Napelem piac és technológia - hírek, elemzések

Egy korábbi bekezdésben már részletesen volt szó a kristályos napelemekről, és ott a témát csak részben érintve ígértem egy összefoglalót a vékonyrétegű (thin-film) technológiákról. Mivel a napelempiacon az utóbbi időkig legdinamikusabban fejlődő területéről van szó, és pl. First Solar révén több bejegyzés is érintette a témát, ideje egy rövid összefoglalónak. 

A lényegi különbség a vékonyrétegű és a kristályos napelemek között a félvezető réteg gyártási eljárása - és az ebből fakadó eltérő kinézet is, ahogy a képen a Sharp hostesse kedvesen be is mutatja nekünk.

A félvezető réteg a kristályos napelemnél mindig szilícium, ahol nagy tisztaságú tömbökből vágnak le lapokat (ezek a napelem cellák), amiket sorbakötve hermetikusan lezárnak (általában  laminálással). Ez a japán hölgy mögött lévő modul, látszanak is az egyes cellák, azaz szilícium lapok és az azokat összekötő aluminium csíkok.

A vékonyrétegeknél a félvezető réteget kémiai (CVD-technológia) vagy fizikai lecsapatással (sputtering) közvetlenül az üvegre, vagy akár más hordozó felületre viszik fel. Látszik is a jobb oldali modulokon, hogy egységesen bevont felületről beszélünk, a halvány csíkok valójában utólagos, lézeres bevágások a filmrétegen, ami a kedvezőbb volt-amper arányok beállítása miatt szükséges.

A félvezető filmréteget és az alapanyagot a gyártási technológia határozza meg, jelenleg az elterjedt és már tömeggyártásban lévő vékonyrétegű technológiák a következők: 

• aSi-µSi, azaz amorf szilícium és mikromorf szilícium: ez a ma használt technológiák közül az egyik nagyon elterjedt, sok cég vágott bele az utóbbi időkben ilyen technológiájú gyártásba. A félvezető réteg itt is szilícium, mint a kristályos napelemek esetén, azonban nem kristályos tömbökből, hanem szilán gázból (SiH4) állítják elő, nevezetesen kémiai reakció során a hidrogént leválasztják a szilíciumról, ami így lerakódik az üvegre - vagy más felületre, pl. műanyagra, fémre is akár. Viszonylag kis hatásfokú technológia, aSi 5-6%-os, µSi (ami az aSi továbbfejlesztett változata) 7-8%-os.
• CdTe, azaz kadmium-tellurid technológia: a másik fő technológia, de itt egy gyártó kezében (First Solar) koncentrálódik a termelés döntő része - olyannyira, hogy ma már ez a cég a világ legnagyobb gyártója évi 1.2 GW kapacitásával, ők a napelemek Google-je. A First Solar speciális, VTD gyártási technológiát (nagy hőfokú porlasztást) használ a gyártásban. Óriási szériában nagyon olcsón tudják előállítani 7-9% hatásfokú napelemeiket.
• CIGS, CIS, azaz réz-indium-gallium-diszelenid és réz-indium-diszelenid: a vékonyrétegű technológiák legújabbja, csak idén került igazán tömeggyártásba. Nagyon sok cég fejleszt ilyen gyártási módokat, mivel 9-12%-os hatásfokot is el lehet érni az ilyen napelemekkel. Azonban egyelőre nem sikerült igazán olcsó gyártási módot találni (a legtöbb cég fizikai porlasztást, azaz sputtering-et használ), márpedig a First Solar példája mutatja, hogy az alacsony gyártási költség a kulcs a piac megszerzéséhez. 

Léteznek még más vékonyrétegű technológiák is (pl. műholdakon használt indium-gallium és egyéb ritka fémek ötvözete, ami most a világcsúcs 3 rétegben - persze iszonyat drága előállítással), azonban tömeggyártásban, azaz kapható modul formájában a fentiek a ma vékonyrétegű technológiái. A jövő technológiái (pl. organikus és fényérzékeny-festett megoldások) egy új bejegyzést megérnek majd.

Érdekes egyébként, hogy milyen lassan és nehezen fogadta el a piac a vékonyrétegű megoldásokat: az aSi technológia 70-es, más vékonyrétegű megoldások a 80-as, 90-es évek óta ismertek voltak, azonban 3 évvel ezelőtt kezdődtek az első komolyabb telepítések: és ehhez az kellett, hogy a kristályos piacon a nagytisztaságú cellákból ellátási hiány lépjen fel. Ráadásul a napelem-piac konzervatív is: csak akkor hitték el, hogy a vékonyrétegű modulok hosszú távon is a kristályoshoz hasonlóan megbízhatóan működnek, ha látták, hogy a 70-80-as évek fejlesztései és tesztmoduljai a mai napig is működőképesek. Ezért mondhatjuk, hogy a vékonyréteg "új" technológia, de csak a nagyobb piacon - valójában régóta itt van.

Mivel kisebb a hatásfokúk, a vékonyrétegű napelemeknek nagyobb terület (és több rögzítés) kell, mint a kristályos moduloknál. A hatásfok kérdést sokan sokféleképp magyarázzák, de nem döntő a napelemes rendszereknél: a két döntő tényező a $/W ár és még inkább a $/kWh, azaz mennyiért lehet 1 kWh áramot előállítani vele.

Nyilván az alacsonyabb árú napelemmel olcsóbb lesz 1 kWh áram. És a vékonyréteg ebben nagyon jól szerepelt, mivel akár 30-40%-kal is alacsony áron került piacra, mint a kristályos - amit a plusz 20%-os rögzítési költség mellett is gazdaságos alternatíva volt, és a 2007-es 5% körüli részesedése jövőre már 30%-os részesedést jósoltak a teljes szolár piacon a vékonyrétegű technológiáknak.

Azonban jött a válság, és a kristályos gyártók gyilkos árversenybe kezdtek - ahol elolvadt a vékonyrétegű modulok árelőnye. Mivel több rögzítés és nagyobb területet igényel, így jellemzően nagy beruházásoknál, főleg napelem erőműveknél alkalmazzák a vékonyréteget. Azonban ez a piac a finanszírozás visszaesésével is összezuhant, ráadásul a kristályos gyártók árversenyéhez nem tudták tartani 30-40%-os árelőnyüket, így jelenleg szinte csak First Solar modulokat érdemes telepíteni - mert ott van meg még az az árelőny, ami gazdaságos $/kWh árakat hoz. 

Hosszú távon még komoly tartalékok vannak a vékonyrétegű gyártásban, főleg a jelenleg horribilis gyártásberuházási oldalon. Az alapanyagok olcsók és bőségesek, így a jövőben még további árcsökkenés várható, ami újra a vékonyrétegű megoldások piaci bővüléséhez vezethet. És még egy előnyük miatt is: a vékonyrétegű napelemek kevésbé érzékeny a hőmérséklet emelkedésre, mint a kristályos modulok, amik 50-60 fok fölé hevülve akár 20-30%-kal is csökkent teljesítményt adnak. Ez majd a napelemek forró égövben való elterjedésénél lesz fontos, azonban ezek a területek ma még nagyon kicsi és alig fejlődő piacnak számítanak - pedig hosszú távon ott érné majd meg igazán a napenergiával való áramtermelés.

A jelek szerint a világban a napelemes rendszerek támogatása egyre egyértelműbben a betáplálási támogatások irányába mozdul el. Ahogy egy korábbi bejegyzésben már írtam, Európában lassan utolsó országok között leszünk, ahol nincs kiemelt támogatás a napelemes áram visszavásárlására (itthon 28Ft-ért kötelesek visszavenni a napelemes áram kWh-ját az áramszolgáltatók). Friss hír, hogy Kaliforniában is ezt vezetik be, a napokban írta alá Schwarzenegger az erről szóló törvényt.

Ez lényegi előrelépés a korábbi amerikai napelemes támogatásokhoz képest: bár Obama komolyan kampányolt a megújuló energiák támogatásával, gyakorlati lépés kevés történt. Eddig csak adókedvezményt lehetett igénybevenni az USA-ban napelemes telepítésekre, tehát csak jól gazdálkodó és nyereséges cégeknek érte meg a befektetés, kis- vagy újonnan induló vállalkozások és magánszemélyek részére ez nem nyitott új lehetőségeket. Ebből következően nem is indult be jelentős fejlődés Észak-Amerikában a napelemes piacon, pedig sokan onnan várták a visszaesett solar piac felfrissítését.

És nem ez az első eset Amerikában a feed-in tariff-ra: néhány hete Kanadában, Ontario tartományban vezettek be hasonló ártámogatást, és ezzel a terület rögtön az első 10 legnagyobb piac közé került a tengerentúlon - pedig nem egy napfényes terület.

A most bejelentett kaliforniai támogatást (€0.15/0.17/kWh, azaz kb 42Ft/kWh) egyébként keveslik a szakértők, szerintük csak a nagyon olcsó (értsd: kínai) napelemekkel épülő rendszerek lehetnek csak versenyképesek. Azonban Kalifornia egyre komolyabb kihívásoknak néz elé a növekvő energiaigények kielégítése terén, s ez növekvő áramárakban is megmutatkozik - így az ottani napsütéses órák számával várhatóan azért lökést adhat a helyi solar piacnak.

Reméljük, egyszer hozzánk is elér majd a betáplálási támogatás napelemekre is - de erre egyelőre várni kell, legalábbis a jövő évi költségvetésben nincs rá keret.

UPDATE (2009. okt. 28.) mai hír, hogy Obama kabinet bejelentette az első lépést a kampányban sokat hangoztatott tiszta energiák használata felé - ugyanis a gyakorlatban eddig alig valami történt.

Ráadásul nagyon okos első lépésnek is tűnik: nem a megújuló energiák közvetlen támogatását célozták meg rögtön, hanem először az elavult amerikai áramrendszert kezdik átalakítani. Ahogy egy korábbi posztban, a napelemes áram tárolásáról írva már röviden szóba került, a megújuló energiák elég nagy terhet jelenthetnek az elektromos hálózatnak, mivel a szél és nap nem folyamatosan és egyenletesen tolja a hálózatba a kWh-kat, mint pl. egy atomerőmű. Ez Németországban is egyre többet feszegetett kérdés, de ott az utóbbi évek fejlesztései már a most USA-ban is propagált és támogatott smart-grid (intelligens hálózatok) irányába haladt.

Ha a következő években előkészítik az amerikai elektromos rendszereket egy rugalmas, mátrix felépítésű hálózatra, akkor sokkal kisebb lesz várhatóan az áramszolgáltatók ellenállása is - ráadásul így még pár évet nyerhet az Obama kormány, hogy tényleges támogatást (pl. feed-in tariffot) vezessen be. A napelemek árának esésével így majd kisebb kiadást is jelent a kormányzatnak, s addigra talán már nem is a szűk esztendőkben kell erre adópénzeket kiadni.

Egy nem publikusnak szánt jelentés került napvilágra a német sajtóban, amiben részletesen elemzték a kínai és a német napelemgyártók költségszintjeit, és ez alapján meglehetősen borús jövőképet jósolnak a német gyártók hosszú távú túlélési esélyeiről.

Egy német bank (a Landesbank Baden-Wurttemberg) elemzésében a kristályos modulok teljes gyártási láncát vizsgálta, a szilíciumtól a cellákon át a kész napelemekig. E szerint a kínai gyártók teljes árelőnye 44% - azaz majd' féláron tudnak napelemet előállítani, mint német versenytársaik.

Az elemzés valóban érdekes része, hogy ez az árelőny nem a munkaerő árának eltéréséből fakad: a komolyabb kínai gyártók ma már ugyanúgy teljesen automatizált gyártósorokkal dolgoznak, mint a németek, így a munkaerő költsége csak egy kis része a végterméknek.

A különbség sokkal inkább a gyártóhatékonyság és innovációs készségben van: a legnagyobb és ma már igen jó minőségű kínai napelemet gyártó cégek (pl. Suntech, Trina Solar, Yingli) fejlettebb gyártótechnikával rendelkeznek, jobb hozamokat tudnak elérni, és kevesebb selejttel dolgoznak mint a németek.

Továbbá a technológiai fejlesztésben is nagyot léptek előre Kínában: a legjobb példa a Pluto technológia a Suntech-től, ahol a cellák 17%-os hatásfoka helyett 19%-ot tudnak, ami a jelenlegi legjobb eredmény a  tömegtermelésű polikristályos napelemek között (ennél csak a Sanyo által kifejlesztett HIT-technológia tud többet a maga 22%-os cellahatékonyságával, de az hibrid megoldás: monokristály egy vékony amorf szilícium bevonattal - és ennek megfelelően nagyon drága is).

A válság miatt visszaesett napelempiacon a német gyártók most nagyon erős árnyomás alá kerültek, amit hosszú távon csak kevesük tud majd tartani: az elemzés szerint azok a cégek élhetik túl a versenyt, akik már nyitottak az ázsiai termelés felé - amit a több nagy német cég, mint pl. a Q-Cells már meg is tett.

Friss hír, hogy Kína megépíti a világ legnagyobb naperőművét: 2GW teljesítményű lesz,  Belső-Mongoliában, a sivatagos részeken épül.

Ez elképesztő méret, csak hogy érzékelni lehessen, hogy ez mekkora méretnek számít a napenergia iparban, s összehasonlításként:

• a most létező legnagyobb napelem erőmű 60MW-os, ez Spanyolországban található. Ez annak 33-szorosa lesz. A legnagyobb napelem telepítések listája itt olvasható.
• másik összehasonlításként: Paks 4 reaktora 1760 MW teljesítményű. Ez 2 GW azért kiemelkedő, mert eddig naperőművek csak lokális, kis termelésben vettek részt, meg se közelítették az atomerőművek termelését. Úgy tűnik, hamarosan ez se lesz igaz.

De ami még érdekesebb: megint és ismétcsak az a First Solar szállítja a napelemet, amit egy nemrégi posztban ki is emeltem, hogy arra a cégre nagyon oda kell figyelni. Pedig még nincs is kínai gyáruk (a legnagyobb Malájziában van).

Nem lepődnek meg, hogy e fenti hírbejelentést egy First Solar sajtótájékoztató követné a közeljövőben, ahol mosolygó kínai politikusok között jelentik be a következő gyárukat, ami pl. Peking mellett épül majd..

Napelemet hagyományos formájában egyre többet ismerik itthon is (azért itt egy korábbi bejegyzés erről), s közben egyre többször lehet hallani speciális alkalmazásokról, újfajta felületekről, mint pl. hajlékony napelem, vagy autón napfénytetőként, vagy cserepet helyettesítő, vagy cserépbe integrált megoldásokról.

Nemrégi körbe is szaladt egy hír a magyar sajtóban a "forradalmi újításról", hogy egy harsányi feltaláló kifejlesztette a cserépbe épített napelemet. 

Nem szívesen veszem fel az ünneprontó szerepét, de mivel a hír első megjelenése óta már többször hallottam, hogy komoly befektető-keresés folyik hazai gyártásra - és ilyenkor elgondolkozik az ember, hogy senki se veszi a fáradtságot, hogy beírja a Google-be, hogy Solar Roof Tiles? 

Mert akkor látnák, hogy már Taiwanon, Németországban, vagy az USA-ban (fenti kép) és ki tudja még hány helyen sorozatban gyártják a napelemes tetőcserepet. Vakarom ilyenkor a fejem: egyrészt a szabadalmi hivatalnál nem néznek ilyesminek utána? Átnéznek pár kartont, és közlik, hogy "Ejha, gratulálunk, ilyen feltalálmány még nincs. Minden jog az Öné!". Másrészt milyen befektető az, aki szintén nem néz körbe a világban, mielőtt olyasmibe fektet, amit nagy valószínűséggel féláron gyártanak már Kínában? Jó lenne sikeres hazai fejlesztéseket látni, de világújdonságnak ne hívjuk, amit tucatnyi formában sok helyen sorozatban gyártanak.

Egyébként a cserépbe épített napelemes megoldás nem is igazán költséghatékony: ha részletesen megnézzük az egyes technológiák gyártási költségfelosztását, láthatjuk, hogy kis méretnél (mint a cserép) jelentősen megnő a kábelezési és forrasztási, kapcsolási arány. Egy másfél négyzetméteres átlagos polikristályos táblánál a cellákra csak egy kivezetést kell rakni (ez az un. junction box, azaz kapcsoló doboz), ami önmagában 4-7 euró - ha ezt tetőcserepenként kell megvalósítani, másfél négyzetméterre jutó napelem rendszerünk ára már megugrott kb 30-40%-kal. Igaz, hogy az esztétikai igények valóban megkövetelhetik a tető cserép típusú borítását, azonban ez viszonlag szűk piac marad majd (pl. templomok, műemlék épületek, stb).

Jó ideje létezik azonban egy másik megoldás, az integrált tetőfedés: minek a cserép (agyag,vagy cement alapú), ha teljes tetőt szigetelhető és lefedhető magával a napelemekkel. A napelemtáblákat egymáshoz illeszhető aluminium keretrendszerrel látják el, mögé szigetelés kerül, és kész a tetőfedés. Hosszú távon ennek talán nagyobb értelme, mint feleslegesen kombinálni agyagot vagy betont napelemmel. Még ennek a megoldásnak az alapköltsége is drágább, mint a sima napelemeknek, de esztétikusabb, másrészt a cserepek árát levonva (hiszen azt helyettesíti) már közeljár a kombinált (cserép + külön felette napelem modulok) megoldáshoz.

Mert a költség napelemes piacon továbbra is az egyik fő döntési pont: sokan érdeklődnek, felkapott téma, de kell egy gazdasági racionalitás is a döntésekhez.

Emiatt nem igazán elterjedtek még a speciális technológiák, mint a hajlékony, vagy nyomtatott napelem eljárások: érdekesek, megfogják az embert, de komolyabb befektetések esetén (amikor csak a napelemes rendszer Ft/W ára, és hosszú távon a rendszerrel megtermelt áram ára, azaz Ft/kWh a kulcsszó) már a pénz beszél: és egyelőre nincs gazdaságosabb megoldás, mint a jó öreg üveg közé laminált félvezetőréteg.

Megjelent egy hír, ami több szempontból is érdekes a napelem-piaci tendenciákat nézve.

Önmagában nem túl érdekes első ránézésre: a napelem piac felforgatója és az utóbbi időkben legsikeresebb cége, a First Solar újabb gyárat épít (bár a válság közepén ez is valami, miközben a többi napelemes cégnél nullára zuhantak a beruházások és néhányan áron alul is árultak - ld korábbi bejegyzés).

Ami igazán érdekes egyrészt, hogy az új gyárat Franciaországban építik. Eddig a napelemes fellendülés elkerülte a gallokat: a franciák rendelkeznek a világ legnagyobb nukleáris erőmű rendszerével (59 erőmű 500 TWh termelésével az ország áramellátásának 80%-át fedezi, és még 100 TWh-t exportálnak is). Ez nem kis lobbierő, nem is véletlen, hogy a napenergia és a megújuló energiák eddig nem igazán nyertek támogatást a franciáknál.

Azonban a választók növekvő öko-tudatosságát felismerve tavaly csak bevezettek egy moderált ártámogatást (természetesen nem pályázati, hanem közvetlen betáplálási ártámogatást), amivel a Côte d'Azur környékén már egész gazdaságos napenergiába fektetni. Így elindultak a telepítések, és gyors ütemben fejlődik a francia napelemes szektor. De a helyi kereslet még így se túl nagy, így valószínűleg nem a helyi felvétel miatt vitte oda a First Solar a termelést.

A másik érdekesség, hogy a First Solar beruházási partnere az EDF - ugyanaz az óriáscég, aki az 59 francia atomerőművet is üzemelteti, a fő francia áramszolgáltató. Ez már sokkal példanélkülibb, eddig az Eon és más nagy európai áramcégek legfeljebb egy-egy példatelepítésben vettek részt, csak most kostolgatják a solar piacot - pedig a német ártámogatási rendszer bevezetésekor (5 éve) még nagyon keményen küzdöttek a zöldáram átvétel ellen. Valószínűleg ők is meglátták a napenergiában rejlő üzletet időközben.

Az EDF és a First Solar ilyen magas szinten integrált együttműködése nagyon érdekes helyzetet teremthet, ha a technológiát birtokló cégek és gyártók közvetlenül az áramszolgálatatókkal és felvevőkkel, termelőkkel dolgoznak együtt, valószínűleg közösen telepítve is és közvetlenül felhasználva az áramot. Itt elkezdődhet egy olyan iparági összefonódás, ahol a kis szereplők (installátorok, napelem kereskedők, rendszerintegrátorok) ki is szorulhatnak a piacról hosszútávon.

A First Solar lépése újabb felforgatója lesz a piacnak - amit korábban is megtett: az első cég volt, aki a vékonyrétegű napelemet tömegtermékké és a piac elfogadott szereplőjévé tette. És nem is akármilyen volumenre fejlődött a termelése: nemrég átlépte az 1GW-os termelési határt, és ezzel a legnagyobb napelemgyártóvá vált, lekörözve a kristályos technológiák legnagyobbjait is (egyébként CdTe technológiát használnak, amiben szinte egyedüli játékosok - itt egy korábbi poszt a különböző technológiákról).

Ezzel a gyártási mérettel már olyan alacsony gyártási árra jutottak, hogy az utóbbi másfél évben az összes MW-os szintű napelem beruházást First Solar modullal installáltak Németországban (ld Photon cikk 2009 júliusi számban). Érdekes lesz látni, hova fejlődhetnek még, ha a legnagyobb elektromos cégekkel dolgoznak együtt a jövőben. Biztos, hogy a First Solarra oda kell figyelni a jövőben is.

Több helyen hallottam már, hogy milyen gazdaságtalan és környezetszennyező a napelemmel, mint zöldenergiával termelt áram tárolása - hiszen az akkumulátorokat 3-5 évente cserélni kell, drága, ráadásul utána veszélyes hulladéknak minősülnek. Az egyik hozzászóló is ezt vetette fel, így visszatérve kicsit technológiai oldalra talán érdemes kifejteni a tárolási lehetőségeket. 

Nos igaz, hogy az akkumulátoros tárolás megöli az egész napelemes rendszer zöld voltát. De szerencsére semmi szükség erre kis rendszerek (házak) szintjén - kivéve persze a dzsungelben, vagy néhány megmaradt tanyán az Alföldön, de ezek teljes kapacitása ezrelékei a lehetséges napelemes piacnak.

A zöldáramot lakossági rendszereknél vissza kell táplálni az elektromos hálózatba, ha éppen nem tudjuk felhasználni (pl. a déli órákban, amikor jellemzően a családok otthon sincsenek és közben a napelemes rendszer csúcsra jár). Teljesen felesleges, költséges és környezetet szennyező megpróbálni akkumulátorral tárolni, kivéve az említett néhány tanyasi esetet. A felesleg tárolására ott az áramszolgáltató hálózata, aki átveszi és megveszi tőlünk a fel nem használt kWh-kat nyáron, gyakorlatilag zöld akkumulátorként.

Az eljárás nagyon egyszerű: az áramszolgáltató felszerel egy oda-vissza mérő órát, és a helyi hálózatban más felhasználók átveszik így az áramot, amire éppen nincs szükségünk. Majd az esti, vagy téli időszakban visszavesszük, így éves elszámolásban hozzuk az egyenlegünket. És erre már itthon is van lehetőség, ld előző bejegyzés.

Tehát alapvetően nem érdemes tárolni a napelemes áramot, s főként nem akkumulátorban: mivel 3-5 év az élettartamuk, így a napelemes rendszer 25 éves átlagos élettartama alatt 5-8 teljes akkurendszer cserével is kell számolni - ez megháromszorozza a napelemes rendszer árát a teljes idő alatt (egyébként itthon több cégről hallottam, hogy ezt ajánlják alapmegoldásként - ez eléggé dermesztő, de gondolom, jól keresnek az akkuk értékesítésén, végülis folyamatos vevőket generálnak a következő 25 évre maguknak).

Azért ne írjuk le teljesen a tárolást, mert vannak helyzetek, amikor ez igény - s ekkor is vannak jobb megoldások, mint az akkumulátor, főként nagyipari szinten.

Az egyik megoldás a sűrített levegős tárolás: egy elektromos kompresszor-generátorral az éppen fel nem használt árammal levegőt tolnak egy nagy fémtartályba. S ha szükség van az áramra, akkor a túlnyomást kiengedve meghajtják a generátort, amit áramot termel. Jó hatásfokú szerkezetekkel a veszteség az akkumulátoréhoz hasonló, de sokkal olcsóbb, s nem termel veszélyes hulladékot.

A másik hasonló elven működő megoldás a víztornyos tárolás: a felesleges árammal egy magasan lévő víztartályba szívattyúzzák a vizet, és amikor nem kell, leengedve meghajtják a generátort.

Ez utóbbit főként a 3. világban, trópusi helyeken alkalmazzák egyszerűsége miatt, de a sűrített levegős tárolást nagyipari szinten például már Németországban is: mert előfordult már idén karácsonykor, hogy lezuhant az áram ára. Németeknél azonnali elektromos tőzsde van, pillanatnyi szükséglet szerint adják-veszik az áramot. És idén a téli időszakban viszonylag napos, hómentes idő volt, viszont szeles: a német napelemek mellett maximumon pörögtek a szélerőművek is. Ugyanakkor viszont számos gyárban kényszerszabadságoltak, irodákban karácsonyi szünetben lekapcsoltak szinte mindent, és megtörtént, amire kevesen számítottak: a néhány német atomerőművön kívül minden más áramtermelő erőművet le kellett kapcsolni, mert a megújuló források extra termelése ellátták árammal a csökkent áramfelvételt. A tőzsdén nullára esett pár órára az áram ára, sőt, néhány pillanatra mínuszba fordult: annyi volt a plusz kapacitás, hogy fizettek volna a tárolásért. Ez lökést adott a gyors tárolási formáknak, és idén több fejlesztés is elindult ebbe az irányba. Persze ehhez rugalmas hálózatok és jól működő elektromos rendszerek kellenek.  

Tehát van értelme a napelemes tárolásnak, de nem lakossági szinten - és nem akkumulátorral. Lakossági, de még kisebb ipari felhasználásnál is érdemesebb az áramot visszatáplálni a rendszerbe.

És miért jobb a "feed-in tariff", vagyis zöldáram-ár?

A múltkor írtam a külföldi napelem támogatásokól, és úgy látom a megújuló energiák itthon is kezdenek a politikai kampány részévé válni, ami talán nem is meglepő Obama sikerét látva. Remélem valóban lesz pénz is támogatásra, s ha igen, akkor elsőként fontos lenne a helyes támogatási forma kiválasztása a hazai napelemes piac beindításához.

A legtöbb országban egy támogatási forma van: a feed-in tariff, ami szó szerint betáplálási ár(támogatás), de itthon hallottam a "zöldáram ár" kifejezést is. Ennek lényege, hogy az áramszolgáltatók kötelesek visszavenni a zöld energiából termelt áramot egy meghatározott áron. Ez 40-45 cent per kilowattóra Németországban, 42 cent a cseheknél, 35 cent Bulgáriában - miközben a lakosság és az ipari felhasználók 12-15 eurócentért kapják az áramot általában Európában, akárcsak nálunk. Ezzel ösztönzik a felhasználót az áram hálózati visszatáplálására (megoldva a tárolás felesleges, költséges és akkumulátor esetén környezetszennyező problémáját), az áramelszámolás pontos és szakszerű (az áramszolgáltató egy oda-vissza számláló órát szerel fel), az áramszolgáltatók veszteségét (az árkülönbözetet) pedig kompenzálja az állam - ez maga a támogatás gyakorlati formája.

Itthon ma hibrid rendszer van: egyrészt a 287/2008 (XI.28) Korm. rendelet kötelezi az áramszolgáltatókat, hogy vegyék át a zöldáramot. De csak 28 Ft/kWh-ért, miközben az áramot 35-40 forintért kapjuk. Tehát ez önmagában nem elegendő gazdaságos napelemes rendszer kiépítéséhez.

Másrészt vannak pályázatok, amik 30-70%-ban támogatják a telepítés beruházási költségét (a jelenleg elérhető napelemes pályázatok pl. itt olvashatók). A pályázati támogatás megközelítéssel azonban több gond is van.

Az egyik napelemes konferencián ahol jártam, előadást tartott az a német úriember, aki a jelenlegi német napelemes támogatási rendszert kidolgozta a szövetségi kormánynak, ez volt az első működő feed-in tariff modell. Ma ezt a rendszert veszik át mindenhol: spanyolok, olaszok, bolgárok, csehek, sőt Kína is és Törökországban is ilyet készülnek bevezetni. Ő is erősen kritizálta a pályázati támogatást, ez akkor talán szólhatott a görög döntéshozóknak is, mert ott is a politika korábban ilyen módon támogatta a napelemes telepítéseket (később a görögök is átálltak a zöldáram ártámogatásra).

A jelenlegi, hazai pályázati rendszerrel a következő gondok vannak: 

1) meghatározott, szűk rétegnek érhető el: a mostani pályázatokon pl. önkormányzatok, cégek pályázhatnak, miközben Közép-Magyarország és magánszemélyek ki vannak zárva. Ezen körök meghatározásával a döntéshozók politikai igényeik szerint "játszhatnak".

2) lassú: ma átlagosan 6-8 hónap egy pályázat beadástól a kifizetésig eltelő idő. Ha valamikor tényleg jobban fogják támogatni, de hasonló formában, akkor a pályázati elbírálások várhatóan még lassabbak lesznek a több pályázattal.

3) rosszul finanszírozható: a jelenlegi rendszer utófinanszírozású, és szerintem nem sok település önkormányzata tud akár fél évig is nélkülözni több millió forintot. Ezzel szemben a zöldáram ártámogatás esetén az összegek (rendszerméret és napsütéses órák alapján) pontosan előre számolható, így bankoknak jól kiszámítható és így finanszírozható projekteket jelent.

4) bonyolult: végigolvastam egy ilyen pályázatot és hozzáértőként nem tudtam minden kérdésre a választ, és több megtérülési táblázat kitöltése előtt csak ámultam. Egy átlagembernek szerintem kidolgozhatatlan. Zöld energiával lehet munkahelyeket teremteni, de nem vagyok benne biztos, hogy az a jó, ha ez pályázat-bírálók és írók nagy seregét jelenti.

5) és nem utolsó sorban: ahol önkormányzat vagy kormányzati szervek pénzt osztanak, ott sajnos törvényszerűen megjelenik a korrupció. Ezt is a fenti német úr mondta, s a vizsgált esetekre (egyebek között Németországban is) hivatkozott - tartok tőle, ez itthon sincs másként.

Mindezek következményeként a pályázati rendszer nem is hozott eredményt más országokban sem, sehol se indította be a megújuló ágazatot s nem jött létre igazi piac, így munkahelyek és beruházások se.

Pedig valóban húzóágazat lehet a megújuló energia, ahogy lett is Németországban és más helyeken - a feed-in tariff bevezetése után. Reméljük, hogy ha nálunk is valóban támogatják a megújuló energiák felhasználását, akkor majd a visszavásárlási ár emelésével teszik.

UPDATE 2009.08.04: Ma kiírták a széndioxid kvóták eladásából befolyt pénz első pályázatát: sajnos úgy tűnik, ez is pályázati rendszer lesz, és a pénz legalább felét panelek felújítására költik.

Kár. Egyrészt ebből nem lesz fellendülő zöld ipar és elmaradoznak a komoly beruházások. Biztosan húz valamit az éppen haldokló építési szektoron, de ez minden.

Másrészt pedig amit fent is írtam: milyen jó játékterep marad így a politikának a célközönséggel, időzítéssel való játék. A panelt gyorsan kiírták, első eredmények jöhetnek jövő év elején már, a választásokra már talán érezhető is lesz az eredménye. Vajon melyik választói célcsoportot célozták meg ezzel?.. És mindegy melyik oldal tolja majd a pályázati rendszer: amíg nincs betáplálási támogatás, sajnos a politika játéktere marad a zöld energia - és ezt láttuk más országokban, hogy így nem hoz igazi zöldgazdasági fellendülést.

Közgazdaságból tudjuk, hogy a válságok valójában természetesen tisztulási folyamatok.

Egyelőre kevesen vannak itthon, akik bármi pozitívat is látnának a mostani krízisből, a devizás lakáshiteleseket én se fogom tudni felvidítani. De a napelemes piacon egy pozitív hatás mindenképpen megfigyelhető: az idei jelentős árzuhanással közelebb kerültünk a hálózati ár-egyenlőséghez (grid-parity-hez).

A hálózati ár-egyenlőség, grid-parity a napelemes ipar szent-grállja: ez azt az árszintet jelenti, amikor a napelemmel termelt áram ára megegyezik, vagy alacsonyabb az áramszolgáltatói árakkal. Ezt úgy számolják, hogy x forint a napelemes rendszer, az évente y kWh áramot termel, 20 év alatt 20y kWh áramot, majd x/20y <= jelenlegi áram-ár, akkor juhéjj, grid-parity.

Juhéjj, mert ha olcsóbb a napelemes ár, mint a hálózati áram ára, akkor ugye azonnal mindenkinek megéri - legfőképp pedig biztosan és kiszámíthatóan finanszírozható, tehát bankok számára jó befektetés, onnan a piac egész elképesztő ütemben fog fejlődni. Minden támogatás nélkül.

A mostani válság előtt ilyen árakra számított az összes elemzés, amit csak láttam (+/- 1-2 év árszintek találkozásánál; ez egy 2007-es tanulmány): 

Tehát a napelemek és így a rendszerek ára folyamatosan csökken, a hálózati-áram ára lassan nő (hiszen az áramunk nagy része fosszilis alapú forrásból van előállítva), és 2014-17 körül lesz grid-parity. 2014-ben pl. Törökországban, hiszen többet süt a nap, tehát fenti képletben több y kWh-t termel ugyanaz a rendszer, míg dánoknál csak 2017-ben.

Aztán jött 2008-2009 tele és vele a válság, ami megrogyasztotta a gazdaságot és ezzel az európai napelem-piacot: hiszen a nagy telepítések (MW-os szinteken) mind bank-finanszírozott projektek voltak. És ezek a források hirtelen leálltak, az elmúlt 2-3 évben felépült és felfutott tömegtermelés egyszercsak teli raktárakkal nézett szembe.

Persze a fejlesztések a gyártói oldalon szintén bankhitelből indultak, és a hitelt fizetni kell. És sok gyártó önköltségi, vagy az alatti áron is eladott készleteket, csak hogy ne kelljen azonnal csődöt jelentenie, hiszen a likviditása meghalt a megrendelések hirtelen leállásával.

És a következő történt az árakkal: 

Az a zuhanás ott a grafikon elején valójában igen csúnya volt, de mostanra nagyjából stabilizálódott a helyzet.

De a lényeg: az európai, nagyjából 15 centes (dollár-centes) árat már 2011-12-ben elérhetjük.

2-3 év múlva nagyon sok napelem lesz Dél-Európában, és utána nem sokkal nálunk is, max 4 év múlva.

Már elkezdtem egy bejegyzést erről múlt héten, amikor lehozta a tervek a Bloomberg és a New York Times is. Ma az index.hu-ra is eljutott a bréking.

Valójában ez a terv (most éppen Desertec néven), különböző idealizált formában és elméleti felvetésként minden napelemes konferencián elhangzik hosszú évek óta.

A végén a következő miatt nem lesz belőle sose semmi: 

1) szállítás és óriási távolság: az áramszállításnál minél messzebb kell vinni, annál nagyobb a veszteség. Hiába termeli az ember nagyon olcsón, ha közben fele-kétharmada elvész, és a hálózati fenntartás költsége óriásira nő. Tökéletes példája Brazília, ahogy erről egy korábbi postban írtam is: az elektromos szükséglet 80 százaléka vízerőművekből származik, de a brazilok mégis a világ egyik legdrágább áramát fogyasztják. Hasonló okokból: olyan messziről, az Amazonas és a nagy folyók mélyéről kell a déli, sűrűn lakott területekre szállítani az áramot, hogy a végén a veszteségekkel megdrágul.

Ez történne a szaharai napelemes árammal is: mire ideérne, valójában nem lenne sokkal olcsóbb. Ráadásul el is vész a napenergia nagy előnye: hogy lokálisan termelhető. Ha minden tetőn lenne Európában, ugyanitt tartanánk, mint ezzel az óriásberuházással.

2) politikai okok a másik, ami miatt véglegesen el fog hasalni ez kezdeményezés, és nem is kell hosszú memória: emlékszünk egy nagy országra keleten, aki energiahordozó elzárással zsarolgat környező országokat?

Meglepődnék, ha az EU az idén is megismétlődött orosz gázszállítási "gondok" után a következő 30-50 évre Kadhafi és társaira, a még Oroszországhoz képest is instabil Észak-Afrikára bízná energiafüggőségét.

Egyébként nem teljesen értelmetlen a felvetés, csak helyre kell rakni: kiegészítő szinten a helyi országok számára igenis lehet értelme. Ruházzon be közepes méretekben Algéria, Líbia, visszaforgatva a mostani gáz-nyereségüket, és a mostani gáz-szállítás helyett 10-20 év múlva nem csak saját energiaellátását láthatja el, de valamennyit exportálhat is - ha jó áron, vegyük meg.

De nehogy már attól kelljen félnünk 50 év múlva is, hogy Kadhafi unokája lekapcsolja-e nálunk a villanyt, mint a lakótelepen a goromba szomszéd ha túl hangos volt a házibuli.

Ahogy várható volt, lassan a óriáscégek is kezdenek felébredni napelem ügyben.

Eheti hír, hogy a Siemens megveszi, vagy részesedést szerez a Q-Cellsben. Nem ez az első mammut bevásárlás, a Bosch tavaly vette meg az Ersolt, a koreai LG a Conergy-ben vett részesedést, néhány más óriás pedig saját fejlesztésbe kezdett, vagy technológiát vett, mint a GE és BP.

Az elmúlt években viszonylag kevés óriáscég vetette bele magát a napelem üzletbe, igazi hagyománya ennek csak Japában volt: ott a Sharp, Sanyo és a Mitsubishi is gyárt napelemet.

De Európában és a többi ázsiai országban erre szakodosodott napelem cégek építettek nevet és brandeket - amit itthon nem is nagyon ismernek, pedig vannak mára kiváló reputációjú cégek, akiket elismer a szakma, mint pl. németeknél a Schott Solar, Solon, Q-Cells, Conergy, a japán Kyocera, vagy akár a minőségi kínai napelemek is (igen, van kevésbé jó minőségű is, és egész kiváló, mint a laptopoknál a Lenovo). Ilyen például a Suntech vagy a Yingli, ami ma már teljes mértékben felveszi a versenyt minőségben is a németekkel.

Ők most mind lassan a mammutok célkeresztjébe kerülnek, és kezdődnek a solar piacon is a felvásárlások. A következő években sok ilyet hallunk majd.

A másik érdekes lépés még az energiaszolgáltatók belépése, de jellemzően ők nem is a gyártásba, hanem a közvetlen áramtermelésbe, a napelem-telepítési piacra lépnek be: az első ilyen hír az E-On német telepítése volt. Az energiapiac szereplői évekkel ezelőtt még harcosan küzdöttek a német napelemes támogatási rendszer ellen - mára belátták, hogy milliárdos üzletté vált, és inkább részt kérnének belőle.

Sokan megkérdezik: megéri napelemes rendszert telepíteni? Ha nagyon rövid választ várnak, azt mondom, hogy nem.

Ha van idő kifejteni, akkor elmesélem, hogy támogatással viszont nagyon is van értelme.

Hogy melyik ország miért támogatja, arra különbözőek az indítékok. A németeknél sok a környezettudatos szavazó például. Bulgária jó pontot akart szerezni az EU-nál. Kína védeni akarta az összeomlástól saját napelem szektorát.

Végülis mindegy az ok, de jelenleg (és még kb 5 évig) igaz lesz, hogy támogatás nélkül nem éri meg a napelemek telepítése Európában (napos, sivatagos helyen, mint pl. Arizona, Nevada, Szíria, Jordánia már csak 2-3 évre van, hogy megérje; Brazíliában már most is megéri, mondjuk ott speciális a helyzet: nagyon drága lakossági, hálózati áram).

Továbbá a támogatási rendszer indította be a piacot, és nyomta előre a versenyt, a fejlesztéseket, és mindez a napelemek árának csökkenéséhez vezetett - és ez közelebb hoz az hálózati áram árához. Ahhoz, hogy egy nap támogatás nélkül is megállja az árversenyt a napelem. De ehhez kellet, és ma is még kell támogatás.

A fenti felsorolásból is látszik, hogy Európában már nagyon sok helyen támogatják az áram-visszavásárlást, ha az megújuló forrásból van: németek és bolgárokon túl, a csehek, szlovákok, spanyolok, olaszok, görögök, most vezetik be a törökök.

S hogy hol nincs támogatás? Pl. lengyeleknél. És Magyarországon.

Remélem, pár éven belül fel tudunk zárkózni ebben is - immár azonban nem az osztrák-német, stb példához, mint az utóbbi 10-20 évben előszeretettel felhoztuk. Hanem Bulgáriához. Vagy Törökországhoz.

Kicsit körbekerestem a blog.hu-n, hogy napelem ügyben milyen hozzászólások vannak.

Rögtön bele is futottam egy beszélgetésbe a hozzászólásoknál, ahol a napelemek gyártási eljárásainak környezetre káros hatása került szóba - ezt már máshol is hallottam, bár megmagyarázni senki se tudta. (sőt olyat is hallottam, hogy egyenesen a napelemek károsak a környezetre)

Így - bár a támogatási rendszerekről terveztem ezt a bejegyzést - végül most erről írok előbb, mert az elmúlt években amúgy is a napelem gyártási oldalát ismertem meg jobban. 

Itt külön kell beszélni a különböző napelem technológiákról: 

1) kristályos napelemek (piaci részesedés: 80-90% között) 

A kristályos napelemekben nagy tisztaságú sziliciumot lapokra vágják és felületkezelik (hogy a fényt minél kevésbé verje vissza).

A szilíciumot homokból (nem akármilyen, hanem csak speciális helyeken bányászott, nagy tisztaságú, tehát nem más elemekkel kevert homokból) állítják elő. A gyártához, olvasztáshoz sok áram szükséges és a folyamat során szén-dioxid vagy szén-monoxid képződik.

Ezek után a szilícium lapokat összekötik aluminium csíkokkal, két üveglap (vagy üveglap és hátlapként műanyag lap) közé ragasztják, laminálják, az autók ragasztott szélvédőjéhez nagyon hasonló módon.

Összefoglalva: alapanyagok eredendően: homok (szilíciumhoz, üveghez), áram, alumínium, műanyagok (lamináláshoz, hátul kapcsoló dobozhoz), kábelek kivezetéshez.

Alapvetően egyik hozzávaló sem nagyon káros a környezetre, több magától is lebomlik (üveg, szilicium).

Aki érzékeny a témára, felvetheti, hogy "de sok áram kell hozzá". Ez így igaz, azonban több különböző tanulmány vizsgálta a teljes gyártási folyamat során felhasznált áram és szén-dioxid kibocsátást, köztük olyat is olvastam, ami a teljes életciklus alatt vizsgálta a felhasznált energia és kibocsátott szén-dioxid mennyiséget a gyártás, szállítás, még a napelem felszerelők és karbantartók furgonja, elektromos gépei energia-felhasználását viszgálta. Mindegyik azt találta, hogy nagyjából egy tábla (modul) kristályos napelem 5-7 év alatt visszatermeli azt az energiamennyiséget, ami az előállításhoz szükséges.

A napelem 20-30 éves életartama alatt tehát kijelenthető, hogy öko-gazdaságilag az egyenleg pozitív, hiszen összesen kevesebb energiába és szén-dioxid kibocsátásba "kerül" a napelem előállítása, mint amennyi áramot megtermel és ezzel CO2 kibocsátást megspórol. Az alapanyagok nagy része lebomlik, a gyártás során használt egyéb anyagok pedig kb annyira károsak, mint a cipőgyártásban, és csak kis részüket képzik a teljes anyaghasználatnak.

2) vékonyrétegű napelem technológiák (piaci részesedés: 10-20% között)

Itt több technológiáról is beszélhetünk, ez a napelemek új és feltörekvő fajtája.

Ezek a technológiák megérnek majd egy külön bejegyzést is, mert nagyon érdekes terület, és főként itt dolgoztam az utóbbi években így nagyon jól ismerem.

Egyelőre csak a "környezet-károsító" hatásról: a fenti áram-erőforrás és szén-dioxid egyenlegek tekintetében még kedvezőbbek a megtérülési mutatóik (3-6 év alatt visszatermelik a gyártás során felhasznált energiát, miközben élettartam hasonlóan 20-25 év).

Azonban itt a teljesség kedvéért szót kell majd ejteni néhány gyártási alapanyagról és segédanyagról, melyek valóban nem tekinthetők környezetbarátnak:

- aSi (amorf szilicíum, amorph silicon) technológiáknál, bizonyos gyártók használnak NF3 gázt, melyet ózon-gyilkos gázok között szoktak számon tartani, így semmiképp se védhető környezeti szempontból. Azonban ma már vannak technológiák azNF 3 helyettesítésére, így remélhetőleg ez a gáz kikopik a gyártásból.

- a CdTe (kadmiumos, cadmium telluride) egyenes mérgező, ha lenyeljük vagy belélegezzük. Ez főleg gyártásnál lehet veszélyes (két üveglap közé ragasztott rétegről még összetörve is nehezen férünk hozzá, sőt, múltkor egy leégett tetőn láttam néhány képet ilyen modulokról, ki is jött a német katasztrófa elhárítás, de mivel úgy törtek, mint az autóüveg, így nem szabadult ki mérgező anyag). A CdTe napelemek piaci részesedése ma kb 5%, tehát nem beszélhetünk nagymértékű elterjedésükről sem.

Vannak még újabb technológiák (CIGS, nyomtatott, bio, stb), azonban ezek gyakorlatilag még csak fejlesztési, kísérleti fázisban vannak, a teljes piacon 1% alatt van az összegzett részesedésük, így szerintem környezet-gazdaságossági szempontból nem érdemes vizsgálni.

Összegezve: a napelemek általában több áramot termelnek, mint amibe előállításuk kerül, így szén-dioxid egyenlegük és környezeti terhelésük egyenlege pozitív. Vannak kis részesedésű technológiák, ahol használnak valóban veszélyes anyagokat, azonban ezek gyártási technológia fejlődésével kiválthatók, ráadásul a piacon használt napelemek 80-90 százaléka nem ebből a körből kerül ki.

Ezek alapján ki merem jelenteni, hogy a napelem több jót tesz élettartama alatt a környezetnek, mint kárt.

Egyébként nagyon érdekelne, honnan ered a "napelem káros a környezetre", hol halottak ilyet, mi lehet a forrása és alapja - hozzászólásban köszönöm a visszajelzést erről.

Immár 3 éve (2006 nyarán), hogy belecsöppentem a napelemes piacba, ráadásul rögtön technológiai oldalon és világpiaci szinten. Az elmúlt években volt szerencsém részt venni szinte az összes nagy napenergiával foglalkozó szakkiállításon, konferencián, munkatársaim és a cég partnerein keresztül megismertem a napelemes iparág több jelentős vezetőjét, igazgatóját és technológiai szakemberét, több kormány megújuló energiai tanácsadóit.

Mivel úgy látom, hogy szinte mindenkit érdekel többé-kevésbé a napenergia és a napelemes áramtermelés, működés, hogy megéri-e, stb. - hát gondoltam, inkább írok pár részletről, amit látok-hallok-olvasok, vagy ahogy én látom,  hogy merre megy a napelemes technológia és a piac.

Szeretném kicsit összefüggésekbe is rakni, nem csak 1-1 linket bedobni külföldi szaklapokból, illetve ha kell, kicsit magyarázni is a technológiát, vagy hogy mi mozgatja a piacot - mert néha meglepő férleértéseket hallok itthon.

Mindenek előtt az egyik legalapvetőbb, leggyakoribb félreértést szeretném tisztázni ezzel kapcsolatban: a napelem és napkollektor összekeverése, legalábbis ma még. Ez a blog a napelemekről szól. Nem a napkollektorokról (arról keveset tudok). Működésük szerint: 

1. napelem: áramot termel
   
2. napkollektor: melegvizet termel

A napelem a napsütés látható tartományát hasznosítja elektromos energiává, a napkollektor a láthatatlan, infravörös tartományt alakítja hővé.

A napelemet nemzetközi szinten (angol, német, stb), latin eredetűen photovoltaikus (photon: fény, voltaikus: elektromos) rendszernek is hívják. Rövidítve: PV. Vagy solar. Ha solar piacról van szó, többnyire a PV-t (napelemest) értik alatta.

Röviden: ez a blog a napelem piacról és technológiákról szól. Áramtermelésről, s egész pontosan annak egy speciális, gyorsan fejlődő és környezetbarát ágáról.