Fotowoltaika – analiza rynku producentów

W 2009 r. produkcja ogniw fotowoltaicznych osiągnęła 12.3 GW co czyni z tej branży coraz bardziej poważny biznes. Na rynku tym coraz bardziej wyraźnie rysuje się dominacja kilkunastu największych firm, które mają ponad połowę rynku.

Analizując kraj pochodzenia poszczególnych firm może zaskakiwać tak liczna chińska reprezentacja wśród gigantów tego rynku. Do tej pory rynek fotowoltaiczny uznawany był za technologicznie zaawansowany, w którym dominację zazwyczaj mają koncerny z krajów wysoko uprzemysłowionych(Europa, USA), i pod własnymi markami przenoszą produkcję do krajów rozwijających się (Azja). Rosnąca dominacja rodzimych chińskich producentów na rynku fotowoltaicznym z pewnością nie oznacza, że produkcja ogniw PV przestała wymagać zaawansowanej technologii a raczej na olbrzymi rozwój technologiczny państwa środka. To twierdzenie może potwierdzić poniższe zestawienie producentów ogniw PV z podziałem na kraje.




Dane przedstawione w powyższej tabeli są jedynie szacunkami sporządzonymi na podstawie danych o lokalizacji produkcji przez największych producentów. Zestawienie to wyraźnie pokazuje, że produkcja ogniw fotowoltaicznych jest ograniczona do kilku dominujących krajów w śród, których na lidera wyrosły Chiny. Powinno być to pewnym zaskoczeniem, bo jeszcze kilka lat temu niepodzielnie palmę pierwszeństwa dzierżyli Niemcy, dla których konkurentem była jedynie Japonia. Myślę, że niewielu analityków rynku fotowoltaicznego spodziewało się tak szybkiego wzrostu produkcji ogniw słonecznych w Chinach w tak krótkim czasie. Mnie on osobiście bardzo zdziwił.
Co szczególnie powinno zastawiać to marginalny udział poza Niemcami krajów europejskich w branży fotowoltaicznej? Europa jest głównym odbiorcą ogniw fotowoltaicznych na świecie. Wspierając rozwój energetyki słonecznej chyba zapomniano o wsparciu producentów z tej branży, co na dłuższą metę na pewno nie będzie miało pozytywnego wpływu na gospodarkę. Pozytywnie wyróżniają się tu Niemcy, które, mimo iż utraciły miano lidera ciągle są atrakcyjnym i chętnie wybieranym miejscem na lokowanie słonecznego biznesu zwłaszcza tego bardzo innowacyjnego wymagającego wysoce wykwalifikowanej kardy i zaplecza badawczego.

REKLAMA

Największa instalacja fotowoltaiczna - kolejny sukces ogniw II generacji

W branży fotowoltaicznej pojawiało się ostatnio sporo newsów poświęconych oddaniu do użytku największej instalacji fotowoltaicznej. Informacja ta jest bardzo ciekawa nie z uwagi, na wielkość instalacji - 80 MW czy dość nietypowe miejsce - Ontario Kanada.

zdjęcie elektrowni źródło first solar

Instalacja ta jest kolejnym triumfem technologii ogniw II generacji opartych o tellurek kadmu CdTe i giganta, jaki stoi za tą technologią, czyli firmę First Solar.

Wiedza na temat ogniw cienkowarstwowych jest w branży bardzo niewielka. Polskie firmy zajmujące się dystrybucją i montażem ogniw PV z trudem kojarzą tellurek kadmu CdTe czy firmę First Solar. Trudno dziwić się tej sytuacji, jeżeli w wydanej ostatnio książce „fotowoltaika w teorii i praktyce” Ewy Klugmann – Radziemskiej poświęcono tej technologii niecałe pół strony.

Choć zupełnie niewidoczne w Polsce cienkowarstwowe ogniwa II generacji powiadają obecnie ok. 22% rynku (źródło EPIA) a jeszcze 2 lata temu było to zaledwie 14%. Raport iSuppli mówi, że przed 2013 ogniwa II generacji będą posiadać ponad 30% udział w rynku fotowoltaiki. Ten dynamiczny rozwój związany jest z korzystnym stosunkiem ceny, do jakości energetycznej ogniw cienkowarstwowych. W mojej ocenie w przypadku ograniczenia wysokości wsparcia dla, fotowoltaiki który jest spodziewany w 2012r ogniwa II generacji jeszcze bardziej rozwiną skrzydła z uwagi na możliwości redukcji ceny poprzez redukcję kosztów wytwarzania. Nie bez znaczenia jest także fakt znacznie niższych nakładów energetycznych na produkcję ogniw cienkowarstwowych zwłaszcza tych wykonywanych bez próżniowo. W dobie rosnących cen energii i ograniczania emisji, CO2 jest to kolejny ważny atut.

Dlaczego jest to ważne i należy o tym mówić?

Pomijanie w branży technologii ogniw II generacji jak CdTe czy CIGS rodzi błędny obraz fotowoltaiki opartej jedynie na krzemie. Taki przekaz trafia do biznesu, który na tej podstawie podejmuje decyzje inwestycyjne, które mogą okazać się błędne. Ogniwa II generacji to nie jest już wymysł rodem z laboratorium, lecz sprawdzona i uznana technologia masowej produkcji. Najlepszym dowodem jest tu wspomniana firma First Solar produkująca rocznie ok. 1 100 MW ogniw II generacji opartych o tellurek kadmu. Przy światowej produkcji ok. 12,3 GW firma first solar ma udział w rynku ok. 9 % i jest niekwestionowanym liderem.

REKLAMA

Zabezpieczenie przeponowego naczynia wzbiorczego w instalacjach kolektorów słonecznych

W dyskusji na temat „trwałości instalacji słonecznych” spotkałem się ostatnio z opinią instalatora mówiącą, że w tego typu instalacjach częstej awarii ulegają membrany w naczyniach wzbiorczych. Myśl, jaka mi się nasunęła to ile z tych częstych awarii wynika z wady produktu a ile z błędnego montażu? Jeżeli instalatorzy podchodzą do tematu termicznego zabezpieczenia naczynia rozszerzalnościowego podobnie jak do tematu doboru jego pojemności (wpis). To wydaje mi się, że zdecydowanej większości uszkodzeń można by uniknąć.

Dla osób niebędących w temacie szybko wyjaśnię, że przeponowe naczynie wzbiorcze to element instalacji, którego zadaniem jest przejęcie nadmiaru cieczy solarnej powstałej w instalacji w wyniku ogrzewania. Przeponowe naczynie wzbiorcze jak sama nazwa wskazuje posiada wewnątrz gumową membranę. Dozwolone wartości temperatury pracy dla wszystkich membran w naczyniach rozszerzalnościowych wynoszą od ok. 5 do max 70°C i tu pojawia się problem.

Jeżeli instalator zamontuje naczynie wzbiorcze jak przedstawiono na poniższym schemacie istnieje duże prawdopodobieństwo jego awarii.

W okresie letnim przy braku odbioru ciepła temperatura w kolektorze może przekraczać 200 °C. W takiej sytuacji cała woda z kolektora oraz przewodów rurowych będących w najbliższym sąsiedztwie kolektora może nagrzać się do ponad 100 °C. Jeżeli w takim przypadku pojemność wodna przewodów rurowych między kolektorem a naczyniem jest mniejsza od pojemności wodnej kolektora(ów) przegrzana woda trafi do naczynie powodując znaczne ryzyko awarii membrany. Nie jest to sytuacja normalna wynikająca z prawidłowej instalacji. Błędnym myśleniem jest, wychodzenie z założenia, że woda na drodze między kolektorem a naczyniem ulegnie wychłodzeniu. W instalacji słonecznej przewody rurowe powinny być izolowane, przez co straty ciepła = możliwości chłodzenia są znacznie ograniczone.

Rozwiązaniem problemu może być instalacja naczynie wzbiorczego jak na rysunku poniżej.

W tym przypadku naczynie rozszerzalnościowe zostało zainstalowane przed pompą obiegową. W takim układzie gorąca woda z kolektora ma dłuższą drogę do pokonania zanim dotrze do naczynia. Przechodzi przez wymiennik zasobnika, więc ma szansę wstępnie się ochłodzić. W takim przypadku, jeżeli pojemność wodna części instalacji między kolektorem(ami) a naczyniem jest większa od pojemności wodnej kolektora (ów) naczynie wzbiorcze można uznać za zabezpieczone przed wysoką temperaturą.


Innym sposobem zabezpieczenia naczynia wzbiorczego jest montaż tzw naczynia pośredniego co obrazuje rysunek poniżej.

W tym rozwiązaniu gorąca woda z kolektora zanim dostanie się do naczynie rozszerzalnościowego przechodzi przez naczynie pośrednie, którego zadaniem jest wychłodzenie cieczy. Rolę takiego naczynia pełni zazwyczaj stalowy zbiornik o odpowiednio dobranej pojemności.

Vnaczynia_zabezpieczającego = (Va · e) + (Vk · 1,1)

Va – pojemność wodna instalacji

Vk – pojemność wodan kolektorów

e- współczynnik rozszerzalności między temperaturą 70°C a faktyczną zakładaną temperaturą powrotu w instalacji, przed którą chcemy chronić naczynie zazwyczaj.

e=0,0143 dla 70 - 90 °C

e=0,0221dla 70 - 100 °C

e=0,0262 dla 70 - 105 °C

e=0,0304 dla70 - 110 °C

Jeżeli naczynie jest bardzo blisko kolektorów przyjąć wartości e dla 105-110 °C jeżeli jest dalej można przyjąć 90 °C

Tańsze ogniwa fotowoltaiczne w 2012 r?

Zapewne wiele osób w branży słonecznej zastanawia się, dlaczego mimo iż fotowoltaika rozwija się tak szybko nie obserwujemy istotnych spadków cen modułów? Wiele słyszy się (zwłaszcza na tym blogu) o nowych technologiach ogniwach II generacji znacznie tańszych w produkcji – dlaczego nie widać ich na rynku?

Odpowiedz jest stosunków prosta – Dotacje. System wsparcia dla fotowoltaiki rozgrzał ten rynek do czerwoności. W tym roku możliwe, że zostanie zainstalowane nawet ponad 13 GW ogniw. W samych Niemczech przez pierwsze 8 miesięcy 2010r. zainstalowano 4.8 GW elektrowni fotowoltaicznych notując 327% wzrost instalowanych mocy w stosunku do analogicznego okresu w roku 2009. Niemcy to prawie połowa światowego rynku fotowoltaiki, więc przy takim wzroście popytu na kluczowym rynku trudno oczekiwać na świecie spadku cen w tej branży.

Pytanie, jakie się pojawia to czy Niemcy będą w stanie utrzymać ten zadziwiający wzrost w przyszłych latach? I tu pojawia się dobra wiadomość. Oczywiście dobra dla konsumentów z „biedniejszych” krajów jak polska. Zgodnie z planami niemieckiego rządu z końcem, 2011r nastąpi znaczna redukcja taryf dla fotowoltaiki. W tej sytuacji należy się spodziewać kontynuacji dużego popytu na moduły w całym 2011r wynikających z chęci wykorzystania wyższych dotacji. Bardzo ciekawy za to może być rok, 2012 w którym spadek popytu na fotowoltaikę w Niemczech może oznaczać dużą nadprodukcję modułów w stosunku do popytu. W tej sytuacji firmy mogące obniżyć ceny z uwagi na niższe koszty z pewnością to zrobią a rynek stanie się bardziej konkurencyjny. 2012 to rok, w którym branża słoneczna po raz pierwszy może zanotować światowy spadek instalowanych mocy rok do roku, co przy rozbudowywanych obecnie mocach wytwórczych będzie skutkować znaczą przewagę podaży nad popytem. W takim układzie realny jest odczuwalny spadek cen fotowoltaiki.

Produkcja ogniw II generacji

Dziś zachęcam czytelników do obejrzenia krótkiego filmu obrazującego produkcję nowoczesnych ogniw II generacji opartych o CIGS. Film pochodzi z firmy Nanosolar która pod Berlinem posiada w pełni zautomatyzowana jedną z najnowocześniejszych fabryk ogniw fotowoltaicznych na świecie.

Na filmie proszę zwrócić uwagę jak szybki jest proces produkcji ogniw II generacji polegający na "drukowaniu" półprzewodnika na foli aluminiowej. Dodatkowo proszę zauważyć jak cienkie są same panele zbudowane z tych ogniw.