Główne trendy w branży fotowoltaicznej w 2021 roku

26 Jan Główne trendy w branży fotowoltaicznej w 2021 roku

Rok 2020 był niezwykle trudnym rokiem dla całego świata. Pandemia Covid-19, w wyniku której państwa na całym świecie zdecydowały się na wprowadzenie lockdownu, zmieniła wiele aspektów naszego życia. Dlatego też musimy cofnąć się o krok i przyjrzeć się siłom napędowym, które wpłyną nie tylko na rok 2021, ale także resztę dekady przed nami.

Decydująca dekada

Pierwszą i być może największą siłą napędową, która będzie kierować decyzjami i działaniami decydentów, rządów i, co najważniejsze, ogółu społeczeństwa, jest uwaga poświęcona nadchodzącym skutkom globalnego ocieplenia i zmian klimatycznych. To, co kiedyś było tylko teorią, jest teraz niezwykle namacalnym problemem i poważnym wyzwaniem dla milionów ludzi na całym świecie. Rok 2020 rozpoczął się kilkoma poważnymi klęskami żywiołowymi, o których nadal pamiętamy. Cały świat był świadkiem bezprecedensowych pożarów lasów w Australii i Kalifornii, które zostały opanowane z trudem przez tamtejsze władze. Obserwowaliśmy podnoszenie się poziomu wód morskich wzdłuż obszarów przybrzeżnych w Azji Południowo-Wschodniej. Pożary, burze o zwiększonej intensywności i dotkliwe susze stają się powszechne w wielu częściach świata. Globalna roczna temperatura rośnie każdego roku od 1960 roku i nic nie wskazuje na to, by miało się to zmienić. Wszystko to stanowi poważne ostrzeżenie dla nas, abyśmy znaleźli szybkie i zdecydowane rozwiązania, zanim będzie za późno.

Rysunek 1 Globalna roczna średnia zmiana temperatury powietrza na powierzchni (NASA)

W 2015 roku podpisano i określono warunki porozumienia paryskiego dotyczące zmian klimatycznych w ramach Ramowej konwencji Narodów Zjednoczonych. Porozumienie to przyjęło formę planu w zakresie celów klimatycznych na 2030 rok. Plan ten utorował drogę do znaczących działań w zakresie ograniczania globalnych emisji w kolejnej dekadzie. Kluczowe założenia tego planu obejmują:

  • Zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych do poziomów przynajmniej o 55% niższych od poziomów z 1990 roku do roku 2030
  • Stworzenie rozwijającej się i tętniącej życiem gospodarki poprzez stawianie na tak zwane „zielone” miejsca pracy
  • Ogólnoświatowa współpraca mająca na celu ograniczenie wzrostu temperatury na świecie do 1,5°C

Rysunek 2 Globalne emisje gazów cieplarnianych i scenariusze dot. globalnego ocieplenia (Ourworldindata)

Plan w zakresie celów klimatycznych na 2030 rok pokazuje wielkie ambicje sygnatariuszy UE, co z kolei może zainspirować inne kraje spoza UE do stworzenia rozsądnego i odpowiedzialnego planu realizacji celów wynikających z porozumienia paryskiego. Tendencja przechodzenia na odnawialne źródła energii, rozwój i tworzenie lokalnych miejsc pracy sprzyjających zrównoważonej gospodarce oraz współpraca międzynarodowa są teraz nieuniknione.

Nieustanny spadek cen modułów fotowoltaicznych

Technologia wykorzystująca energię słoneczną staje się coraz bardziej zaawansowana w tym kluczowym momencie dla historii ludzkości i może odegrać istotną rolę w globalnych wysiłkach na rzecz walki ze zmianami klimatycznymi. Ceny modułów fotowoltaicznych spadają każdego roku, nawet w niezwykle burzliwym roku 2020. W latach 2006 – 2019 średnia cena modułów na Wp spadała o 40% każdego roku.

Rysunek 3 Wykres spadku cen modułów w porównaniu ze skumulowaną wysyłką (ITPV)

Ceny modułów fotowoltaicznych w UE ukazane na rys. 4 przedstawiają zmiany w cenach dominujących modułów fotowoltaicznych oraz produktów premium w 2020 roku. W pierwszych trzech miesiącach wyżej wspomnianego roku ceny wzrosły z powodu wybuchu pandemii COVID-19 oraz pierwszych lockdownów w Chinach. Następnie ceny modułów zaczęły spadać do lipca, po czym ponownie wzrosły pod koniec listopada 2020 roku. Ceny dominujących modułów wynosiły około 80% w porównaniu z cenami z grudnia 2019 roku, podczas gdy ceny modułów premium wyniosły 90% w porównaniu z grudniem 2019 roku.

Rysunek 4 Zmiany w modułach fotowoltaicznych w UE w 2020 roku (Solarity)

Inwestycje odprone na kryzys

Branża fotowoltaiczna nadal się rozwija, nawet podczas pandemii. Do tej pory zainstalowano ponad 100 GWp. Już sam ten fakt dowodzi, że branża fotowoltaiczna oferuje niebywale odporne i atrakcyjne inwestycje. IHS Markit przewiduje, że w 2050 roku energia słoneczna będzie stanowić 40% światowej produkcji energii odnawialnej. Wraz z wyczerpywaniem się paliw kopalnych jako głównych źródeł energii, nie będzie można powstrzymać rosnącego zapotrzebowania na energię odnawialną. Obecność instalacji fotowoltaicznych we wszystkich sektorach (komercyjnym, mieszkaniowym, użytkowym itp.) zwiększa się każdego roku, ze szczególnym naciskiem na sektor usług użyteczności publicznej. 

Rysunek 5 Ilość zainstalowanej mocy fotowoltaicznej na całym świecie według sektorów, lata 1990-2025 (IEA)

Trendy i produkcja w technologii PV

Rodzaj, rozmiar i format ogniw fotowoltaicznych

Nowe standardowe rozmiary ogniw fotowoltaicznych są nadal kwestią kontrowersyjną, ponieważ różni producenci używają wielu różnych rozmiarów ogniw. Jednak ostateczny rozmiar będzie najprawdopodobniej obejmować ogniwa M6 (166 mm), M10 (182 mm) i M12 (210 mm) lub wartość odpowiadającą jednej z tych wielkości. Ogniwa PERC będą dominować na rynku, tak jak dotychczas, za sprawą innowacji, takich jak TOPCON, których celem jest dalsza poprawa wydajności. 

Rysunek 6 Różne rozmiary i technologie płytek w systemach fotowoltaicznych (ITPV)

Zwiększanie mocy modułu fotowoltaicznego

Wraz ze stale rosnącą wydajnością i większymi ogniwami moc modułów fotowoltaicznych będzie nadal rosła wykładniczo. Prawie wszyscy główni producenci oferują w swoim portfolio moduły, które mogą dostarczyć ponad 600Wp. Jednak moduły o mocy wyjściowej od 400Wp do 500Wp (ekwiwalent 72 ogniw) będą nadal popularne, ponieważ zapewniają przyzwoitą równowagę między kosztem a zwrotem energii.

Rysunek 7 Przegląd Canadian Solar w 2021 roku (Webinarium Solarity-CSI)

Rysunek 8 Porównanie mocy modułów (ITPV)

Zdolności produkcyjne

Aby nadążyć za popytem, wszyscy producenci co roku zwiększają swoją zdolność produkcyjną. Zdolność produkcyjna producentów z listy Tier 1 podwoiła się z 107,2 GW w 2018 roku do 241,09 GW w 2020 roku. Firma Canadian Solar w planuje podwoić swoją zdolność produkcyjną w zakresie modułów w 2021 roku. W stosunku do wielkości z 2019 roku, Canadian Solar, jako producent modułów i ogniw rozszerzy i unowocześni swoją produkcję wlewków, płytek i ogniw fotowoltaicznych w 2021 roku. 

Rysunek 9 Całkowita roczna zdolność produkcyjna modułów [GW/rok] producentów z listy Tier 1 (review.solar)

Rysunek 10 Zdolność produkcyjna i plany ekspansji energii słonecznej w 2021 roku przez Canadian Solar (PVtech)

Moduły dwustronne

Koszt modułów dwustronnych maleje wraz z ceną modułów jednostronnych. Jednocześnie producenci mogą używać takich samych ogniw zarówno w modułach jednostronnych, jak i dwustronnych. Sprawia to, że ​​moduły dwustronne są bardziej popularne w instalacjach na skalę użytkową. Pojawia się jednak nowa koncepcja projektowa: ze względu na wyższe napięcie prądu, do obsługi większej mocy z systemu fotowoltaicznego potrzebne są też silniejsze falowniki. Trend ten wymaga również zmodernizowanej konstrukcji montażowej i systemu monitorowania, aby wykorzystać cały potencjał energetyczny w miejscu instalacji.

Rysunek 11 Prognozy dotyczące udziału modułów dwustronnych w branży fotowoltaicznej (ITPV)

Falowniki z funkcją magazynowania energii

Wielu producentów falowników oferuje w swoim portfolio falowniki hybrydowe, które umożliwiają szybsze i łatwiejsze wyposażenie instalacji domowych w akumulatory magazynujące energię. Dwa przykłady kompletnych systemów z funkcjami zasilania awaryjnego to Solax Hybrid i Fronius Gen24. Z uwagi na to, że cena komponentów systemów fotowoltaicznych spada oraz na to, że wiele rządów oferuje wsparcie, instalowanie systemów z akumulatorem będzie stopniowo stawało się coraz popularniejszym rozwiązaniem, które pozwoli uzyskać niezależność energetyczną i zmaksymalizować potencjał danego systemu fotowoltaicznego.

Rysunek 12 Światowy udział systemów z funkcją magazynowania energii w branży fotowoltaicznej (ITPV)

Rysunek 13 Roczna prognoza dot. instalowania akumulatorowego systemu magazynowania energii (BESS) w budynkach mieszkalnych w Europie (SolarPower Europe)

Przygotuj się na erę pojazdów elektrycznych

Szacuje się, że pojazdy elektryczne staną się jeszcze bardziej popularne w trakcie trwania tej dekady, zastępując w ten sposób tradycyjne samochody spalinowe. W Europie pojazdy elektryczne stanowiły 3,6% całkowitej liczby pojazdów w 2019 roku. W Norwegii ponad 25% pojazdów to pojazdy elektryczne. Producenci samochodów stale konstruują i wprowadzają coraz większą różnorodność modeli, co daje potencjalnym klientom większy wybór i dostępność, także z finansowego punktu widzenia. Rozwój i dostępność pojazdów elektrycznych pobudziły również rosnące zapotrzebowanie na akcesoria, takie jak ładowarki pojazdów elektrycznych (wewnętrzne ładowarki typu Wallbox) oraz stacje ładowania pojazdów elektrycznych na parkingach. 

Wewnętrzne ładowarki typu wallbox (ze względu na swoje ograniczenia w rozmiarze i zasilaniu) będą wyposażone w koncepcje ładowania prądem przemiennym, oferując tym samym zakres mocy wyjściowej od 3,6kW do 22kW. Wartości te pozwalają na pełne ładowanie pojazdu elektrycznego w czasie od 8 godzin do 1 godziny. Ponadto Wallboxy powinny też oferować zintegrowane połączenie Wi-Fi lub Ethernet, aby skutecznie monitorować, kontrolować i optymalizować zużycie energii przez pojazd elektryczny. Niezwykle innowacyjnym rozwiązaniem firmy SolarEdge jest jednofazowy falownik do ładowania pojazdów elektrycznych, który umożliwia użytkownikom ładowanie pojazdu elektrycznego bezpośrednio energią słoneczną z systemu fotowoltaicznego.

Parkingowe stacje ładowania pojazdów elektrycznych wymagają więcej przestrzeni, więc takie urządzenie może ładować pojazd elektryczny prądem stałym, aby zminimalizować straty i prądem zmiennym dla różnych modeli samochodów. W efekcie tego pojazd elektryczny można naładować znacznie szybciej. Otrzymujemy też system, który może być używany, aby naładować wiele pojazdów w tym samym czasie. Jedynym problemem, który pojawia się w przypadku tego typu stacji ładowania pojazdów elektrycznych, jest to, że istnieje wiele różnych typów samochodów i wtyczek (patrz rysunek 15). Wybór konkretnego typu wtyczki i protokołu komunikacyjnego między pojazdem elektrycznym a stacją ładującą jest nadal prerogatywą określonych producentów pojazdów elektrycznych. Warto jednak zauważyć, że rynek przybliża się do standardu IEC 62196-3 prądu przemiennego typu 2 oraz wtyczek CSS typu 2.

Rysunek 14 Modele samochodów elektrycznych w 2021 roku w porównaniu z rokiem 2019 (statista)

Rysunek 15 Typy wtyczek w ładowarkach do pojazdów elektrycznych