Autor: Mirosław Ciesielski

Wykładowca akademicki, opisuje rynki finansowe, zmiany na rynku fintechów i startupów

Fotowoltaika. Jak słońce przegoni wiatr

Dynamika instalacji fotowoltaicznych od kilku lat jest znacznie szybsza niż farm wiatrowych. To spowoduje, że słońce będzie największym dostawcą energii odnawialnej na świecie. Wdrażane są nowatorskie inwestycje pływających farm solarnych, a zintegrowane dachy solarne będą pokrywać oprócz budynków także pojazdy.
Fotowoltaika. Jak słońce przegoni wiatr

(©Envato)

Globalna podaż energii elektrycznej generowanej z wiatru i słońca wzrośnie ponaddwukrotnie w ciągu najbliższych pięciu lat, zapewniając prawie 20 proc. światowej produkcji energii w 2027 r. – wynika z analizy think tanku Ember. Co więcej, moc zainstalowanej fotowoltaiki ma wówczas przewyższyć wielkość energii otrzymywanej z węgla i stać się największym światowym źródłem energii. Skumulowana moc paneli PV (photovoltaic) powinna się więc do tego czasu potroić i wzrosnąć o prawie 1500 GW, przewyższając moc energetyczną gazu ziemnego do 2026 r.  oraz węgla rok później. Nastąpi to pomimo obecnych wyższych kosztów inwestycyjnych spowodowanych zerwaniem łańcuchów dostaw w czasie pandemii COVID-19 i wzrostu cen surowców w następstwie wojny w Ukrainie. W dalszym ciągu jednak energia słoneczna jest najtańszą formą energii w historii.

Światowi liderzy

W 2022 r. energia słoneczna była odpowiedzialna za 4,5 proc. wygenerowanej mocy na świecie. Co prawda Chiny z prawie 33-procentowym udziałem w rynku są największym światowym wytwórcą energii solarnej, ale jej udział w ich miksie energetycznym nie przekracza 5 proc. Pod tym względem liderem jest Chile, gdzie słońce dostarcza ponad 17 proc. całkowitej produkcji energii. Kolejne pozycje zajmują Niderlandy (15 proc.) i Australia (13 proc.). Dla porównania energia wiatrowa odpowiadała za 7,6 proc. globalnej podaży energii. Przewaga instalacji fotowoltaicznych nad wiatrowymi polega przede wszystkim na łatwiejszym i szybszym sposobie ich instalacji i uruchomienia, gdyż nie towarzyszą temu skomplikowane i długotrwałe procedury administracyjne z uzyskiwaniem pozwoleń włącznie.

Około jednej piątej (55 GW z 268 GW) wszystkich paneli fotowoltaicznych zainstalowanych na świecie w 2022 r. znajdowało się na chińskich dachach. Jest to efekt wdrażania od 2021 r. innowacyjnej polityki państwa pod nazwą „Panele solarne na dachach każdego powiatu”. Pozwoliło to w ciągu roku na podwojenie zainstalowanej mocy solarów i obniżenie ich cen. Szybkość i zakres wdrażania można uznać za bezprecedensowe – do końca 2023 r. w każdym powiecie deweloperzy muszą uruchomić instalacje, które pokryją 50 proc. dostępnej powierzchni w budynkach rządowych, 40 proc. w szkołach i szpitalach, 30 proc. w budynkach przemysłowych i 20 proc. wiejskich gospodarstw domowych. Obiecująco wyglądają też plany projektów fotowoltaicznych na chińskich pustyniach, które zajmują jedną czwartą powierzchni kraju. Pierwsza duża instalacja o mocy 1000 MW na skraju pustyni Gobi została niedawno uruchomiona. Rząd ma jednak wielkie plany – zamierza zainstalować 100 GW mocy słonecznej oraz wiatrowej na suchych obszarach obejmujących 19 prowincji i przesyłać energię z obszarów suchych do zurbanizowanych (prowincja Hunan).

Zobacz również:
https://www.dev.obserwatorfinansowy.pl/tematyka/makroekonomia/trendy-gospodarcze/globalna-walka-na-zielone-subsydia/

Przykładem modelowej transformacji energetycznej jest Chile. W 2012 r. ze słońca i wiatru pochodziło zaledwie 0,6 proc. podaży energii. Dziesięć lat później te dwa źródła generowały już 28 proc. energii w kraju i wyprzedziły węgiel. Spowodowało to spadek emisji dwutlenku węgla w sektorze elektroenergetycznym o 15 proc. mimo całkowitego wzrostu popytu na energię o ponad jedną czwartą – wynika z analizy Międzynarodowej Agencji Energetycznej (MAE). Rok 2022 był wyjątkowy dla chilijskiej energetyki. Produkcja energii ze słońca wzrosła o jedną trzecią, a z wiatru i wody – o ponad 22 proc. Udział energii słonecznej w produkcji energii w kraju w 2022 r. przekraczał 17 proc. Chile zastosowało szczególne rozwiązanie. Na pustyni Atakama, w miejscu o największym nasłonecznieniu na świecie, wykorzystuje wieże ze skoncentrowanym roztworem soli, które w ciągu dnia gromadzą energię cieplną pochodzącą z paneli PV i oddają ją w nocy w postaci pary wodnej do turbin. Pozwala to nieprzerwanie produkować prąd ze słońca. Kraj zadeklarował całkowitą dekarbonizację energetyki do 2030 r.

Zobacz również:
https://www.dev.obserwatorfinansowy.pl/tematyka/makroekonomia/trendy-gospodarcze/transformacja-energetyczna-i-popyt-na-zielone-mineraly/

Ciekawym przypadkiem realizacji słonecznej strategii jest Holandia. W 2015 r. słońce generowało tam zaledwie 1 proc. energii, a obecnie to unijny rekord – 15 proc. i ponad 2 mln domów z panelami na dachach. Tym samym słońce dostarcza więcej energii niż elektrownie węglowe. W kraju jest mało ziemi i należy ona do najdroższych w Europie, dlatego fotowoltaikę instaluje się niemal wszędzie: na garażach, lotniskach, stacjach kolejowych, opuszczonych kościołach, sztucznych jeziorach i łąkach. Przy czym standardem są uzgodnienia z lokalnymi społecznościami, a niepisaną zasadą – oddawanie im nawet 50 proc. wytwarzanej energii. To sprawia, że w kraju jest zainstalowanych obecnie ponad 48 mln paneli PV. Według SolarPower Europe, stowarzyszenia zrzeszającego sektor fotowoltaiczny, Holandia ma obecnie średnio dwa panele fotowoltaiczne na mieszkańca, a moc zainstalowana przekracza 1 kilowat (KW) na osobę, co jest nie tylko europejskim rekordem. W tych warunkach narodowy cel – 70 proc. energii ze źródeł odnawialnych do 2030 r. –można uznać za realny.

Do krajów europejskich, w których najdynamiczniej przybywa instalacji solarnych, trzeba zaliczyć też Polskę. Rok 2021 był pod tym względem rekordowy, ponieważ przybyło wówczas aż 3,3 GW mocy. Obecnie prosumenci dysponują mniej więcej 70 proc. instalacji, pozostała część ma charakter komercyjny. Taka struktura jest wynikiem działania rządowego programu wsparcia prosumentów „Mój Prąd”, ale także ograniczeń w przyłączeniach do sieci większych instalacji komercyjnych. W marcu 2023 r. ponad 1,24 mln instalacji PV o zainstalowanej łącznej mocy 9,35 GW było przeznaczonych dla polskich gospodarstw domowych. Łącznie z instalacjami komercyjnymi stanowiło to 12,2 GW przy mocy całkowitej wszystkich źródeł energii w Polsce w wysokości 61,5 GW. Udział fotowoltaiki w całkowitej mocy generowanej w Polsce nie przekraczał jednak w 2022 r. 5 proc., przede wszystkim ze względu na warunki atmosferyczne. Turbiny wiatrowe, mimo że ich moc zainstalowana była wyraźnie mniejsza, w rzeczywistości wyprodukowały więcej energii. Największą – zarówno w Polsce, jak i Europie Środkowo-Wschodniej – instalacją PV jest farma fotowoltaiczna Zwartowo (204 MW) w województwie zachodniopomorskim uruchomiona w 2022 r. przez firmę Respect Energy.

Mimo boomu na rynku fotowoltaiki w Polsce jej potencjał nie jest do końca wykorzystany. Stan sieci energetycznych i mało elastyczny system energetyczny oparty na węglu powodują, że rośnie liczba odmów przyłączania do sieci, głównie nowych instalacji komercyjnych. Według informacji Ministerstwa Klimatu i Środowiska w latach 2021–2022 wydano ich ponad 3 tys. Innym problemem jest odłączanie od sieci części producentów energii słonecznej w okresach jej dużej produkcji i jednoczesnej małej konsumpcji mocy w kraju, przede wszystkim w weekendy. Elastyczność systemu mogłaby radykalnie wzrosnąć, a koszty energii znacząco spaść, gdyby wyższy udział w generowaniu energii w Polsce miał gaz i atom, z których podaż mocy można znacznie szybciej zmniejszyć niż w przypadku elektrowni węglowych. To nie tylko polski problem. W niespełna 26-milionowej Australii, gdzie jest ponad dwa razy więcej domowych instalacji PV niż w Polsce, odłączenia od sieci i sieciowe redukcje absorpcji energii słonecznej także się zdarzają. Przedstawiciele sektora odnawialnych źródeł energii zauważają, że na przyszłość produkcji energii słonecznej w Polsce mogą jednak też wpłynąć zmiany w ustawie o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym dotyczące ograniczeń związanych z lokalizacją farm fotowoltaicznych.

Obiecujące nisze

Niszowym, ale szybko rozwijającym się segmentem rynku produkcji energii solarnej jest fotowoltaika rolnicza i pływająca, funkcjonujące już od 10 lat. W przeciwieństwie do farm słonecznych tego rodzaju instalacje nie napotykają na problem ograniczonej dostępności gruntów. W Azji Południowo-Wschodniej i Afryce, gdzie projekty fotowoltaiczne konkurują z użytkowaniem gruntów rolnych, rozwiązania te są szczególnie interesujące, ponieważ umożliwiają instalacje fotowoltaiczne bez uszczerbku dla zasobów wody i żywności. Największy na świecie rolniczy projekt fotowoltaiczny o mocy 1 GW, zlokalizowany w Chinach, został oddany do użytku w 2021 r. W Azji znajduje się też większość elektrowni agrowoltaicznych, chociaż inne kraje, takie jak Chile, Gambia i Mali, również mają znaczące instalacje. W Europie takie projekty są rozwijane we Francji, Grecji, Holandii i Hiszpanii.

Grunty, na których znajdują się instalacje, wcale nie muszą być stracone dla produkcji rolnej, ponieważ gleba pod nimi zachowuje więcej wilgoci. Co więcej, można mówić o swoistej symbiozie, gdyż parowanie wody z roślin sprzyja chłodzeniu paneli, które nie lubią wysokich temperatur. Doskonale sprawdza się to w Niderlandach, gdzie pod najbardziej doświetloną częścią paneli zaczęto przed dwoma laty uprawiać truskawki i maliny. To alternatywa wobec stosowania tradycyjnych tuneli cieplarnianych.

Zobacz również:
https://www.dev.obserwatorfinansowy.pl/tematyka/makroekonomia/trendy-gospodarcze/farmy-wiatrowe-na-baltyku-nadzieja-polskiej-energetyki/

Ciekawym rozwiązaniem są też pływające elektrownie fotowoltaiczne, których moc zainstalowana przekroczyła 3 GW w 2021 r. w porównaniu z zaledwie 100 MW pięć lat wcześniej. W Europie Portugalia w 2021 r. przeprowadziła aukcję na 500 MW pływającej fotowoltaiki, która została umieszczona na siedmiu tamach hydroenergetycznych z zastosowaniem ponad 12 tys. paneli. To znacznie tańsze rozwiązanie niż instalacje na gruncie, którym towarzyszą wysokie koszty nieruchomości. Dodatkowym atutem jest łatwość podłączenia farm do sieci hydroelektrowni.

Największą pływającą farmą PV (320 MW) dysponują Chiny w Dezhou w prowincji Shandong. Została ona uruchomiona dwa lata temu. Podobne projekty są realizowane także m.in. w Korei Południowej, Indiach, Niemczech, USA i Singapurze. Według analizy Światowego Forum Ekonomicznego dzięki pokryciu fotowoltaiką 10 proc. powierzchni sztucznych zbiorników wodnych na świecie można by wyeliminować w całości spalanie paliw kopalnych w celach energetycznych.

Pojawia się też coraz więcej systemów PV zintegrowanych z budynkami i pojazdami. Prawie połowa szacowanej zainstalowanej mocy fotowoltaicznej zintegrowanej z budynkiem przypada na Europę. Włochy i Francja wdrożyły politykę wspierającą te rozwiązania i łącznie dysponują mniej więcej 5 GW mocy. Europejski rynek tego typu projektów według portalu statystycznego Statista był w 2022 r. wart ponad 4 mld dol. i ma rozwijać się do końca dekady w tempie 16,7 proc. średniorocznie. Solarne dachy wytwarza i instaluje polski startup Sunroof, który kontynuuje ekspansję w Europie.

Z kolei fotowoltaika zintegrowana z pojazdem, której zastosowanie może przynieść nawet 40-procentową roczną redukcję czasu ładowania pojazdu, przeszła od fazy badawczo-rozwojowej do projektowania z kilkoma projektami pilotażowymi (głównie w Niemczech) dla ciężkich samochodów ciężarowych i osobowych. W styczniu 2022 r. Mercedes-Benz wypuścił na rynek prototyp samochodu elektrycznego z ultracienkim panelem PV na dachu, który ma zapewnić dodatkowe 25 km zasięgu dziennie.

Demonopolizacja produkcji

W najbliższych latach można się spodziewać dywersyfikacji w globalnych łańcuchach dostaw paneli fotowoltaicznych, co oznacza zmniejszenie uzależnienia od podaży z Chin szczególnie w USA i Indiach, które do 2027 r. zwiększą inwestycje w produkcję energii słonecznej nawet o 25 mld dol. Co prawda, Chiny pozostaną graczem dominującym, ale ich udział w globalnej produkcji może spaść z obecnych 90 do 75 proc. Większość paneli PV to płyty jednostronne, tylko znikomy procent umożliwia pochłanianie energii słonecznej po obu stronach panelu. Szanse wzrostu produkcji tego typu instalacji są jednak niewielkie, gdyż dwustronne panele mogą generować tylko 6–10 proc. energii więcej niż tradycyjne moduły, a koszty ich produkcji są wyższe – jak podkreśla MAE.

Zobacz również:
https://www.dev.obserwatorfinansowy.pl/tematyka/makroekonomia/trendy-gospodarcze/panstwa-bliskiego-wschodu-zwiekszaja-inwestycje-w-energie-odnawialna/

Ekspansja produkcji paneli poza Chiny będzie zależeć od spadku kosztów ich produkcji w innych krajach. W przypadku USA i Indii będzie temu służyć subsydiowanie produkcji odpowiednio w ramach programów IRA (Inflation Reduction Act) i PLI (Production Linked Incentive Scheme). Trzeba jednak zauważyć, że wzrost cen surowców w 2022 r. doprowadził do podniesienia kosztów produkcji paneli i podzespołów sterujących. Do niedawna mieliśmy do czynienia raczej z trwałą tendencją obniżania się cen, ale w 2021 r. wzrosły one według kalkulacji MAE o 32 proc. do 0,33 dol. w przeliczeniu na jednego wata wyprodukowanej energii. To wynik podwyżki kosztów produkcji krzemu przemysłowego, polikrzemu, aluminium, sody kalcynowanej, a także wzrostu cen frachtu morskiego.

Obecnie Chiny i kraje ASEAN (Wietnam, Tajlandia i Malezja) mają najniższe koszty produkcji modułów fotowoltaicznych we wszystkich segmentach łańcucha dostaw według danych MAE. Korzyści skali, integracja łańcucha dostaw, stosunkowo niskie koszty energii i wydajność pracy sprawiają, że Chiny są ciągle najbardziej konkurencyjnym światowym wytwórcą modułów PV, choć koszty pracy w Indiach są dużo niższe. Produkcja w USA nie ma szans być konkurencyjna wobec Chin mimo dotacji i ulg podatkowych. Ważniejsza jednak z punktu widzenia Waszyngtonu jest demonopolizacja rynku w kontekście strategicznej rywalizacji z Pekinem. Dlatego już w 2018 r. administracja USA, by wspierać lokalną produkcję, nałożyła 30-procentowe cło na ogniwa i moduły fotowoltaiczne importowane z Chin. Taryfa celna miała wygasnąć w lutym 2022 r., jednak została przedłużona o kolejne cztery lata. Nie dotyczy to pierwszych importowanych ogniw fotowoltaicznych o mocy 5 GW łącznie w ciągu roku dla całego rynku USA. Indie również chcą zapewnić sobie konkurencyjność na rynku krajowym przez politykę celną, ponieważ dotacje obniżające koszty inwestycji nie są wystarczające. Dlatego cła importowe wzrosły z 15 do 40 proc. w przypadku modułów fotowoltaicznych i do 25 proc. w przypadku ogniw, co znacząco wpływa na lokalnych producentów. Globalny wzrost produkcji paneli doprowadzi do nadwyżki ich podaży w ciągu kilku lat, a to może oznaczać spadek cen i jeszcze szybszy wzrost instalacji solarnych źródeł energii na świecie. To także dobra droga do realizacji ambitnych celów klimatycznych Unii Europejskiej.

dr Mirosław Ciesielski, doktor nauk ekonomicznych, wykładowca akademicki

(©Envato)

Tagi


Artykuły powiązane

Wiatr powieje mocniej

Kategoria: Analizy
Na świecie z roku na rok dynamicznie przybywa energii z wiatru. W Unii Europejskiej jednak nie na tyle szybko, aby pomogła ona w sposób wystarczający osiągnąć neutralność klimatyczną do połowy wieku. Jej udział w miksie energetycznym w rosnącej liczbie krajów przekracza 20 proc., a restrykcje związane z jej rozwojem są coraz rzadsze.
Wiatr powieje mocniej

Nowe źródła energii - zagrożenia i zalety

Kategoria: Trendy gospodarcze
Dzięki energii odnawialnej wykorzystujemy zasoby naturalne kraju, a rozwijając własne technologie przyczyniamy się do rozwoju gospodarki i tworzenia nowych miejsc pracy.
Nowe źródła energii - zagrożenia i zalety

Liczby przemawiają za transformacją energetyczną

Kategoria: Analizy
Obecny kryzys energetyczny pokazał jak bardzo jesteśmy wrażliwi na wahania cen i problemy z dostawami surowców kopalnych. Szybsze wdrażanie źródeł i technologii niskoemisyjnych mogłoby łagodzić skutki kryzysu na rynku surowców i bardziej chronić odbiorców przed wysokimi cenami.
Liczby przemawiają za transformacją energetyczną