Основні тенденції у галузі сонячної енергетики у 2020 році

19 Mar Основні тенденції у галузі сонячної енергетики у 2020 році

Економічно збалансоване виробництво, швидке впровадження інноваційних рішень, раціональне споживання та глобальне потепління як один з рушіїв сонячної енергетики – ось лиш кілька факторів, які будуть впливати на розвиток нашої індустрії в 2020 році.

Сектор сонячної енергетики продовжує зростати прискореними темпами. Невпинно впроваджуються нові технології, ціни стають дедалі більш конкурентно спроможними, ефективність та потужність йдуть угору – з такими постійними змінами важко напевно визначити, що слід очікувати наступного року (чи десятиліття). Виникає декілька питань:

  • З огляду на те, що попит на електроенергію та ціни постійно зростають, як це вплине на PV-індустрію?
  • 2019 рік ознаменувався зниженням цін майже на 8%. Яким буде рівень цін на 2020 рік?
  • Китай, найбільший гравець енергетичного ринку, цього року почав  зменшувати пільгові тарифи. Чи слід те ж саме очікувати від інших країн? Які наслідки це матиме у наступному році?
  • Виробничі витрати щорічно зменшуються, водночас потужність та ефективність зростають. Нещодавно на ринку сонячної енергії було впроваджено технологію PERC, що невдовзі набула статусу нового стандарту. Яких ще нових технологій нам слід очікувати у майбутньому?

 

Наша стаття огляне основні рушійні фактори та проблеми, що впливають на виробництво сонячної енергії: від останніх тенденцій у галузі промисловості до поведінки споживачів.

Тенденції у споживанні та видобутку електроенергії

Попит на електроенергію постійно зростає у всьому світі. З 1990 по 2017 рік кінцеве споживання електроенергії збільшилося на 217%, і схоже, що ця тенденція продовжуватиметься. Тому енергетичні системи мають бути здатні виробляти достатньо електроенергії, щоб задовольнити потреби споживачів 24/7.

Кінцеве споживання електроенергії за галузями (МЕА)

Видобуток електроенергії за джерелом (МЕА)

Протягом багатьох років теплові електростанції, що спалюють вугілля й природний газ, були переважним джерелом надійного та економічного постачання електроенергії. Викопне паливо є дешевим і легко видобувається, але під час горіння створює велику кількість газу CO2 та інших шкідливих речовин. Наразі не має потреби детально обговорювати наслідки споживання звичайних джерел енергії, адже уряди та широка громадськість вже  намагаються покращити цю ситуацію.

Підвищення рівня обізнаності щодо зміни клімату та його впливу на довкілля значно скоротило кількість нових вугільних та газових електростанцій. У 2017 році приріст видобутку вугільних електростанцій становив лише 23% у порівнянні з 2010 роком.

Щорічна зміна виробництва електроенергії з вугілля та природного газу по всьому світу з 1990 року (МЕА)

Видобуток електроенергії за джерелом (МЕА)

Прогноз BNEF щодо встановлення PV-модулів протягом 2021 року (PV Tech)

Ідеальним рішенням щодо проблеми глобального потепління та дедалі більшого попиту на електроенергію є встановлення «чистіших» джерел видобутку енергії, таких як сонячні та вітряні електростанції. У 2018 році (як і у 2019) загальносвітова потужність СЕС складала понад 100 ГВт на рік. Для порівняння, у 2009 році, лише десятиліття тому, потужність на рік становила лише близько 10 ГВт.

Однак наявні PV-системи розподілені по всьому світу неоднаково. Китай тримає перше місце, за ним йдуть ЄС, США та кілька азіатських країн, таких як Японія та Індія. Згідно з доповіддю Bloomberg NEF, у найближчі роки потужність СЕС буде зростати, але повільнішими темпами. Завдяки урізанню пільгових тарифів, темпи зростання у Китаї знизяться, а ЄС навпаки намагатиметься досягти своїх цілей на 2020 рік.

However, the capacity of installed Solar PV systems is not distributed evenly around the world. China is the most significant player, followed by the EU, the US and several Asian countries such as Japan and India. According to the Bloomberg NEF report, in the next couple of years, Solar PV capacity will continue to grow, but at a slower rate than before. China, with its lower feed-in-tariffs will reduce its growth rate, but the EU, on the other hand, will rush to reach its 2020 targets.

Тенденції у цінах на сонячні панелі

Однією з головних тенденцій, що сприятиме встановленню сонячних модулів, є значне зниження цін на PV-обладнання. Протягом 2019 року всі основні типи PV-панелей зменшувалися у вартості, причому деякі позиції – більш ніж на 10%. Важко сказати напевно, чи буде ціна падати й протягом 2020 року. Навіть якщо виробнича собівартість технології опуститься, це не вплине на ціни миттєво – виробники захочуть скористатися нагодою заробити більше через менші витрати на виробництво.

Індекс цін на PV–модулі у листопаді 2019 року (PV Xchange)

Тенденція ціни на кристалічні кремнієві панелі (ITRP)

Зелений тариф та LCOE

Видобуток сонячної енергії все ще потребує підтримки урядів, і один з найпопулярніших методів такої підтримки – так званий зелений тариф. Так званий пільговий тариф означає, що оператори мережі платять за енергію, подану назад в мережу. Пільгова політика сприяла стрімкому розвитку сонячної енергетики в Китаї, Німеччині та інших країнах. Однак з 2019 року уряди почали зменшувати свої зелені тарифи. Наприклад, Китай знизив тариф на 25% проти 2018 року, або на 45% у порівнянні з 2016 роком. З 2019 року Німеччина також скоротила пільги для дахових систем між 40 і 750 кВт. Таким чином уряди різних країн реагують на зниження собівартості фотоелектричних систем.

Також спостерігається загальне підвищення цін на електроенергію. Останнім десятиліттям в Європі ціни на електроенергію для домогосподарств не надто зросли, головним чином через збільшення податку.

Feed-in tariff for utility-scale PV in China 2019  (CNEP)

Development of electricity prices for household consumers of EU countries 2008-2019 (Eurostat)

Через підвищення ціни на електроенергію та зменшення пільгових тарифів, розробники сонячних систем що більше цікавляться LCOE. Якщо витрати на збір сонячної енергії за вирахуванням FiT нижчі, ніж електроенергія з викопного палива, то виходить, що сонячна енергія – це спосіб інвестувати. І такі сонячні інвестиції не тільки забезпечує хороший прибуток, але й захищають навколишнє середовище. Показники 2018 року були обнадійливими, оскільки свідчили, що індекс LCOE для побутового та промислового видобутку сонячної енергії вже нижчий за вугілля. У 2020 році очікується, що сонячний LCOE дедалі зменшується завдяки зниженню цін на PV-модулі та підвищенню їх ефективності.

Зелений тариф на сонячну енергію в Китаї на 2019 рік (CNEP)

Зміна ціни на електроенергію для домогосподарств у країнах ЄС 2008-2019 (Євростат)

Зниження собівартості технологій

Збільшення виробничих потужностей

Щоб задовольнити вимоги світового ринку, провідні виробники PV-модулів щорічно нарощують потужність свого виробництва, і таким чином сприяють зниженню цін. Тенденція розгортання виробництва продовжуватиметься, оскільки попит на електроенергію зростає, а електростанції на викопному паливі зменшують свої потужності.

Щорічне виробництво сонячних панелей у 2005-2018 рр. (LCEO)

Потужність виробництва та заплановані розширення Canadian Solar 2019 (PV Tech)

Потужність виробництва Longi та заплановані розширення до 2021 року (PV Tech)

Напівпровідникові пластини

Останнім часом технологія монокристалічних кремнієвих пластин (вафель) підкоряє світовий ринок PV-виробництва. Модулі з такою пластиною мають більшу ефективність і менше дефектів. Очікується, що наступними роками будуть домінувати монотехнології.

Щоб посилити вихідну потужність модуля, виробники намагаються збільшити розміри вафель. Canadian Solar вже представила свій HiKu модуль з вафлями 165х165мм, що збільшує потужність панелі на 72 полі-половинчастих елемента з 360 Вт до 410 Вт. Однак виготовлення таких великих вафель вимагає модернізації виробничого обладнання, що, звісно, не може статися миттєво.

Прогнозування щодо типів вафель (ITRP)

Огляд найменування великих вафельних панелей (PV Magazine)

Фотоелементи

Невдовзі після початку комерціалізованого виробництва сонячних батарей, технологія PERC (Passivated Emitter Rear Contact) стала стандартом для PV-елементів. Застосування цієї технології разом з незначною модифікацією виробничої лінії підвищує ефективність роботи елементів до 1%. Незабаром елементи PERC будуть витісняти звичайні сонячні елементи BSF (Back Surface Field), хоча вони й не вийдуть з ужитку.

Наступним поколінням після PERC, напевно, стане технологія TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), яка використовує складну схему пасивації та, разом з моноформою n-типу, обіцяє ще більшу ефективність. Однією з переваг цієї технології є менші зусилля виробника на модифікацію виробничої лінії для переходу з PERC до TOPCon у порівнянні з HJT (технологія гетерофункції)

Число шинопроводів на фотоелементах завжди представляє проблему оптимізації. Більша кількість шин спроможна зібрати більше електронів і посилити механічну міцність елементу. З іншого боку, чим більше шин, тим більше витрачається активної поверхні, і ефективність падає. У майбутньому кількість багато прохідних шин зросте до 12%, а розумна технологія підключення дроту SWCT буде використовуватися для оптимізації збору електронів, мінімізуючи тінь на поверхні фотоелементу. 

Технологія PV-елементу (ITRP)

Технологія шинопроводу (ITRP)

Панелі

Технологічні зміни у виробництві вафель та фотоелементів підвищать продуктивності панелей. Тепер за ті ж витрати на системне обладнання модуль з потужністю понад 400 Вт буде збирати більше енергії.

На рівні модуля найбільш помітною зміною буде перехід на двосторонні панелі. І дійсно, двосторонні фотоелементи можна використовувати у двосторонній панелі з прозорою задньою стінкою. Їх також можна ужити у моно-модулях з конструкцією, яка б відбивала світло від білого фону на елемент.

 

Двосторонні фотоелементи можна виготовляти за різними технологіями, від PERC до HJT. Завдяки високому потенціалу, двосторонні панелі мають всі шанси стати невіддільною частиною роботи електростанцій промислових масштабів. 

Потужність модуля на 72 елементи/144 половинчастих елементів (ITRP

Двосторонні фотоелементи (ITRP)

Інвертори

Інвертор є найважливішим компонентом PV-системи. Він перетворює постійний струм від PV-модулів в змінний для подальшого використання в домашніх господарствах чи постачання в мережу. Інвертори також «розумнішають», що дозволяє не тільки здійснювати моніторинг, але й діагностувати PV-систему та пропонувати різні рішення для зменшення витрат на експлуатацію та обслуговування. 

З одного боку, вихідна потужність інверторів зростає, наприклад, стрінговий інвертор SUN 2000-185KTL-H1 від Huawei може забезпечити вихідну потужність до 185 кВт. Він має як запобіжник, так і SPD 2-го типу постійного та змінного струму вже вбудовані всередину інвертора, що зменшує витрати та час на монтаж. Більші інвертори мають більшу напругу – до 1500 В, що, своєю чергою, сприяє довшій роботі й економить на системних компонентах.

З іншого боку, концепція PV-системи з оптимізацією на рівні модулів стає все більш популярною для СЕС як промислових, так і побутових масштабів. Оптимізація системи за допомогою SolarEdge – привабливе рішення, а іноді навіть єдиний вихід для ділянок з дуже затіненими поверхнями.

Maximum system voltage (ITRP)

Тенденція розумнішого споживання

Беручи до уваги зелені тарифи та зменшення ціни на акумулятори, споживачі зараз намагаються збільшити відсоток споживання власно добутої електроенергії. У пригоді стає система зберігання енергії (ESS), що дозволяє зберігати надлишок сонячної енергії, що виробляється протягом дня, та використовувати його протягом вечора. 

Гібридні інвертори, такі як Solax Hybrid  забезпечують доступне і просте рішення не тільки для власного споживання, але і як резервний варіант на випадок збоїв в роботі мережі.

Все більш популярними стають електромобілі (EМ). Найближчим часом у декількох містах по всьому світу планується заборонити використання дизельних та бензинових автомобілів. ЕМ також дешевшають у ціни та стають зручнішими у використання. Сучасні зарядні пристрої дозволяють «заправляти» EМ за лічені хвилини, а не години, як це було з попередніми моделями.

У згоді з тенденцією, SolarEdge пропонує перший у світі зарядний пристрій та сонячний інвертор для ЕМ 2-в-1, що заряджає ЕМ безпосередньо з PV-системи.

Ціна на літій-іонні акумулятори, історія та прогноз (ITRP)

Гібридна житлова фотосистема з інвертором Solax Hybrid

Перший у світі сонячний інвертор та зарядний пристрій для ЕМ 2-в-1 від SolarEdge

Посилання