратегии снижения программных издержек. Во-первых, разработчики могут сделать более простое и стандартизированное аппаратное оборудование. Это поставит ПО в зависимость от «железа», а не от программы, и ускорит время установки электростанции на месте. Во-вторых, ученые способны упростить soft-технологии – например, создать автономные платформы выдачи разрешений на работу с системой.
В будущем команда применит свою количественную модель для изучения затрат на зарядку электромобилей и расщепление ядерного топлива. Исследователи хотят узнать пределы развития программных технологий и то, как изначально разработать более совершенное ПО для солнечных энергетических систем.