?>

Hlavní trendy ve fotovoltaice pro rok 2020

Cenově efektivnější výroba, rychlejší inovace, chytřejší spotřebitelé a zvyšování povědomí o globálním oteplování, tak zní jen pár aspektů trendů ve fotovoltaice, které by mohly podpořit vývoj solárních fotovoltaických systémů v roce 2020.

Odvětví fotovoltaiky (FV) roste stále rychleji. S neustálými změnami z hlediska technologií, ceny, účinnosti a kapacity, může být náročné zjistit, co příští rok (a desetiletí) přinese. Vzniká hned několik otázek, jako například:

      • Poptávka po elektřině a ceny neustále rostou. Co to znamená pro odvětví FV?
      • Rok 2019 byl poznamenán poklesem cen o téměř 8%. Jaká bude cenová hladina pro rok 2020?
      • Čína, nejvýznamnější hráč na poli fotovoltaiky, začala letos snižovat výkupní ceny, budou následovat další země? Jaké budou důsledky pro příští rok?
      • Výrobní náklady klesají, kapacita a efektivita se rok od roku zvyšují. Technologie PERC byla na trhu s fotovoltaikou představena teprve nedávno, což znamená, že se články PERC rychle stávají novým standardem. Jaké nové technologie můžeme očekávat dále?

Tento komplexní článek jsme napsali, abychom poskytli jasnější přehled o klíčových faktorech a výzvách ovlivňujících odvětví fotovoltaiky. Zaměříme se na různé trendy; od nejnovějších tendencí v FV průmyslu k chování spotřebitelů.

Trendy ve spotřebě a výrobě elektřiny

Poptávka po energii na celém světě neustále roste, zejména pak po elektrické energii. Od roku 1990 do roku 2017 se konečná spotřeba elektřiny zvýšila o 217% a zdá se, že tento trend v budoucnu pravděpodobně jen tak nezmizí. Aby elektrické energetické systémy pokryly celoroční spotřebu energie, musí vyrábět dostatek elektřiny.

Konečná spotřeba elektřiny podle odvětví (IEA)

Konečná spotřeba elektřiny podle zdroje (IEA)

Elektrárny využívající uhlí nebo zemní plyn jako palivo mnoho let představovaly dominantní způsob spolehlivého a ekonomického zásobování elektřinou. Fosilní paliva jsou levná a snadno se extrahují, ale na druhou stranu vytvářejí během procesu spalování velké množství CO2 a dalších škodlivých látek. O důsledcích používání konvenčních zdrojů energie nemusíme dále diskutovat, vlády a široká veřejnost se snaží tuto situaci pozitivně změnit.

 

Zvyšování povědomí o změně klimatu a s tím souvisejících rizicích významně snížilo počet nových elektráren na výrobu uhlí nebo zemního plynu. V roce 2017 byl růst staveb uhelných elektráren ve srovnání s rokem 2010 pouze 23%.

Meziroční změna roční výroby elektřiny z uhlí a zemního plynu v porovnání s rokem 1990 (IEA)

Výroba elektřiny podle zdroje (IEA)

Prognóza BNEF pro FV instalace pro rok 2021 (PV Tech)

Pro řešení globálního oteplování a uspokojení rostoucí poptávky po elektřině byla jako ideální řešení přijata instalace „čistších“ zdrojů, jako je solární FV nebo větrná energie. V roce 2018 (stejně jako v roce 2019) světová solární fotovoltaická kapacita činila více než 100 GW za rok. Pro srovnání, v roce 2009, před deseti lety, byla roční kapacita pouze asi 10 GW.

 

Kapacita instalovaných solárních FV systémů však není rozložena rovnoměrně po celém světě. Nejvýznamnějším hráčem na tomto poli je Čína, následovaná EU, USA a několika asijskými zeměmi, jako je Japonsko a Indie. Podle zprávy společnosti Bloomberg bude v příštích několika letech kapacita solární FV nadále růst, avšak pomaleji než dříve. Čína se svými nižšími výkupními cenami sníží svou míru růstu, zato EU se vynasnaží dosáhnout svých cílů do roku 2020.

Trendy v ceně solárních panelů

Jedním z hlavních trendů, které neustále podporují instalaci solárních fotovoltaických systémů, je výrazný pokles cen solárních modulů. Během roku 2019 jsme pozorovali snížení cen všech hlavních typů FV modulů, přičemž některé jednotky od ledna 2019 klesly na ceně o více než 10%. Je však těžké říci, zda budou ceny klesat i nadále v roce 2020. Přestože budou výrobní náklady na technologii s vyšší účinností trvale klesat, ceny zůstanou po určitou dobu stabilní. Výrobci budou jistě nižších výrobních nákladů chtít využít.

Index cen FV modulů v listopadu 2019 (PV Xchange)

Cenový trend pro moduly s krystalickým křemíkem (ITRP)

Trendy v tarifech výkupních cen a LCOE

Vývoj solární energie i nadále potřebuje podporu ze strany vlád a jednou z nejpopulárnějších metod je systém výkupní ceny (feed-in tarif). Tzv. systém výkupní ceny znamená, že provozovatelé sítě platí za energii přiváděnou zpět do sítě. Tato politika stojí za rychlým rozšířením solární energie v Číně, Německu a dalších zemích. Od roku 2019 však vlády začaly výkupní ceny snižovat. Například Čína snížila své výkupní ceny o 25% ve srovnání s rokem 2018 nebo 45% ve srovnání s rokem 2016. Také Německo od roku 2019 snížilo výkupní ceny pro FV střešní systémy s kapacitou 40 až 750 kW. Zdá se, že tato nedávná změna je reakcí různých vlád na pokles nákladů na fotovoltaické systémy.

Dalším krokem vlád je zvýšení ceny elektřiny. Cena elektřiny pro domácnosti v Evropě během posledního desetiletí mírně vzrostla, zejména kvůli zvýšení daní.

Výkupní cena FV pro užitkovou energii v Číně 2019  (CNEP)

Vývoj cen elektřiny pro domácnosti v zemích EU 2008–2019 (Eurostat)

Vzhledem k vyšším cenám elektřiny a nižším výkupním cenám se developeři solárních FV systémů stále více zajímají o LCOE. Pokud jsou náklady na výrobu elektřiny ze solárních zdrojů minus výkupní cena nižší než elektřina z fosilních paliv, pak je způsob solární energie dobrou investicí. Solární energie nabízí dobrou návratnost investice a zároveň chrání životní prostředí. Data z roku 2018 byla povzbudivá, neboť ukázala, že index LCOE užitkové a komerční FV je již nižší než uhlí. Do roku 2020 se očekává, že solární LCOE klesne ještě více díky klesajícím cenám fotovoltaických modulů a modulům s vyšší účinností.

 

Náklady na výrobu sluneční energie ve srovnání s konvenčními zdroji energie 2018 (GMOPV)

Evropské solární fotovoltaické segmenty s celkovou kapacitou do roku 2018 (GMOPV)

Trendy ve snižování nákladů na technologie

Rozšíření výrobní kapacity

Přední výrobci FV modulů každoročně rozšiřují svou výrobu, aby uspokojili poptávku globálního trhu a přispěli ke snížení nákladů. Tento trend rozšiřování výroby bude pokračovat s tím, jak bude poptávka po elektřině silnější a stavba elektráren na fosilní palivo bude nadále klesat.

Roční světová výroba FV modulů 2005-2018 (LCEO)

Výrobní kapacita společnosti Canadian Solar a plánovaná rozšíření 2019 (PV Tech)

Výrobní kapacita společnosti Longi a plánované rozšíření do roku 2021 (PV Tech)

Wafery

V poslední době získává monokrystalický křemíkový wafer na dynamice a dobývá světový trh s fotovoltaikou. Modul s mono-wafery má vyšší účinnost a méně defektů než modul s multikrystalickými wafery.  Očekáváme, že v následujících letech bude dominovat mono-technologie.

Kromě technologie mono-waferů se výrobci přiklání k větší velikosti waferů pro zvýšení výkonu jediného modulu. Společnost Canadian Solar již představila svůj modul HiKu s wafery o velikosti 165x165mm, což zvyšuje výstupní výkon tohoto modulu 72 poly-buňkami z 360 Wp na 410 Wp. Tento větší wafer však vyžaduje určitý stupeň úpravy nebo renovace výrobní linky, což může pro výrobce představovat problém.

Předpověď pro typy waferů (ITRP)

Přehled označení velkých waferů (PV Magazine)

Články

Brzy po komercializované výrobě se články PERC (Passivated Emitter Rear Contact) staly standardem. Technologie PERC přináší účinnost článků až 1% s mírnou úpravou výroby. Pro příštích pár let budou konvenční články BSF (Back Surface Field) i nadále existovat, ale budou rychle nahrazovány články PERC.

Další evoluční krok pro technologii PERC bude pravděpodobně představovat technologie TOPCon ((Tunnel Oxide Passivated Contact), jenž využívá sofistikovaný systém pasivace a slibuje ještě více zvýšit účinnost. Technologie TOPCon bude s největší pravděpodobností kombinována s mono-wafery typu N pro dosažení maximálního zvýšení účinnosti. Další výhodou této technologie jsou nižší náklady výrobců na renovaci výrobních linek z PERC na TOPCon ve srovnání s HJT (Heterojunction Technology).

Využití počtu přípojnic na FV článcích vždy představuje problém s optimalizací. Více přípojnic znamená, že lze shromáždit více elektronů a mechanická síla článku je silnější; zabírá však také více neaktivní plochy na povrchu článků, což snižuje účinnost. V budoucnu se počet multi-přípojnic zvýší až o 12% a technologie SWCT (Smart Wire Connection Technology) se pak použije k optimalizaci sběru elektronů, čímž by se minimalizuje stín na povrchu buněk.

Technologie článků (ITRP)

Technologie sběrnic (ITRP)

Solární panely

Technologická úprava waferů a článků ve fotovoltaickém modulu povede k vyššímu výkonu. Panely s výkonem nad 400 Wp budou moci výrazně snížit náklady BOS.

Na úrovni modulu se nejvýznamnější změna bude týkat bifaciálního (oboustranného) modulu. V bifaciálním modulu by šlo použít bifaciální články s průhlednou zadní deskou. Šlo by je použít také v monofaciálním modulu s konstrukcí, která by odrážela světla z bílé zadní desky do článku.

 

Bifaciální články mohou být vyrobeny pomocí různých technologií, od PERC po HJT. Bifaciální moduly mají velký potenciál, aby se staly důležitými ve fotovoltaických elektrárnách užitkového měřítka.

Výkon u 72článkových/144halfcutových modulů (ITRP)

Bifaciální články (ITRP)

Střídače

Střídač, klíčová součást FV systémů, převádí stejnosměrný proud ze solárních panelů na střídavý proud pro napájení sítě nebo použití v domácnostech. Střídače se stávají „chytřejšími“, což umožňuje nejen monitorování, ale také diagnostiku FV systémů a návrh různých řešení ke snížení nákladů na provoz a údržbu. 

 

Na jedné straně se zvyšuje výstupní výkon střídačů, například řetězový střídač SUN 2000-185KTL-H1 od Huawei by mohl poskytovat až 185kW výstupní střídavý výkon. Tento střídač neobsahuje jen stejnosměrný bezpečnostní spínač, ale také ochranu proti stejnosměrnému i střídavému přepětí typu 2. Tyto funkce snižují náklady BOS na projekt a čas instalace. Větší střídače také umožňují použít vyšší stejnosměrné napětí – až 1500 VDC, což zase umožňuje delší řetězec a ještě více snižuje náklady.

Na druhé straně se koncept PV systému optimalizovaného na úrovni modulů stává populárnějším u systémů pro komerční a rezidenční využití. Optimalizace systému pomocí optimalizátorů SolarEdge je atraktivním řešením a někdy je jediným možným způsobem pro oblasti s velkou mírou stínu.

Maximální systémové napětí (ITRP)

Trendy pro chytřejší a nezávislejší spotřebitele

Protože cena uložení energie klesá v kombinaci s nižší výkupní cenou, snaží se nyní zákazníci o zvýšení míry vlastní spotřeby. Obecně platí, že s přebytkem v systému pro ukládání energie se FV energie vyrobená během dne ukládá do baterií a používá během večera.

Hybridní střídače, jako je střídač Solax Hybrid, nabízejí cenově dostupné a jednoduché řešení nejen pro vlastní spotřebu, ale také jako záložní možnost v případě výpadku sítě.

Elektrická vozidla (EV) se stávají stále více populárními. Předpokládá se, že v blízké budoucnosti desítky měst po celém světě zakáží auta na fosilní paliva. Elektrická vozidla se také zdokonalují z hlediska ceny a použitelnosti. Řešení rychlého nabíjení umožňuje „tankování“ během několika minut, ne hodin, jak tomu bylo u dřívějších modelů.

Společnost SolarEdge tento trend následovala a nabízí první nabíječku a solární střídač pro EV na světě, který umožňuje nabíjení EV přímo z FV systému.

Cena lithium-iontových baterií, historie a prognóza (ITRP)

Hybridní rezidenční FV systém s invertorem Solax Hybrid

První nabíječka a solární invertor pro EV společnosti SolarEdge

Použité zdroje

Přihlaste se k odběru newsletteru

aby vám neunikly žádné novinky!