美國人已經開始為陽光而戰。在陽光炙熱的亞利桑那州，一場關於屋頂上藍黑色矽面板的監管衝突爆發，威脅到在電力生產領域統治了一個世紀或更長時間的當地公用事業公司。亞利桑那州擁有地球上最好的陽光資源，在美國太陽能發電量中排名第二，超過 1000 兆瓦，而且還在不斷增加。該州在沙漠中擁有巨大的光伏陣列，以及美國第一個擁有夜間利用太陽能技術的商業發電廠，透過將白天的熱量儲存在熔鹽中來實現。
就基礎設施而言，這種大型太陽能與傳統的電力業務模式（包括大型電廠透過輸電線路網、變壓器將電力輸送到各個家庭和企業）一樣舒適地融合在一起。從電力公用事業公司的角度來看，問題在於亞利桑那州總共約 300 萬戶家庭中，有數萬戶安裝了小型太陽能：光伏板由半導體材料（通常是矽）的晶片製成，利用入射的陽光產生電流。由於這些家庭自行發電，公用事業公司失去了利潤最高的客戶，並面臨著一個不斷縮減的客戶基礎，用於分攤大型基礎設施成本，例如建設新電廠或維護電網。“淨計量客戶沒有平等地分攤與電網或公用事業公司提供的其他服務相關的管理費用，從而產生了由所有其他必須按比例支付更多費用的公用事業客戶資助的非常大的‘交叉補貼’，”太陽能電池板製造商 First Solar 的執行長詹姆斯·休斯在一篇支援公用事業公司亞利桑那公共服務公司 (APS) 立場的評論文章中寫道，該文章發表於去年 6 月。
在現金獎勵和一項州法律的幫助下，這些房主在屋頂上安裝了光伏板，該法律要求當地電力供應商 APS 購買個人家庭產生的任何多餘電力。這種“淨計量”計劃允許房主將每月甚至每年的電費清零。這意味著 APS 從這些前客戶那裡得不到任何收入，而且他們的數量還在增長。據鳳凰城地區的公用事業公司稱，每天有超過 15 個屋頂陣列安裝在亞利桑那州的住宅上，此類太陽能獨立使用者的數量從 2010 年的 4,770 個增加到 2012 年的 14,524 個。
作為回應，APS 和全國各地的其他公用事業公司發起了一場反對能源的宣傳戰，這種能源在美國電力中所佔的比例仍然不到 1% 的四分之一。在亞利桑那州，這場鬥爭在 2013 年變得非常公開，當時 APS 在電視廣告宣傳活動和郵件中攻擊了住宅太陽能發電。但是，公用事業公司遭到了自由主義者和自由意志主義者的聯盟的抵制，他們譴責壟斷或希望幫助減少溫室氣體汙染。在顯示亞利桑那州大部分地區可用入射陽光量的地圖上，紅色也可能代表太陽能房主和當地公用事業公司之間流出的鮮血。
這不僅僅是亞利桑那州。超過 40 個州允許業主將太陽能電池板產生的多餘能源出售給電網，許多公用事業公司必須為這種資源支付溢價。公用事業公司警告說，太陽能客戶的收入損失將導致沒有太陽能電池板的人的電價上漲，因為電網和其他關鍵基礎設施仍然必須維護。對於鳳凰城的居民艾麗西亞·羅爾來說，這是一個癥結所在，她在向該州提出的申訴中寫道：“我完全贊成幫助保護環境，但必須有更公平的方式來處理這一切。”
另一方面，太陽能房主喜歡他們較低的電費以及獨立於公用事業公司的自由。“為什麼允許他們壟斷這種能源？”亞利桑那州共和黨前主席湯姆·莫里西問道。“為什麼他們是唯一的供應商？為什麼我們不能自給自足，同時減輕電網的負擔？”
公用事業公司說得有道理。如果太陽能屋頂陣列像煙囪一樣在家庭設計中普及，那麼美國電網確實可能會不復存在，電力線、變電站和同樣古老的木製電線杆上的變壓器都將消失。“目前，我們的電力系統在很大程度上是一個集中控制的系統，”總部位於新澤西州普林斯頓的全國能源公司 NRG 的執行長大衛·克萊恩說，該公司正試圖為克萊恩預見的去中心化未來重塑自身。“在未來，我看到一個家庭式的、分散的系統，家庭就像一個大腦，電力供應和需求在該家庭中產生。”
克萊恩的去中心化系統願景的關鍵在於個人房主電力生產系統的成本，以及太陽能發電的價格不斷下降。因此，太陽能支持者出於各種原因推動這種轉變，這些原因跨越了政治黨派界限。這場關於太陽能的戰爭使共和黨人與共和黨人對抗，並在自由意志主義者和自由主義者之間形成了新的聯盟。
更光明的未來
戰爭的最初跡象始於Solyndra。這家有抱負的創新管狀太陽能陣列製造商的破產預示著廉價光伏板的到來，其中許多來自中國。現在，這種模組可以批次購買，每瓦只需 25 美分。甚至電力公用事業行業也認識到，當居民用電成本達到每千瓦時 15 美分時（約佔美國零售電力市場的 16%），太陽能已經與電網電力一樣便宜。“太陽能成本之戰已經獲勝，”NRG 的克萊恩指出。“這全是摩擦成本。”
克莉絲塔·富恩特斯互動。歐柏林學院光伏陣列照片由羅布·威廉姆森提供。如果您在 Chrome 中檢視此資訊圖時遇到困難，請在 Firefox 或 Safari 中檢視文章。
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克萊恩所說的摩擦成本是指尋找太陽能電池板製造商和安裝商的成本，然後向適當的州和地方當局以及當地公用事業公司提交適當的檔案，然後確保太陽能陣列安裝正確且安全。這種安裝成本至少使住宅太陽能系統的成本翻了一番，這意味著典型的系統至少要花費 25,000 美元才能安裝在屋頂上並連線起來。根據美國國家可再生能源實驗室的資料，目前，美國平均太陽能系統的購買和安裝成本約為每瓦 4.50 美元。
但這種成本也在下降，在某些情況下，由於太陽能公司基本上出租裝置（例如 SolarCity、Sungevity、SunRun 和 Vivint），成本接近於零。合同各不相同，但基本上，這些公司支付在屋頂上安裝太陽能電池板的費用，並獲得任何相關的稅收抵免。房主支付固定的用電費和租賃費，從而使總賬單低於他們當前的每月電費。這些公司中的大多數與房主簽訂為期 15 年的租賃合同（包括維護等），或者簽訂保證一定費率的購電協議（公用事業公司與大型沙漠太陽能專案開發商之間使用的相同合同）。
Solar City 的執行長林登·裡夫表示，其目的是消除太陽能很昂貴的“汙名”。Solar City 預計將在 2014 年部署至少 475 兆瓦的屋頂太陽能，幾乎是其 2013 年全年預期安裝量的兩倍。這是一個由 SunEdison 與大型公司開創的系統，這些公司在商店或倉庫擁有數公頃的屋頂空間，從而創造了一些人稱之為“太陽能債券”的東西。事實上，SolarCity 計劃出售價值超過 5400 萬美元的太陽能債券，這些債券與該公司在 14 個州數千個設施的安裝掛鉤，將於 2026 年 12 月到期。
唯一一家做類似事情的傳統公用事業公司：NRG 及其住宅太陽能部門。其他公用事業公司，例如杜克公司和南方公司，試圖透過實施他們自己的家用太陽能計劃來阻止這種變化，這些計劃讓公用事業公司負責。
現在，太陽能不僅僅是富人（擁有各種綠色能源）的精品產品，公用事業公司有些擔心。意識到迫在眉睫的威脅，公用事業公司資助的研究機構愛迪生電力研究所於 2013 年 1 月釋出了一份名為“顛覆性挑戰”的報告 [pdf]。本質上，EEI 指出，家用太陽能（被稱為“分散式能源”）可能使美國人擺脫電網，從而使他們的成員公用事業公司陷入越來越少電力銷售的死亡漩渦，以支付越來越多的電網維護成本。這將推高電價，並因此推動越來越多的人安裝屋頂太陽能。其平行之處在於 20 世紀 70 年代的電話壟斷，用該報告的話說，“今天已無法識別，許多參與者的名字及其曾經提供的服務（‘普通的舊電話服務’）也已不復存在”。現在控制美國電力的約 3000 家電力公用事業公司可能在一二十年後成為遙遠的記憶。
在預測美國太陽能將增長 500% 的刺激下，亞利桑那公共服務公司發起了反對自身過時的公共關係運動。在 EEI 和其他外部利益集團的支援下，APS 花費了近 400 萬美元用於電視、印刷品和網際網路廣告，將太陽能房主描繪成電網上的搭便車者，並對所有沒有太陽能電池板的家庭造成經濟負擔。根據 APS 廣告，此類太陽能家庭每年至少要花費公用事業公司其他客戶 1000 美元，他們在平靜的官僚術語中稱之為“成本轉移”，掩蓋了真正的惡意。因此，APS 提出了一項附加費，或者用反對者的話說，是高達每月 100 美元的“陽光稅”，太陽能房主將支付這筆費用作為他們公平分擔的電網維護成本。一些亞利桑那州居民將此類廣告描述為“充其量是具有欺騙性的”或“虛假廣告”，以及其他一些不太溫和的批評。
在2013年期間，太陽能產業、消費者和房主們奮起反擊，他們自己投放廣告宣傳太陽能的好處，包括提高了像APS這樣僵化的壟斷企業的競爭，增強了自給自足能力，並減少了霧霾籠罩的鳳凰城的汙染。他們譴責APS的行動，該行動將財政和環境責任歸咎於太陽能房主。房主斯科特·麥凱指出，在安裝太陽能之前十年進行的房屋改造，如更好的隔熱材料和更節能的燈泡，使他的用電量下降了約18%，而他的APS賬單卻增加了33%，這主要是由於電網維護的共同成本。因此，這些太陽能支持者對他們當地的公用事業公司毫無好感。
事實上，公用事業公司可能低估了太陽能房主屋頂發電的好處，至少根據他們自己的一項分析：德克薩斯州的奧斯汀能源公司。該市政公用事業公司的分析得出結論，由於在輸電損耗方面的節省以及能夠延遲建造需要數十億美元投資的大型集中式發電廠的能力，它應該向太陽能房主支付比零售電價高出3美分的費用。太陽城西部的居民克里斯蒂娜·康普頓在去年11月向負責監管APS和家庭太陽能專案的公共委員會作證時說，“我們必須在每一步都打擊像APS這樣貪婪、不擇手段的公司的策略。”
在這場第一次戰鬥結束時，反對任何“陽光稅”的公眾評論明顯多於支持者，亞利桑那州公司委員會（ACC）同意對太陽能房主每月收取70美分的費用。這項費用可能不足以消除從像SolarCity這樣的公司租賃太陽能陣列的成本效益。但戰爭遠未結束。該州可再生能源倡導組織“亞利桑那州清潔能源”的狄龍·霍姆斯認為，“我們在這一點上錯失了機會”。“我們沒有充分揭示分散式屋頂太陽能的真實影響，無論是積極的還是消極的。”
APS預計將在2014年及以後繼續在委員會面前推進“成本轉移”攻勢。APS執行長唐·勃蘭特在一份關於該裁決的宣告中說，“我們讚揚ACC能夠透過花言巧語，專注於成本轉移如何影響非太陽能客戶。”“當然，在確定存在問題後，我們更希望ACC解決它。該提案……遠未能保護100萬沒有太陽能電池板的住宅客戶的利益。”也許亞利桑那州想到了夏威夷發生的事情，那裡的當地公用事業公司現在要求安裝太陽能的家庭為電網升級付費，以處理任何額外的電力，這導致家庭太陽能安裝量急劇下降。
不是你奶奶的公用事業公司
太陽能的前線不會屈服於來自老牌勢力的這些威脅。正如EEI報告和其他報告所指出的那樣，太陽能只會越來越便宜。太陽能電池板製造商SunPower的創始人理查德·斯旺森認為，每次全球太陽能電池的製造能力翻一番時，光伏電池的成本就會下降20%。這種光伏“斯旺森定律”表明，光伏價格現在低於每瓦75美分。即使面對高額的太陽能稅，光伏發電也可能會因其採集太陽能發電變得越來越便宜而勝出。
美國能源部希望對此有所幫助，利用其通常用於管理國家核武器的一些人力資源來確保能源、經濟和環境安全。它的“陽光計劃”旨在使太陽能發電比燃燒化石燃料（如煤炭和天然氣）更便宜。該計劃的名稱明確地借鑑了約翰·肯尼迪總統在1960年代的“登月計劃”，只是資金不太充裕。到目前為止，“陽光計劃”已向可能將太陽能發電成本降低到每瓦50美分以製造一個元件的專案授予了8700萬美元的資金，並向安裝一個元件的專案授予了每瓦50美分的資金。這其中包括對在安裝太陽能的繁瑣文書工作方面實現每瓦1美元的前三個“團隊”（即公司）的1000萬美元“陽光計劃”獎金。能源部長歐內斯特·莫尼茲在2013年8月在哥倫比亞大學的一次談話中指出，“光伏元件的成本約為35年前的1%”。“現在我們必須更加努力地降低軟成本，才能將這些成本降下來。”
專案還包括透過高階研究計劃署能源部的“全光譜最佳化轉換和利用太陽光”或FOCUS計劃以及可以降低成本的製造工藝來構建新型光伏電池的努力。其中包括1366 Technologies公司直接生長傳統太陽能電池板中的單個矽晶片，而不是從錠中削下它們並浪費昂貴的材料的嘗試。這種經過特殊處理的矽材料佔光伏元件最終價格的一半以上，而鋸掉晶片會使多達一半的昂貴矽材料變成灰塵。據這家以地球大氣層每平方米照射的太陽光瓦特數命名的公司稱，從熔化的矽中單獨生長這種晶片可以將晶片成本降低80%。如果晶片成本下降，那麼光伏價格也應該下降。
即使作為一種“昂貴”的替代方案，太陽能也是世界上增長最快的電力來源。在全球範圍內，迄今為止已安裝了超過100吉瓦的太陽能發電，其中包括大約4億個太陽能電池板，其中大部分在補貼最高的歐洲。儘管2012年的投資額有所下降（全球略高於1400億美元），但由於技術價格下降，總裝機容量有所增加。太陽能發電可能終於開始遵循類似於現在無處不在的手機的25年道路——從1990年代的奇特事物到未來十年的世界統治。
都被水力壓裂搞砸了嗎？
如果不是美國能源部資助的另一項創新：透過水力壓裂法釋放深層頁岩中的天然氣，太陽能的增長速度可能會更快。這種頁岩氣湧入市場並降低了天然氣價格，導致天然氣渦輪機成為發電的首選技術。天然氣正在扼殺核電，減緩風能和太陽能的崛起，甚至取代了舊的、骯髒的煤炭。
但天然氣不必與大型渦輪機捆綁在一起。美國的大多數家庭已經連線到天然氣分配系統，用於做飯或取暖。這種埋在地下的分配系統最終可能會取代舊的電網，該電網仍然透過暴露在風雨中的鋼塔和超過1億棵枯死的樹木（又稱電線杆）從一個地方傳輸到另一個地方。新型裝置（如某些型別的燃料電池）可以改為在家中廉價地使用天然氣發電。或者，像特斯拉提供的電池系統可以作為備用電源和儲能系統。與屋頂上的太陽能電池配對，這種“顛覆效能源”可能會導致一個國家脫離電網。NRG的克萊恩說：“太陽能產業與天然氣產業是緊密相連的。”“這兩者是並駕齊驅的，只是他們不知道而已。”
過去幾十年由氣候變化造成的極端天氣（氣候變化本身主要是燃煤發電廠的集中式大型電網的舊電力模式的結果）可能會加速這種轉變，一次又一次地摧毀世界上最大的機器——美國電網，直到人們意識到，對托馬斯·愛迪生本人也會認可的過時技術進行再投資不再明智或可持續。太陽能可以幫助人們免受氣候變化的反覆無常的影響（並透過取代化石燃料燃燒來發電，從而減少導致氣候變化的溫室氣體汙染）。莫尼茲去年夏天在哥倫比亞大學向聽眾說，他剛剛在新澤西州揭幕了一個微電網，該微電網將在2012年超級風暴桑迪過後幫助提高恢復力。“我們必須以一種聰明的方式幫助重建，以一種使我們的能源基礎設施為下一次風暴而不是上一次風暴做好準備的方式，併為下一次重大中斷的可能性做好準備。”“百分之八十四的碳排放與電力有關。大自然似乎正在以對能源基礎設施的長期損害來回報我們。”
圍繞這場變革的戰線正在形成。在佐治亞州，南方公司（Southern Co.）的一家子公司阻止了太陽能發電的發展。這導致當地的茶黨，在活動家黛比·杜利（Debbie Dooley）的領導下，與來自自然資源保護委員會（Natural Resources Defense Council）、塞拉俱樂部（Sierra Club）和其他團體的當地環保主義者組成了她所謂的“綠色茶聯盟”，以推動該州更多的太陽能發展，而不是諸如在沃格特勒（Vogtle）核電站建設的成本高昂的新核反應堆之類的專案。這是自1978年以來美國批准的第一個新核反應堆，其資金來自在任何新裂變產生電力之前收取的費用。這與在科羅拉多州和華盛頓州等州實現大麻合法化的聯盟類似。“太陽能對保守派來說是天作之合，”杜利說，她對那些聲稱支援自由市場，卻支援像當地公用事業公司這樣的政府強制壟斷的保守派感到驚訝。“最根本的是，能源必須在公平的競爭環境中競爭，並讓消費者做出決定。”
由於這種不太可能的聯盟，佐治亞州公共服務委員會（一個監管該州電力壟斷的全共和黨委員會）投票決定要求佐治亞電力公司在其未來的發電計劃中納入更多的太陽能。佐治亞電力公司還放棄了一項計劃，至少暫時放棄了向太陽能住宅業主收取電網費用的計劃。但是，阻止房主從SolarCity或SunRun等公司租賃太陽能的州法律是否會被推翻仍有待觀察。
共和黨內部正在形成某種分裂：像杜利這樣支援房主財產權的自由主義者和茶黨成員已經站在了反對像美國繁榮組織（一個主要由石油大亨科赫兄弟資助的團體）和像哈特蘭研究所（Heartland Institute）這樣的智庫的保守派團體一邊。共和黨團體“美國稅務改革”（Americans for Tax Reform）的格羅弗·諾奎斯特（Grover Norquist）譴責了佐治亞州的“綠色茶”聯盟。“屋頂太陽能產業試圖在其保護裙帶資本主義的鬥爭中拉攏無數保守派團體，”他在11月提交給亞利桑那州監管機構的檔案中寫道。“太陽能房屋實際上避免了支付電網的固定成本。這些成本就像轉移到非太陽能房屋上的稅收。”
但是，財產權和自力更生似乎是大多數政治派別的美國人都可以支援的問題，從主要是藍色的加利福尼亞州到可靠的紅色佐治亞州，並導致了威斯康星州和愛荷華州等紫色中西部州的“太陽能權利”法律。小巴里·戈德華特（Barry Goldwater, Jr.）是著名的保守派總統候選人的兒子，也是他本人擔任過國會議員，他領導著亞利桑那州的“告訴公用事業公司不要扼殺太陽能”（Tell Utilities Solar won't be Killed）（或稱 TUSK）聯盟。“APS（亞利桑那公共服務公司）沒有創新或找到從太陽能中獲利的方法，反而譴責太陽能產業，並認為其收入正在下降……這不是納稅人的問題，”他在6月的一篇評論文章中寫道。“APS沒有試圖解決問題，而是試圖改變遊戲規則。它試圖操縱系統，使公用事業公司不必為屋頂太陽能客戶送回電網的過剩電力支付公平的市場價值。”
到目前為止，公用事業公司最有效的努力尚未成功。根據太陽能工業協會（Solar Energy Industries Association）的資料，2013年有超過10萬戶家庭安裝了太陽能。並且“平均每四分鐘在美國就有一個太陽能專案被安裝。”
家庭屋頂太陽能的全部成本和收益仍然未知。但是，加利福尼亞州的一項房屋銷售調查發現，根據勞倫斯·伯克利國家實驗室的研究，光伏系統在2009年使房屋銷售價格提高了近25000美元。太陽能倡導者指出，屋頂上的光伏發電節省了投資新建傳統發電廠和電網基礎設施的成本，以及滿足汙染限制或其他法規的成本，同時減少了電力損失。
在美國之外，德國和西班牙等太陽能領導者也在考慮對電網接入徵收某種“太陽能稅”，以確保其傳統基礎設施的維護。為了平息該國的騷動，電力研究所（EPRI）計劃進行持續的研究，以更好地瞭解如何將太陽能和傳統發電廠整合到美國電網中。“這些系統可以是互補的，而不是競爭的，”EPRI執行長邁克爾·霍華德（Michael Howard）在2月10日宣佈新的研究工作時指出。
最終，太陽能可能被證明是一股不可阻擋的力量。如果太陽能元件價格降至每瓦50美分，那麼一旦包括安裝成本，太陽能發電的價格將與所有50個州的其它形式的電力一樣便宜。此外，該技術還提供了一些額外的好處，從比燃燒天然氣的發電廠的溫室氣體排放量少得多，到與大型燃煤或核電廠的冷卻需求相比減少了用水量。
正如愛迪生電力研究所（Edison Electric Institute）指出的那樣，家庭太陽能比從電網購買電力更便宜的地區比例最早在2017年可能會增長到該國的三分之一。在美國西南部沙漠地區，如亞利桑那州等州，情況更是如此。
在廉價太陽能的未來中，家庭將成為一個自給自足的能源堡壘，也許自動駕駛電動汽車將在那裡充電，以陽光充電。電池甚至將新近豐富的天然氣轉化為家庭內部電力的技術可以作為陰天時的備用電源。實際上，根據能源智庫落基山研究所及其合作伙伴的最新分析，到2020年代，除了夏威夷（在那裡已經如此）之外，在其他州，太陽能系統與電池或燃料電池的配對也可能具有成本效益。“建立一個基於1.3億根木杆的21世紀電力系統有多麼愚蠢？”NRG公司的戴維·克萊恩（David Crane）在2月25日的ARPA-E峰會上問道。“在未來一代人中，電網充其量將是一種過時的備用系統。”
他的公司在2月20日幫助啟用了世界上最大的太陽能熱電廠，該電廠在位於加利福尼亞州貝克斯菲爾德附近的伊萬帕（Ivanpah）沙漠中，用34.7萬面鏡子將陽光集中在三個近五層高的中央發電塔上。但他認為光伏發電的前景甚至更大，NRG已經在全國各地的足球場安裝了光伏發電，包括費城的林肯球場。去年，美國新增電力容量的近三分之一是太陽能。
與此同時，NRG正在投資天然氣發電機，這些發電機可以安裝在人們的地下室中，既可以提供房屋所需的所有電力，也可以與屋頂太陽能電池配對，以便在日落後提供電力，從而使亞利桑那州、佐治亞州或其他任何地方的家庭永遠擺脫電網的束縛。戰爭即將到來，當戰爭來臨時，它不僅可能席捲美國電力公司，使其成為上個世紀以來的樣子——世界上最大的機器——而且還將席捲傳統的汽車公司，甚至還包括最近的美國生活方式的迭代，以一種新穎的方式使郊區田園牧歌般的生活方式具有可持續性。但前提是當權者停止與陽光作鬥爭。“他們所需要的只是地下室裡一個將天然氣轉化為電力的裝置，你就完成了，”他指出。“你告訴你的電力公司滾蛋吧。”