Napelem piac és technológia - hírek, elemzések

Az elmúlt másfél év meredek napelemes áresése után először fordulhat elő, hogy emelkedhet a napelemek ára 2013. második negyedévétől.

Ennek több oka is van:

1. Jelenleg gyakorlatilag nincs európai raktáron napelem a vezető gyártóknál, azaz tavaly év végén a nagyobb gyártók sikeresen akciózták ki meglévő készleteiket. A korábbi évek tapasztalatai alapján pedig nem akarták feltölteni az amúgy is gyenge keresletű január-februárra a rotterdami és más kikötőkben lévő depókat. Ráadásul nem tudták az ázsiai gyártók, hogy életbe lép-e az EU anti-dömping eljárása nyomán egy esetleges extra vám (ebben máig nincs döntés), így kivártak. Így tavasszal nem várható, hogy hirtelen kínálati piac legyen, sőt, egyelőre kereslet mozgatja inkább a piacot, mivel nincsenek gyors eladásra szánt készletek.

2. Azok a nagy gyártók, akik túlélik a mostani konszolidációs időszakot, egyre inkább az Európán kívüli piacokra fókuszálnak. Ez irányba a kínai bankok is nyomás alatt tartják a gyártókat, hiszen ha tartósan veszteségesek, akkor a bankok se látják biztonságban a pénzüket. Nagyon sok kisebb kínai napelem gyártó már csődöt jelentett, vagy csődközelben van és leállt a gyártással (hogy legalább veszteségét ne növelje, ami most minden legyártott panelen ott csengett). Most a legnagyobbak is veszteségesek: 

 (kép forrása)

3. A cellák alapanyaga, a nagy tisztaságú poliszilicium ára már emelkedik, és tavaszra további áramemelkedés várható. Ott ugyanis annyira leestek az árak, hogy a drágábban termelő, korszerűtlen gyárak már leálltak. Emiatt megszűnhet a túlkínálat ezen a piacon, és 3-5%-os emelkedés várható a kínai újév után.

2012. végén és most 2013. elején stabil árakat látunk, de a fentiek alapján nehéz arra következtetni, hogy nem lesz változás - kérdés persze, hogy a vezető gyártók még bírják-e finanszírozással, és "lenyelik-e" az alapanyagaik áremelkedését. A kicsik biztos nem lesznek erre képesek - ez pedig újabb gyárak bezárásához vezethet. 2013-ben tehát folytatódik a napelemes gyártók 2011. végén kezdődött konszolidációja.

Mára egyértelmű lett, hogy a korábban 2012-re, majd 2013-ra várt megújuló energiatermelést szabályozó rendszer, a METÁR tovább késik - vagy egyáltalán nem kerül bevezetésre nálunk. Ezzel a régóta várt és késleltetett befektetések várhatóan teljesen elmaradnak - vagyis inkább Romániába, Szlovákiába és Szlovéniába mennek a befektetők, mert a környező országokban is sokkal kedvezőbb körülmények várják a megújuló energiába befektetni kívánókat.

A METÁR alapjait még a Fellegi által vezetett NFM-ben dolgozták ki, nagyrészt Bencsik János irányításával, és az EU-nak leadott Megújuló Energia Hasznosítási Cselekvési Terv (és a frissített energiastratégiánk is) szerves részeként kezelte. Lényege, hogy a haldokló és sokszor tákolt-foltozott KÁT rendszert átalakítsák, és valóban a megújuló alapú energiatermelést támogassa - hasonlóan, ahogy most minden villanyszámlán látjuk a "szénipari átalakítás" fillérjeit is. 

A Magyar Közlönyben megjelent kormányrendelet azonban 2012. végén utasítást adott az MEHCsT felülvizsgálatára - ráadásul nem is kell ezt elkapkodni, mert egész 2013. végéig adott időt a kormány az újratervezésre a határozat szerint. Ez egyértelműen azt jelenti, hogy 2013-ban nem lesz METÁR, hiszen addig annak alapjait képező keretrendszer se kerül bevezetésre.

Nem mintha a METÁR korábban napvilágot látott koncepciója tökéletes lett volna: a Magyar Napelem Iparági Egyesület, a MANAP szerint például hiba volt, hogy csak nagyobb napelemes erőműveket kívántak támogatni - a napelemes áramtermelés szépsége éppen a kis rendszerek létesítése, ez hozza létre a legtöbb munkahelyet,  országos szempontból is ez terheli legkevésbé a hálózatot, és a kis (50 vagy 100 kWp alatti) rendszerek járulnak leginkább hozzá a diverzifikált és lokális áramtermeléshez, ezzel pedig az ország energiafüggetlenségéhez.

De ez most nem is aktuális kérdés: sok vélemény szerint a kormány fenti döntésével megadta a kegyelemdöfést a megújuló energia szektornak. Az energiaipar számos szereplője szerint a döntés mögött az áll, hogy Paks tervezett (és a piaci vélemények szerint egyértelműen eldöntött) bővítéséhez kell majd minden fillér. Az Energiaklub már ősszel jelezte, hogy az atomerőmű óriási  költségeit a kormány akár előre "begyűjtheti" a villanyszámlákon egy tervezet szerint. Pénz pedig mindkét irány fejlesztésére biztosan nincs. Röviden tehát: jelenleg minden jel arra mutat, hogy Paks bővül, megújuló energiából pedig köszönjük, nem kérünk - kell a pénz az atomerőműre.

Egy pillanatra közben nézzük meg, hogy a kormány (és nem csak mostani, hanem ebben teljes egyetértésben minden korábbi kormány) szerint is legfontosabb partnerünk, Németország milyen iránnyal tervez az energetikában. Természetesen most nem megyünk annak kétségtelenül vitatható részleteibe, hogy milyenek a pénzügyi és az ipari hátterek és lehetőségek hazánkban és Németországban, csak a tervezett villamosenergia stratégiai irányokat, főcsapásokat nézzük meg.

Közismert, hogy Németország szintén jelentős energiahordozó behozatalra szorul, sok orosz gázt vásárol, és termelésében  jelentős volt az atomenergia aránya. Fukushima óta azonban teljesen elfordultak az atomenergiától, és egyes számú prioritássá tették a megújuló energia termelést.

Ma már Németországban jelentős a szél- és napenergia aránya az áramtermelésben - és félelmetes sebességgel nő jelenleg is. Míg 2010-ben 17%-át állították elő a villamos energiának megújulókból, 2011-ben már 20%-ot - 2012-ben pedig közel lesznek a 23-25%-hoz. A cél pedig, hogy 2050-re ez az arány elérje a 80%-ot, ezzel gyakorlatilag külföldi energiaforrásoktól független lesz a német áramellátás.

S hogy ez mennyire nem sci-fi: egy friss tanulmány szerint gyorsított ütemben akár 2030-ra is el lehet érni ezt az arányt, sőt, a 100% sem lehetetlen. Az elmúlt két évben fejlesztett modell negyedórás bontásban tudja szimulálni az energiatermelést és tárolást. A tanulmány fontos eleme a tárolás lehetőségeinek vizsgálata: a németek szerint erre a megoldás a megújuló energiából előállított szintetikus metán. Az elképzelés szépsége, hogy a gáz a meglévő gázhálózaton is használható, a meglévő tárolókban tárolható, és fűtésre, vagy akár gyorsan újra villamos energiává is alakítható. Tehát nem kell új infrastruktúra, nem kellenek óriási és tájidegen pumpált erőművek, vagy nehezen kezelhető hidrogén, hanem arra építkezzünk, amire egyszerűen lehet. És a számítások szerint ennek egy része gazdaságilag már ma is megállna a saját lábán.

Meglátjuk, hogy mi lesz ezekből a tervekből, akárcsak Paks bővítéséből. De az világosan látszik, hogy a jelenlegi energiastratégiai elképzelések gyökeresen eltérnek Magyarország és Németország esetében, az alapok és irányok teljesen más irányba mutatnak. Az idő pedig eldönti, hogy melyik irány bizonyul helyesnek.

Ma már igen széles lett a választék a napelemes inverterekből itthon is - persze messze nem hasonlítható még más EU országokban kapható választékhoz, mivel az áramszolgáltatóknál csak az általuk listázott inveterek engedélyeztethetők, de sokat javult a helyzet ahhoz képest, mint 2011 tavaszán legutóbbi áttekintéskor.

Először, de csak egy táblázat erejéig nézzük meg, hogy kik a vezető gyártók a világban (2012. júliusi táblázat):

És most nézzük, hogy a hazai áramszolgáltatók által publikusan elérhető listákon milyen inverterek szerepelnek, mint engedélyeztethetők (PDF-ek letöltve 2012. nov. 25-én*):

• ELMÜ - ÉMÁSZ engedélyezett inverterek
• EON  engedélyezett inverterek
• EDF-Démász engedélyezett inverterek

Ami egyik helyen megfelel, máshol nem - és a kérdéses jövő

A listák között vannak különbségek, tehát nincs egységes szabályozás és gyakorlat az inverterek engedélyezésében Magyarországon: az EON tűnik a legmegengedőbbnek, a világ 5 vezető gyártójából 4-nek vannak fent bizonyos (ha nem is az összes) típusai a listáján.

Az EDF-Démász listája nagyjából megegyezik az ELMÜ-ÉMÁSZ által listázott, engedélyeztethető inverterekkel - az egyetlen különbség, hogy az SMA invertereiből az ELMÜ-ÉMÁSZ nem engedélyezi a vezető német gyártó 3 fázisú Tripower invertereit (a gyártó legkorszerűbb típusait), míg a Démász igen. Az EON is engedélyezi a Tripowereket.

Még egy érdekesség, az ELMÜ-ÉMÁSZ néhány hete jelzi listáján, hogy az inverterek nagy részének engedélyei "visszavonhatók". Azaz könnyen lehet, hogy hamarosan igen kevés inverter maradhat, ami náluk engedélyeztethető. A listát elnézve és a korábbi inverter engedélyezési gyakorlatot és történetet ismerve az vehető észre, hogy azok az inverterek nincsenek csillagozva (tehát később is engedélyeztethetők maradnak), melyeknél a szabványügyi megfelelőséget a budapesti TÜV MEEI intézet hagyta jóvá. A többinél a csillagozásnál jelzik is, hogy ha "a tanúsítványok validálása nem történik meg", úgy a megfelelőség visszavonható.

Kérdés lehet, hogy most egy hosszabb időszakban miért felelt meg a bevizsgálás, és most már miért nem. És  további kérdés lehet még, hogy a másik két áramszolgáltató miképp lép, ha az egyik változtat a csatlakoztatható inverterek feltételein.

A terület  szabályozatlansága miatt is tehát itt sok még a kérdés, pedig a kiszámítható szabályozás fontosságát az áramszolgáltatók is gyakran emlegetik.

És a minőség?

Érdekes lehet megnézni még, hogy az engedélyeztethető típusok milyen minőséget jelentenek, a világban kapható invertereket összehasonlítva. Ehhez a német Photon magazin, a világ vezető napelemes szaklapjának több éve futó inverter teszt-sorozatát vesszük elő, és nézzük meg, hogy milyen osztályzatokat kaptak ott a különböző inverterek. A teljes tesztlista (több év sok tucat tesztjének rövid összefoglalója) itt tölthető le, 2012. októberi kiadvány alapján.

Röviden összefoglalás az alábbi táblázatban, a következő elvek szerint: 

1. azok az inverterek kiemelve csak, melyek országosan engedélyeztethetők, azaz minden áramszolgáltatónál listázottak,
2. és amiket a Photon magazin is tesztelt.

A Photon A (és A+) osztályzatot ad a legjobb hatásfokú invterekre, F-et a legrosszabbakra:

Ahogy látható a fenti listából, az itthon mindenhol engedélyeztethető inverterek minőséget tekintve, a Photon magazin tesztjei alapján a közép és felső kategóriákban vannak (egy kivételével), tehát alapvetően jó választékot lehet találni az inverterek piacán. A választék pedig általában jót tesz - korlátozása viszont ritkán hozott a fogyasztónak is jó eredményt.

* mivel változott, és várhatóan jövőben is változik az áramszolgáltatók által engedélyezett inverterek listája, és a cikk tartalma a jelenlegi listára értelmezhető, ezért mellékeljük letöltve és a nem az áramszolgáltató oldaláról linkeltük be. Aktuális inverter lista áramszolgáltatónként itt érhető el: EON, ELMÜ, Démász


A közelmúltban is számos olyan cikket lehetett olvasni gazdasági és országos sajtóban, amik tárgyi és összegszerű tévedések alapján vonnak le következtetéseket. Magam is vettem részt olyan kormányszervezeti egyeztetésen, ahol a minisztériumi belső anyag pl. 5-6 évvel ezelőtti napelem árakból számolt - nyilván elképesztő magas megtérülés lett az eredmény, és nagyon drága villamos áram.

Érdemes belegondolni, hogy mi az eredménye, ha a kormányok, döntéshozó és előkészítő szervek szerte a világban nem frissítik előrejelzéseiket, nem követik a piaci helyzetet, milyen számok vannak még az akár 1-2 készült tanulmányokban, és ebből levezetett stratégiákban? Nézhetjük példának az itthon tavaly elfogadott energetikai stratégiát is, ami még 2010-es számokon alapult - hiszen statisztikailag még csak az volt feldolgozva.

Nézzünk néhány, ma is a köztudatban élő állítást és friss helyzetét.

1. A napelem túl drága

A napelemek ára tavaly felére csökkent. Idén is, bár jóval mérsékeltebb ütemben, tovább csökkent a modulok ára - ld fenti sötétkék vonal, gyártói árakkal. Az is látszik a fenti grafikonon, hogy a legtöbb gyártó már gyártási ár közelében tud értékesíteni (világoskék vonal), ami számos cégnél gondokat okoz, pl. a beruházási hitelek fizetése nem mindenkinek könnyű manapság.

De ez nagyon jó hír a fogyasztóknak, hiszen a napelem egyre megfizethetőbb. 3-4 éve még igen borsos, 4-5 milliós beruházás volt egy napelemes rendszer egy családi házra. Ma egy 3kW-os, átlagos családi ház áramfogyasztását 25 évig ellátó rendszer nettó másfél millió forintból is megvalósítható.

2. A napelem emeli a villamos áram árát a hálózaton

Ez az állítás főként a hibás vagy bőséges támogatási rendszereket működtető országokban merült fel - mint Németország, Csehország vagy Spanyolország. A cseh és spanyol támogatás ma már az első számú "rossz" példa a világban, hogyan lehet elrontani egy napelemes támogatási rendszert. A németeknél viszont ez sokkal inkább egy kontrollált, stratégiai döntés volt, amivel egy új technológiát támogattak, annak fejlesztéséből és exportjából bőségesen profitálva. Nálunk ilyen "veszély" nincs: a támogatások vagy nincsenek, vagy EU-s forrásból indulnak.

Érdemes azért megnézni a német áramtőzsdén a pillanatnyi áram árakat az utóbbi években. Az áram ára nap derekán, amikor a napelemek csúcsra járnak, már tavaly is érezhetően csökkentette az áram árát a tőzsdei kereskedésben (világos szürke vonal a sötétkét oszlopok előtt):

Mi volt a helyzet korábban? A német IZES intézet idei kutatásában éppen ezt vizsgálta, a csúcsidőszaki áram árakat hasonlította össze 2007-es és 2011-es adatokat összehasonlítva.

Az eredmény szerint egész éves szinten 10% körüli árcsökkenés köthető a napelemek és szélenergia termeléshez az áram tőzsdei, nagykereskedelmi árában. A csökkenés a csúcsidőszakban, kora délutáni órákban még nagyobb volt, átlagosan 40%.

3. A napelem nem elég hatékony, még mindig alacsony a hatásfoka

A ma forgalomban kapható napelemek többsége 13-15% hatásfokú, a legjobbak 20% alatt kaphatók - sokkal drágábban. Laboratóriumi fejlesztések legjobbja ma 43,5% - ehhez azonban nagyon drága félvezetőket és anyagokat használnak (mint pl. platina), ami tömeggyártásban sose lesz megfizethető.

A hatásfok azonban önmagában félrevezető lehet: ahogy egy korábbi bejegyzésünkben részletesebben kifejtettük, a hatásfok csak azt mutatja meg, hogy mekkora felületen tudja a napelem a kívánt teljesítményt megtermelni.

Ma egy családi házra való, átlagos, 3kW körüli rendszer 12 napelemből áll, és 20 m² helyet igényel. Ekkora tetőrész szinte minden családi házon van. Ha ennél is kisebb a tető, abban a házban jellemzően jóval kevesebben is laknak, kevesebb villamosfogyasztó gép is van, így a fogyasztás is kevesebb, így a napelemek helyigénye is kisebb.

A nagyobb hatásfoknál az ár csökkenése sokkal fontosabb - és ez hozta el a most induló áttörést is a tömeges elterjedésben.

4. A napelem nem termel felhős időben

A napelemek a legtöbb áramot direkt napsütésben, alacsony hőmérsékleten és derékszögű beesési fénynél termelik. Ez így van.

A kérdés igazán, hogy mennyivel termel kevesebbet a napelem, ha nem tökéletes a beesési szög, vagy magasabb a hőmérséklet, vagy fátyolfelhős az ég?

Nos, a válasz, hogy a napelemek bizony még akkor is 50-90% körül tudnak teljesíteni. A napi megtermelt áram mennyisége sokkal inkább függ a nap hosszától: télen nem csak a napos idő kevesebb, de még többet számít, hogy jóval hossszabb a teljesen sötét időszak. Egy tényleges, hazai termelési görbe éves szinten így néz ki:

5. A napelem sose lesz versenyképes a hagyományos (szén-, gáz-, atom-) erőművekkel

Ez talán a legvitatottabb téma. Nem nehéz elképzelni, hogy itt már milyen óriási politikai, hatalmi, és gazdasági kérdéseket érint ez a téma világszerte. Hogy egy itthoni példával is éljünk: a tervezett paksi bővítés gazdasági racionalitását, sarokszámait is kérdőjelek közé teheti.

Természetesen ez egy komplex válasz, és földrajzi helyzettől a rendelkezésre álló forrásokig nagyon sok minden befolyásolja. Nem kérdés például, hogy Szibériában várhatóan még 100 év múlva is olcsóbb lesz szénnel és gázzal áramot termelni, mint a kevés ottani napsütéssel napelemeket hadba állítani. De Európában és a világ vezető országai számára a napelemek már ma is választási lehetőséget nyújtanak, és a következő években ez csak erősödni fog.

Érdemes megnézni, hogy a világ legnagyobb országai milyen irányba mennek. A német kormány tavaly egyértelműen állást foglalt: leállítja az atomerőműveket, és a zöld energiákra koncentrál. Kína kiemelt, stratégiai ágazattá emelte a zöldenergia technológiákat, saját támogatási rendszert indítva. Amerikában, a déli és nyugati, sok napsütéssel megáldott területeken már tavaly is halasztottak el atomerőművi beruházásokat, mert az előrejelzések és pénzügyi tervek szerint mire óriási költséggel megépülne az atomerőmű, addigra már nehezen lesz versenyképes egy most gyorsan változó villamosenergia piacon.

Egyelőre nálunk még nagyon erős a hagyományos energia ellátás és termelés berögződöttsége, csak kevés villamosirányítási és energetikai vezető szakember gondolkozik a hagyományos formákon kívül. De egy kérdésben itthon is a többség egyet ért: a következő évtizedekben radikális átalakulást fogunk látni az energetikában, és jelentősen át fog alakulni a villamosenergia termelés és elosztás száz éves rendszere. És bár csak most induló folyamatok ezek a világban, az energetikában évtizedekre szoktak tervezni.

Technológiai győzteseket és veszteseket mindig utólag lehet csak kihirdetni, de ha azt vesszük alapul, hogy sok cég vág bele egy hasonló fejlesztési irányba, akkor a kvázi-mono (vagy moli) technolgiára érdemes odafigyelni.

A napelemek cellákból állnak össze, ezeket a cellákat nagy tisztaságú szilícium tömbökből vágják. Ezeket a tömböket vagy elektromos térben húzták ki és egyetlen kristályként dermednek meg (innen a mono, azaz 1 kristály elnevezés), vagy sok (azaz poli) kristályos szerkezet jött létre. A polit kicsit olcsóbb előállítani, de picit kisebb a hatásfoka, a mono drágábban tud nagyobb hatásfokot.

Az utóbbi időben mind több gyártó kezdett foglalkozni a két technológia öszvéresítésével: és az ötlet ugyan nem új, de csak most sikerült gazdaságosan megoldani. Ami még érdekesebb, hogy nem európai vagy amerikai fejlesztés, hanem a két vezető kínai cellagyártó, a JA Solar és a Renesola jött ki először életképes áron ilyen cellákkal. 

A technológia lényege, hogy a szilícium tömbök központi része monohoz hasonló, míg kívül egyre több a kristályos szilícium aránya.

A fenti képen a középső kettő a kvázi-mono cella, a bal oldali a mono, jobb oldali pedig a multikristályos szerkezet.

A kristályosodás a tömbökön belül is eltérő, a központi részből vágott szeleteknél a mono arány akár 90% is lehet (ezeket lehet a legdrágábban eladni), míg a nagy része a tömböknek 60 és 90%-os mono aránnyal bírnak. Így is átlagosan 17,5%-ot lehet elérni cella hatásfokban - ez napelem tábla hatásfokban 15-16%-os modulokat jelent.

2011-ben kezdtek el ilyen cellákat gyártani a kínaiak, és ma már tucatnyi cég kínál hasonlót. Egyes előrejelzések szerint a teljes napelem piac akár 35%-a is kvázi-mono alapú lehet 2017-re. Ehhez azonban vannak még megoldandó technológia gondok - az egyik például, hogy a tömbök végén viszont magas a hibás cellák aránya, így nagy a selejt arány. Ezek már csak nagyon alacsony áron adhatók el, és igencsak kérdéses az élettartamuk.

A kvázi-mono technológia a szilícium tömbök előállításában jelent tehát új irányt. Emellett a tömbökből vágott cellák kezelésében, kialakításában és előkészítésében is van új a nap alatt: egyre több cég kezd gyártani a hagyományos, p-típusú (boronnal kezelt) cellák helyett foszfát felületkezelésű, n-típusú cellákat is.

A nagy gyártók közül a Bosch, a Yingli és a Trina is kínál már ilyen cellákkal szerelt modulokat, de technológia részletekben jelentős eltérések vannak - ennek kifejtése most túlmutat ezen poszt terjedelmét. Az n-típusú cellák fontos tulajdonsága, hogy tömeggyártás szintjén is  21-23%-os hatásfokot tudnak hozni. De itt még nincs egyértelműen új irány, a költségek magasak, és nagyon sok irányba folynak fejlesztések, így trendről cellák területén még nem lehet beszélni - a moli tömböknél már sokkal inkább, ott nagyon sok cég lépett vagy tervez lépni ebbe az irányba.

Természetesen a fő kérdés most is, hogy költség oldalon mennyire bizonyulnak életképesek az új megoldások. Az már jó ideje látszik, hogy a mostani technológiákkal nincs már komolyabb tartalék a gyártásban a költségek csökkentésére, a teljes gyártási láncban minden szereplő minimális profittal (vagy veszteségesen) termel. Így további költségcsökkentést csak a technológiai fejlesztések hozhatnak, amivel vagy a gyártási költséget tudják csökkenteni a gyártók, vagy a hatásfokot növelni azonos költség mellett: mindkettő javíthatja a végső EUR / Watt árat.

Ez utóbbira ígéret a kvázi-mono technológia, de ma még nehéz eldönteni, hogy sikeres lesz-e ebben. Emlékezzünk csak: 4-5 éve mindenki egyöntetűen állította, hogy a vékonyrétegű technológiák egyre nagyobb szeletet fognak kihasítani a piacon, és ez évekig igaznak is tűnt, dinamikusan bővült a thin-film gyártás. Majd 2010-ben esni kezdtek a kristályos napelem árak, ami előbb az amorf-szilícium gyártókat küldte padlóra, majd idén már a vékonyrétegű technológia vezére, korábbi világelső gyártót, a First Solar-t is nehéz helyzetbe hozta, egyes hírek szerint a cég a túlélésért küzd.

Hasonlóan a mono technológia is komoly gondokkal szembesült tavaly, a gyártási költségeket tekintve a hagyományos, Czochralski húzással készült mono cellák egyszerűen nem bírták a versenyt a polikristályos cellák árcsökkenésével - és így egyre több gyártónál csökkent a mono modulok aránya, a Sharp például egyszerűen be is szüntette a mono modulok gyártását. Úgy tűnt, hogy a monokristályos cellák ideje leáldozott (közel 60 év után). Erre tessék, a kvázi-mono megoldással - ha más, továbbfejlesztett formában is - mégiscsak lehet jövője a mono technológiának.

Tehát láttunk már hasonló újítást, mely végül nem élte meg a felnőtt kort, és áldozott is le már nagyon régi technológiának. Ma, 2012-ben biztonságos kijelentés, hogy a hagyományos polikristályos modulok jelentik a fő irányt, költség oldalon verhetetlen, ráadásul jól kipróbált technológia is. Hogy mit hoz a holnap, és mi lesz a kvázi mono a jövője, azt ma még korai lenne megítélni, de egy biztos: végül a gyártási költségek, és az EUR/W dönt majd.

Az I. Nemzetközi Szolár Konferencián elhangzott előadáson a napelem árakról tartott előadás prezentációja itt tölthető le.

http://napelem.net/WWW_bits/download/Napelem_arak_NagyNorbert_MANAP_2012.pdf

Ahogy az elemzett grafikonokból is látszik, a napelem gyártás gyakorlatilag "felnőtt" korba lépett, megkezdődött a tömegtermelérs korszaka, sőt, némi piaci konszolidáció is várható.

Mindez nem azt jelenti, hogy nem várható további áresés, de a 2011-es árzuhanás mégegyszer nem lesz megismételhető: ahogy a gyártási láncolat és azok szereplőinek pénzügyi számaiból is látszik, nincsenek már tartalékok a gyártásban, gyakorlatilag az összes szereplő minimális marzsokon, vagy veszteségesen termel.

A következő 10 évben már csak a technológia fejlődés hozhat évi 4-6%-os árcsökkenést a konszolidációt követően.

Napelemekről nem lehet úgy beszélni, hogy ne érintsünk újra és újra a villamossági hálózathoz való kapcsolódást: ahogy egyre jelentősebb részt vállalnak a megújulók az áramtermelésben, úgy kezdenek egyre nagyobb hatást gyakorolni mind a hálózatra, mind a villamosenergia árára (ez utóbbiról ld korábbi posztunk).

A hálózatra gyakorolt hatással pedig foglalkozni kell: a megújulók, mint a nap és a szél, nem egyenletesen termelnek, az időjárás alapján ingadozik a teljesítményük. Ezt szabályozni és kiegyenlíteni kell majd hosszú távon, hogy a hálózat stabilitása fennmaradjon.

Egyelőre azért nyugtassunk meg mindenkit: a hazai megújuló aránya az áramtermelésben alig kimutatható hatást fejt ki.  MAVIR-os és áramszolgáltatói villamossági szakemberek egy-egy oldottabb háttérbeszélgetésen rendre elismerik, hogy a mai hálózatban van annyi rugalmasság, hogy amíg a nap és szélenerergia nem éri el az 5-10%-ot, addig különösebb fejlesztés nélkül is kezelhető ez a betáplálás a mostani rendszerekbe - más országok ennél még nagyobb arányt is kezelni tudtak. Márpedig ettől irdatlan messze vagyunk Magyarországon, a mostani fejlődési ütemmel 10 év alatt se fogja elérni a nap és szél aránya az 5%-ot sem az áramtermelésből.

De a villamosági hálózatok és stratégiák hosszabb távra szólnak, a technológiák (erőművek, hálózatok) akár 20-30 éves élettartama és pénzügyi tervezhetősége, beruházási igényei miatt. Emiatt már most aktuális és fontos, hogy kezdjünk beszélni arról, amit intelligens hálózatoknak, vagy a nemzetközi szakirodalomban smart grid-nek neveznek.

Az elmúlt több, mint 100 évben a villamosenergia hálózatok és erőművek abban az irányba épültek, hogy minél nagyobb erőművet építünk, annál gazdaságosabb, majd ezt jó nagy gerinchálózatokon szétosztjuk területileg, amit a középfeszültségű hálózatokon viszünk tovább pl. falvak és városrészek szintjén, ahonnan a 230/400V-os hálózatokon jut el az áram a végfelhasználókhoz legnagyobb részéhez. Igazán egy fához hasonlítható szerkezetről beszélünk, a gyökerek az erőművek, a törzsből (nagyfesz hálózat) ágak ágaznak ki (középfesz hálózat), és a levelek a családi házak - csak hogy nagyon leegyszerűsítsük.

Igen ám, de jöttek a 90-es évek, majd a 2000-es évek első évtizede, és a technológia fejlődésével megjelentek a kis helyi termelők: először a korszerű gázmotorok, újabb turbinák, majd egyre növekvő számban a szélerőművek, most pedig a napelemek kezdenek tömegesen elterjedni a világban. Tehát mintha a falevelek szintjén is kezdenénk áramot termelni - márpedig erre a hálózatok nincsenek felkészülve, mivel a kisfeszültségű hálózatokon a legtöbb transzformátor nem tud visszafelé is táplálni a középfeszültség felé.

Ez egy lassan évtizede ismert jelenség. És mivel az áram helyi szinten nem tárolható nagy mennyiségben, így kezelni kell ezt a lokálisan megtermelt villamos energiát. Az egyik kézenfekvő megoldás lenne a kiegyenlítő pufferelés: a világ legnagyobb vállalatai, mérnökök ezrei dolgoznak a tároláson, szerteágazó fejlesztések folynak ebben az irányba - biztos, hogy ez lesz az egyik részmegoldás, de itt még nincs gazdaságos és egyértelmű válasz (bővebben tárolásről ld korábbi post itt)

A hálózati szabályozás egy másik fontosabb eleme a smart grid: az intelligens hálózatok, melyek maguk is jobban tudják elosztani a villamos energiát. A smart grid sok összetevőből és megoldásból állnak, ez nem egyetlen receptet jelent, de a folyamat sokban hasonlítható a kommunikációs hálózatok elképesztő fejlődéséhez - ez egy olyan út, ami nem kerülhető el (legfeljebb lemaradni lehet róla és hátrányba kerülni).

Talán példákkal lehet legjobban bemutatni a smart-grid-et: nézzük például a napelemes inverterek oldalán mit jelent ez. Az inverterek a mostaninál jóval komplex eszközök lesznek, amik a ház áramellátását és a hálózati csatlakozást is szabályozzák: ha hálózati túlterheltség jelentkezik, akkor az inverterek betáplálása korlátozható lesz, finom szabályozással is (egyébként a ma használt, vagy akár 10 évvel ezelőtti inverterek is leválnak a hálózatról, ha túlterhelt és a frekvencia 50,2 Hz fölé emelkedik, de ez nem egy finomhangolás).

Egy másik elem, hogy a ház rendszere, otthoni gépeink is kapcsolódnak a smart gridhez: pl. ha az inverter korlátozó jelet kap, és közben a napelem éppen szépen termel, akkor az inverter ebben az időben indítja el a mosógépet, mosogatógépet és egyéb nagyobb otthoni fogyasztót (pl. tölhetjük majd az elektromos autót is ekkor). Azaz nem csak a táplálást, de a fogyasztást is szabályozza. Vagy például ha a tárolási fejlesztések lesznek sikeresek, akkor ezen időszak alatt eltárolja a ki nem táplálható áramot.

És ez nem sci-fi: 2012. januártól már csak olyan inverterek installálhatók Németországban, melyek korlátozhatók és szabályozhatók. Ráadásul a vezető gyártók inverterei már megoldást kínálnak idei modelljeikben, hogy korlátozás idején egy opcionális kimenetelen táplálnak ki, pl. majd tárolás vagy ideiglenes nagyfogyasztók irányába.

A smart grid további fontos eleme a hálózati struktúra átalakítása is részben: rugalmasabb, kevésbé merev hálózatokra lesz szükség - a korábbi példát felhasználva a faágak struktúrája helyett az informatikai hálózatok és az internet felépítéséhez jobban hasonlító hálózatra lesz szükség. 

Összességében a smart grid tehát megoldások sokasága: a lokális termeléstől, a fogyasztáson át a villamosenergia elosztásáig egy új megközelítést jelent a villamosenergia világában.

A smart grid fontosságát már régen felismerték: a fenti technológiákon dolgoznak a világ legnagyobb cégei (GE, Siemens, Toyota - és akkor energetikai és olajipari cégeket nem is emlegettem), felismerve, hogy ez nagyon fontos terület lesz. Ahogy az informatika és kommunikáció alakult át drámaian az elmúlt 20 évben, úgy a villamossági rendszerekkel is ez várható a következő 20 évben: időnként újraíródnak több gererációs rendszerek, és ezt már nem lehet megállítani.

Persze ezt a világ vezető országai (USA, Németország, Kína) is kiemelten kezelik, a smart-grid építése kiemelt támogatottságú, stratégiai programnak számít sok helyen. De a nemzetközi energetikai ügynökség, az IEA is ezt mondja: a smart grid fejlesztés kulcsfontosságú terület, amit minden kormánynak igyekeznie kell támogatni jobb, átláthatóbb szabályozási környezettel. Reméljük, ez az üzenet egyszer eljut a hazai döntéshozókig is.

Megérkeztek az első 2011-es ágazati és cégenkénti összesítések.

A napelem gyártók között a kínaiak verhetetlennek tűnnek: a Suntech másodszor lett a legnagyobb gyártó a világon, tavaly már 2GW felett volt a gyártása, de ami igazán sokat mond, hogy az első ötből négy kínai.

 A listára két amerikai cégnek sikerült  felkerülnie, a legnagyobb vékonyrétegű gyártónak, a First Solar-nak és az olajipari óriás Total által tavaly felvásárolt Sunpower-nek. 

Az összes többi cég ázsiai, ebből kettő  japán (Sharp és Kyocera), de a 10-ből összesen hatan kínai cégek. A japánok a kínai cégekkel szembern veszítettek teret, a Yingli, Trina és Canadian Solar tavaly már több napelemet adott el egyenként, mint a Sharp.

Új belépőnek számít a Jinko, aki a Tier 2 besorolásból tudott előrelépni, a viszonylag sikeres amerikai tőzsdei bevezetést követően óriásit ugrott előre. (kép forrása)

Érdekes még megnézni, hogy ha csak a cellák gyártását nézzük, akkor a Suntech csak harmadik, tehát jelentős beszállítással dolgoznak, de itt is a kínai és taiwani cégek dominálnak. (forrás)

Nőtt egyébként a vezető (Tier 1) gyártók piaci aránya is, a fenti ábrán ez is szépen látszik, hogy a megnevezett és a többi Tier 1 együtt a piac kb. 60%-át uralja.

A második és harmadik vonalbeli (Tier 2 és Tier 3), kisebb gyártók (és ezek nagy része szintén ázsiai, vagy éppen kínai) tehát nem tudta növelni részesedését (az egy Jinko kivételével), ami szintén alátámaszthatja azokat a várakozásokat, hogy a kis gyártókra nehéz évek várnak. 

Még hátravannak az összesített inverter adatok, és bár ott biztosan továbbra is az európai cégek dominálnak majd, a napelemek területén a vezető kínai gyártók egyelőre nem tűnnek megállithatónak - ismert nevek kezdenek lenni, de ezen ők is dolgoznak.

A kép forrása: Photon magazine (scan)

Izgalmas év volt a napelemes piacon 2011, és kemény évnek ígérkezik 2012. Tavalyi éves összefoglalónkat azzal kezdtünk, hogy áttekintettük 2011-et (összevetve az előrejelzésekkel), tegyünk idén is így, mielőtt rátérünk arra, hogy mi várható 2012-ben.

2010-ben a világ napelemes piaca közel 20 GW volt, ami óriási, két és félszeres növekedést jelentett 2009-es 7,5 GW-hoz képest. Azonban már 2011. elején arra figyelmeztettek az elemzők, hogy vége lesz a száz százalék feletti növekedéseknek, és csak 20-30%-os növekedést vártak 2011-re.

És bár 2011. elején annyira gyenge volt a kezdés, hogy még ez is optimistának tűnt, de az év második felében megindult kereslet miatt ez végül be is igazolódott: a jelenlegi, még nem teljes eredmények szerint (hiszen az utolsó negyedéves pénzügyi jelentések még nem jelentek meg) 2011-ben a világon 24-25 GW napelemet telepítettek.1

A legnagyobb piac továbbra is Olaszország és Németország volt, azonban a legtöbb elemzés megemlíti, hogy Európa domaninciája jelentősen csökkent az elmúlt években és 2011-ben, és 2012-ben már az USA és Ázsia lehetnek a legnagyobb napelem felvevők.

2012: az "igazság éve"

2011-ben tehát sikerült végül hozni a várt számokat, azonban ennek komoly ára volt. A napelemgyártók 2011. első felében felgyűlt és eladatlan készleteiket csak nagyon jelentős engedményekkel tudták eladni. Ahogy előző írásunkban is írtuk, sokan már veszteségesen dolgoznak, és már nagyon kevés lehetőség maradt az árak csökkentésére. Az idei veszteségeket pedig nem mindenki bírta kezelni.

Az első áldozatok az amerikai és német gyártók lesznek a jelek szerint: a Schott Solar leállította cellagyártását, és decemberben rövidített munkahetet vezetett be Jénai üzemében. A Solon fizetésképtelen, a Q-Cells, a vezető német cellagyártó, aki pár éve még a legértékesebb PV cég volt a világon, arra figyelmeztette hitelezőit, hogy várhatóan nem tudja visszafizetni kötvényeit (!). A német Solarvalue csődöt jelentett, akárcsak az amerikai Solyndra és az Evergreen is. A német-amerikai SolarWorld pedig a WTO-nál tett panaszt a kínai gyártók ellen, dömping árakra hivatkozva (ami néhány amerikai vezető szerint igazán csak az amerikai napelem iparnak fog végső soron kárt okozni).

De a zuhanó árak a kínai gyártókat se hagyta érintetlenül: egyes hírek szerint a kínai napelem gyártók 50%-a felfüggesztette a gyártást, veszteséges üzemeltetés mellett nekik se éri meg a további termelés. Állítólag a vezető (Tier 1) kínai gyártók közül is csak az egyik fut még 80%-os kihasználtság mellett.

Eközben a várható euró-válság miatt az elemzők arra számítanak, hogy jelentősen csökkenni fognak az eddigi támogatások. Emiatt 2012-ben a piacok hangsúlya átkerülhet más földrészekre, és Európa jelentősen visszaeshet. De nemcsak itt, hanem Amerikában, Ausztráliában és Taiwanon is csökkentik a támogatásokat. Összességében tehát jó, ha sikerül megismételni a 2011-es eredményt 2012-ben.

Ez viszont nagyon nehéz helyzet elé fogja állítani az iparág gyengébb (értsd: drágán termelő) gyártóit. Az európai és amerikai gyártók nagy része nem fogja bírni a versenyt, de a kínai gyártók legalább fele eltűnhet. És míg korábban azt várták, hogy majd az 4 nagy kínai (Suntech, Trinasolar, Yingli, Canadian Solar), felvásárolja a kicsiket, mostmár ez kevéssé tűnik valószínűleg: ha nem kell bővíteni a kapacitásukat (ld fent, hogy ők se futnak már teljes gőzzel), és csak évente néhány százalékos piacnövekedés várható, akkor erre nem lesz szükségük.

Többen azt mondják, hogy most jött el az igazság pillanata a napelemes piacon: 2012-ben ki fog derülni, hogy ki tud nagyon nehéz versenykörülmények között is fennmaradni, és melyik országok tudnak fenntartható piacot biztosítani. És ami a legfontosabb: csökkenni fognak a bőkezű európai támogatások, csak nagyon minimális és technológiához kötődő ártámogatás, és a már jól kidolgozott szabályozási környezet marad meg - ami viszont már nem torzítja az árakat és a versenyt. Mert a hírek szerint 2012-től kezdődően először Olaszországban, majd a következő években Európa nagy részén is elérjük azt az árszintet, amivel a napelem versenyképes lesz a hálózati áram árával.

Kemény év lesz 2012. De most mutathatja meg a napelemes iparág, hogy felkészült-e a versenyre.

(1) update: 2012. február elején már 27-28 GW-ra módosították 2011. összefoglalt számait.

Az idén 30-40%-kal csökkentek a napelemek árai (sajnos ez Magyarországon kevéssé látszik, "hála" a forint mélyrepülésének). A napelemek áresése azt is jelenti, hogy egyre közeleg a napelemes áramtermelés versenyképessége. De meddig csökkenhetnek még az árak?

2010. május és 2011. októbere között a nagytételű (MW és a feletti kötésekre) piaci árak a következőként alakultak a napelemek tekintetében:

Az európai kereslet visszaesése, a gyártási kapacitások tavalyi erőltetett bővítése az idén túlkínálati piachoz vezetett a világban. És ahogy a legyártott napelemek elkezdtek felgyülemleni a raktárakban, a gyártók egymás alá kezdtek licitálni, hogy veszteségeiket csökkentsék. A helyzet odáig jutott, hogy ma már az európai és amerikai gyártók a WTO-nál panaszolják a kínai gyártókat, hogy azok gyártási ár alatt, dömping áron adják napelemeiket.

De tényleg gyártási ár alatt vannak a napelemek? És meddig mehet még le az áruk?

Biztosan sokan emlékeznek, hogy az első LCD- és plazma tévék milliós tételek voltak még 8-10 évvel ezelőtt. Majd az árak csökkenni kezdtek, egyre megfizethetőbb tömegtermék lett belőlük. Érdemes észrevenni még, hogy volt egy pont (valahol 100.000 forint körül egy átlagos, 82cm-es tévénél), ahol viszont mintha megállt volna, de biztosan jelentősen lelassult az árcsökkenés. Egyszerűen az alapanyagok és munka (monitor, elektronika, összeszerelés, szállítás, stb) költségei nem tesznek lehetővé további árcsökkenést: ennyi anyag van benne, az energia drágább lett, lefelé már kevés a mozgástér.

Valami hasonló történik most a napelemeknél - és az is látszik, hogy már közel az alsó vonal. Ha megnézzük a napelem gyártásának láncát, és időről időre követjük a láncban álló cégek negyedéves jelentéseit, akkor egy idő után viszonylag tiszta kép kezd kialakulni a lehetőségekről. 

A modulgyártók például a legutóbbi negyedéves jelentéseikben szinte kivétel nélkül veszteségekről számoltak be: mind a nagy német, mind a kínai gyártók részéről. A cellagyártók, a modulgyártók fő beszállítói régóta ki vannak "vasalva", már tavaly is 3-6%-os működési marzzsal dolgoztak (vagy néhányan már veszteséggel). Egyedül a nagytisztaságú szilíciumgyártók és szilícium-ostagyártók tudták idén nyárig megtartani a kétszámjegyű százalékos profitjukat - és most úgy tűnik, itt is gyorsan fogynak a tartalékok (ld alábbi ábrán az elfogyó világosabb barna felső sáv):

A fentiek alapján tehát a teljes gyártási láncon megközelítették az árak azt a szintet, ahol elfogytak az extra-profitok, és valóban nincs sokkal lejjebb. Innen már csak a technikai és gyártási fejlődés hozhat évi néhány százalékos árcsökkenést a jövőben.

Ez minden iparág számára egy nagyon fontos mérföldkő: a sokak által szitokszóként használt "extra-profit", azaz a 20-30 (vagy akár 50%-os) profit szint az új technológiák természetesen velejárója. Minden jelentős áttörés, technikai újítást általában a gyártási költségben nem látható, hosszú éves és nagyon költséges kutatás-fejlesztés előzött meg - és ennek költségét vissza kell hozni (néha arra gondolok, hogy talán azért nehéz ezt megérteni nálunk, mert kvázi nincs R&D).

Gyakorlatilag ez az extra felár tűnt el az utóbbi években, és idén gyorsított ütemben a napelemes gyártásból - ahogy az korábban történt a számítástechnikában, vagy akár az LCD-tévék esetén.

A napelem tömegtermék lett. És ami még fontos, ezzel jelentős lépést tett a természetes (nem támogatott) versenyképesség felé. 

"A villamos energiát nem lehet nagy mennyiségben tárolni" - nőtt fel ezen villamosmérnökök számos generációja. Ezt a klasszikus tanítást egyre többen próbálják cáfolni, és ennek napelemek szempontjából is van jelentősége.

A napelemek fejlődésének, rohamos térnyerésének egyik lehetséges korlátja lehet majd a jövőben (és az alábbiak igazak a szélre is), hogy az időjárástól függő villamos energia termelés kiegyensúlyozatlan. Ez pedig hosszú távon mindenképpen egy megoldandó feladat lesz, hiszen az így termelt áram ingadozását a fogyasztással összhangba kell hozni a hálózatra kapcsolt rendszerek esetében.

Ma (és még sok-sok évig) ez nem jelent gondot, mivel a megújulók aránya Magyarországon a grafikonokon nem is látszik. De még olyan országokban is kezelhető hálózati szinten, ahol arányuk már igencsak kimutatható, mint például Németországban:

A kiegyensúlyozás szerepére több megoldás, fejlődési irány is létezik: a smart-grid, azaz intelligens hálózatok kiépítése (az ehhez kapcsolódó intelligens inverterekkel), a másik irány pedig értelemszerűen az áram tárolásának, de legalábbis pufferelésének kidolgozása.

Mindkét irányzat rohamosan fejlődik és óriási befektetéseket vonz, most a kettő közül utóbbiakat, a tárolás lehetőségeit fogjuk áttekinteni röviden, ennek is a két fő területét, az akkumulátorokat és az alternatív tárolási lehetőségeket.

Hogy az akkumulátorok fejlődése milyen fontos, és milyen lassan halad, azt mindannyian tudjuk: minden nap használjuk a telefonunkban, fényképezőgépekben, autóban - több kevesebb elégedettséggel. Napelemek esetén sok helyen (pl. szigetüzemű napelemes rendszereknél) még mindig a nagyon régi, ólom-savas akkukat használják főként, megbízhatóságuk miatt. Mert bár vannak újabb technológiájú akkumulátorok, de ezek élettartama és kapacitása korlátozott - vagy megfizethetetlenül drágák.

Természetesen óriási cégek dolgoznak új akku-technológia fejlesztéseken, de pl. a litium-ion technológia sokak szerint egyenesen zsákutca. A többi ritkafém pedig egyre drágább, és Kína gondosan őrzi ezekből készleteit. Így az új technológiák egyelőre még kis méretben is drágák, márpedig itt ipari méretű áramtárolásról beszélünk, ahol ezek egyelőre, és közeljövőben belátható időn belül gazdaságtalanok. Természetesen itt még lehetnek meglepetések: minden hétre jut egy bejelentés a polimerektől a folyadék-alapú tárolásig, de ma még nem látszik egy olcsó, megbízható és nyertes technológia.

Akkumulátorok helyett

Az alternatív energiatárolási megoldásoknál a villamos energiát más, pl. mozgási energiává alakítják, majd abból újra áramot állítanak elő. Az egyik klasszikus megoldás szivattús erőmű: vízszívattyúzás magas helyre, pl. ha túltermelés miatt olcsó az energia a villamosenergia tőzsdén. Majd ha drágább lett az áram, akkor a vizet leengedve, generátorokkal újra piacra lehet dobni a kWh-kat.

Ennek a megoldásnak egyébként épp most van apropója nálunk, mivel ilyen szivattyús-erőműveket tervez a magyar kormány a Brüsszelbe leadott programjában. Azonban Magyarországon ennek a tárolási technológiának hosszú távon és tömegesen nincs nagy jövője, mivel szivattyús erőművek gazdaságos építéséhez nem rendelkezünk egy fontos hozzávalóval az ország nagy részén: hegyvidékkel.

Másik megoldás a sűrített levegős, kompressziós tárolás. Napelemek és szél esetén most ezt támogatják leginkább Amerikában és Németországban, mivel a tartályok eláshatók, nem látszanak, nincs veszélyes hulladék, mint az akkuk esetén, és környezeti értékekben, tájban se ejtenek akkora sebet, mint a szivattyús erőművek kialakítása.

Az alapelv a sűrített levegős erőműveknél is egyszerű: tartályba levegőt préselnek olcsó árammal, amit drágább áram esetén kiengedve generátort hajtanak meg, és az áram újra eladható. Két nagy, ipari méretű ilyen létesítmény létezik a világban (és most épül egy harmadik), az alábbi képen a német Huntorf-ban található 580 MWh kapacitású tároló: 

További alternatívát jelentenek az üzemanyag cellák, a hidrogén felhasználása, de a nem kémiai megoldásoknál is vannak még a piacon ötletek (pl. óriási lend-kerekek építése).

Ma még nehéz megjósolni, hogy melyik megoldás terjed el, de az szinte biztos, hogy 5-10 éven belül egyre nagyobb jelentősége lesz a tárolásnak is a megújuló energiák területén. Ha máshogy nem, legalább azért, mert drágábban lehet majd eladni a csúcsidőn kívüli villamos áramot - és ez az erőművek tulajdonosainak fontos érdeke lesz. Csak legyen gazdaságos cáfolat a "nem tárolható" tételre.

A vékonyrétegű gyártók klasszikus mantrája, hogy napelemeik jobban teljesítenek, több kWh áramot tudnak megtermelni, mint a kristályos modulok. Lásd például: a piacvezető vékonyréteg-gyártó First Solar weboldala, a taiwani Nexpower oldala, vagy a Moser Baer állítása a teljesítményről.

A másik gyakori, itthon is készpénznek vett állítás, hogy szórt fényben, felhős időben jobban teljesítenek az amorf szilícium napelemek, mint a kristályosak. Ezeket az állításokat a gyártók általában szép, színes és jól érhető grafikonokkal illusztrálják - jellemzően forrás, vizsgáló intézet megnevezése és részadatok nélkül.

Általában bizalmatlan vagyok a gyártók vagy forgalmazók által megadott összehasonlító eredményekkel, mert ritkán lehet tudni, hogy pontosan mivel és milyen körülmények között hasonlították össze a napelemek hozamait.

Nézzük meg inkább független intézetek méréseit.

A közelmúltban publikálta a TÜV Rheinland egy, ebben a témában készült vizsgálatát (PV Magazine, 2011/07, 154-157. oldal), aminek nem minden vékonyréteg gyártó örült.

10 vékonyrétegű (1 CIS, 2 CIGS, 1 CdTe és 6 aSi és uSi modult - technológiákról ld korábbi írásunk itt) és 2 kristályos (1 poly és egy monó) napelemet vizsgált hosszabb időn át, illetve külön nézték a felhős, szórt fényben nyújtott teljesítményeket dél-német időjárási körülmények között.

Először a szórt fényről: a felhős időben mérték a besugárzás a reggeli óráktól. Napközben folyamatosan tisztult az idő, így nőtt a besugárzás erőssége (vízszintes tengely, W/m2). Az eredmény az alábbi volt: 

Ahogy az ábrán is látszik, a  tesztben valóban az egyik vékonyrétegű modul teljesített egy paraszthajszálnyival a legjobban, a gyenge besugárzásnál, szórt fényben (sárga vonal), de utána rögtön a két kristályos modul következett (fekete és zöld vonal), majd a többi vékonyrétegű. A legrosszabb teljesítményt is szórt fényben egy vékonyrétegű napelem adta. A legjobb és legrosszabb teljesítmény között 13% volt az eltérés.

A fenti számok alapján nem tűnik igaznak, hogy a vékonyrétegűek jobban teljesítenek felhős, párás időben vagy szórt fényben. A kristályos modulok legalább annyit tudnak, sőt,  sok vékonyrétegű típushoz képest még többet is. A TÜV eredményei alapján tehát ez az állítás nem volt igazolt.

De mi a helyzet a hosszú távú teljesítményekkel, hozamokkal, ami szintén a másik rendszeres állítása a vékonyrétegű gyártóknak? 

Ezt is vizsgálta a TÜV, 8 hónapos időszakot vettek alapul (májustól decemberig), és az alábbi eredmény kapták: 

Ahogy az ábrán is látszik, egy vékonyrétegű modul kiemelkedően jól teljesített, majd 7-8 típus nagyon hasonló eredményt hozott: köztük igen jó hozammal a két kristályos is (piros betűkkel szedve alsó tengelyen). Ráadásul a leggyengébb kWh hozamokat is vékonyrétegű napelemek termelték meg. Így a "többet termel" állítás se látszik egyértelműen igazolva.

De nézzünk meg egy másik hosszú távú tesztet is: a Photon magazin, a vezető napelemes szaklap is évek óta tesztel napelemeket. Ők csak a megtermelt kWh-kat nézik - azaz hogy mennyi áramot termel ténylegesen a napelem Közép-Európa éghajlatában. Az éghajlatra még visszatérünk, de számunkra azért különösen hasznos a fenti TÜV és az alábbi Photon mérés, mert Magyarországon is hasonló a téli-nyári hőmérséklet eltérés és a felhős-napos időszak aránya.

A Photon régebben tesztelt moduljai között csak 1 vékonyrétegű van, a piacvezető, CdTe technológiájú First Solar. A napelem jól teljesít, de nem a legjobb: 

Még érdekes megnézni a 2011-es teszteket is, mert itt már 3 vékonyrétegű napelem is szerepel: a Nexpower (3.), Shell (26.) és a First Solar (29.). Ha a vékonyrétegű napelemek többet termelnének, az első három helyen kellene, hogy álljanak.

(mindkét táblázat forrása: Photon International, 2011/08, 208 és 210. oldal)

Ahogy ezekből és a TÜV tesztből látszik, a kristályos és vékonyrétegű modulok között nincs lényegi különbség hozamokat tekintve. Néhány modul jobban teljesít, néhány kevésbé, de ökölszabályként azt kijelenteni, hogy mindig mindenkor jobban teljesít a vékonyréteg, az nem tűnik igazolható állításnak.

Akkor a nagy gyártók ezek szerint hazudnak? És semmilyen teljesítménybeli előnye sincs a vékonyrétegű napelemeknek? 

Nem teljesen. Egyrészt nem minden gyártó állítja ezt, üdítő kivétel a fenti példákkal szemben a japán Kaneka oldala, aki csak azt állítja, hogy mikromorf moduljai jobban teljesítenek mint az aSi napelemek.

Másrészt bizonyos körülmények között valóban jobb a vékonyrétegű napelem. Például kevésbé érzékenyek (pl. nem DK-DNy közötti tájolású tetőn) a nem ideális  beesési szögre - és emiatt például pontosan kelet-nyugati irányú tetőn jobb lehet. Kevésbé érzékenyek az árnyékolásra is. De ami talán legfontosabb (és ezzel kicsit védhető a gyártók állítása), sokkal jobb a hőmérsékleti együtthatójuk.

A hőmérsékleti együttható azt mutatja meg (ez minden napelem adatlapon rajta van), hogy 1 C fok emelkedésével mennyivel csökken a napelem legadott teljesítménye a nominális, 25 C fokos teljesítményéhez képest. Azaz ahogy nő a modul hőmérséklete, úgy csökken a napelem által leadott teljesímény is. A vékonyréteg hőmérsékleti együtthatója kisebb, azaz hőmérséklet emelkedésére kevésbé érzékeny, a kristályos jobban.

Ez Közép-Európában nem hoz lényegi változást, mert a hőmérsékleti együttható másik irányba is igaz: azaz hőmérséklet csökkenésével kristályos moduloknál javul a leadott teljesítmény. A fenti két teszt is közép-európai klímában folyt és folyik, és itt kiegyenlíti egymást a nyári-téli időszak hőingadozásával a teljesítmény.

Nagyon más eredményt kapunk azonban ha nagyon meleg (és nappal sosem hideg), sivatagi környezetben vizsgáljuk a modulokat a fentiek miatt. Egyik érdekes teszt erről az ausztrál kormány által finanszírozott mérés, a Desert Knowledge Center, ami Közép-Ausztráliában vizsgál tucatnyi különböző típusú napelemet. 

A fenti összegző ábrán a kék a vékonyrétegű napelemek telesítménye, a zöld a polikristályos, piros a monokristályos napelemek által megtermelt kWh-kat összegzi havi bontásban.

Itt már világosan látszik, hogy a sivatagban a vékonyrétegű napelemek jobban teljesítenek, mégha nem is óriási az eltérés, de előnyük egyértelműen kimutatható. Meleg éghajlaton, pl. Észak-Afrikában, Arizonában, a Közel-Keleten, de már valószínűleg Dél-Görögországban is érdemes lehet inkább vékonyréteget telepíteni, mint kristályost, ha elegendő felülettel rendelkezünk. Közép-Európában azonban semmilyen előnyük nincs a fenti mérések alapján.

Érdemes még egy gondolatra visszatérni a fenti két, TÜV és Photon teszthez is: az is látszik a számokból, hogy alig-alig van különbség a poly és a monokristályos napelemek között. Ami nem is csoda, hiszen alapvetően ugyanaz az az elemi szilícium van mindkét modulban, csak másként állítják elő, más a gyártási eljárás. Mégis itthon sokszor megkérdezik, hogy a mono vagy a poly jobb-e. Ugyanolyan jók a hazai éghajlati viszonyok mellett, ha a várható hozamokat, megtermelt áramot nézzük.

Összegezve tehát a vékonyrétegű moduloknak van előnye és nagyobb felületi igénye miatt van hátránya is. De azt állítani, hogy vékonyrégű napelem többet termelne, ez egyáltalán nem tűnik igaznak. Kb. ugyanannyit termel hazai körülmények között, és van helyzet, amikor jó megoldás. De közép-európai éghajlaton, független mérések alapján nem védhető az az állítás, hogy többet termelne.

Korábban kitértünk már arra, hogy miért nem jó a beruházási támogatások rendszere, ezt megint alátámasztani látszik a 2011 augusztus 15-én megnyitott, majd augusztus 17-én este (előzetes bejelentés nélkül) lezárt ÚSZT-ZBR konstrukció esete.

A világon a hozzánk hasonló fejlettségű, de nálunk fejletlenebb országokban is (nem beszélve a fejlettebbekről) komolyan veszik a kormányzatok, hogy a napelemes iparág a közeljövő egyik meghatározó energetikai iparága. Ezt felismerve hatékony támogatási rendszereket dolgoztak ki aminek végeredménye, hogy gyorsan, kiszámítható módon, kiszámítható megtérülést biztosítva tudnak a beruházók (legyen az lakosság, kisebb cég, önkormányzat, vagy energetikai konszern) napelemes rendszereket létesíteni. Ez a beruházók mellett jót tesz az adott ország gyártásának, építőiparának, munkaerőpiacának, adóbevételeinek, energia- függetlenségének és nem utolsó sorban az ország zöldülésének. Ez a hatékony támogatási rendszer pedig a fentebbi linken ismertetett FIT (Feed-In-Tariff) - visszavásárlási ár támogatásos rendszer.

Hazánkban jelenleg gyakorlatilag nincs ilyen, pontosabban elvileg van, de még senki sem vette igénybe a kedvezőtlen feltételek miatt. Ennek átdolgozása jelenleg ugyan folyik, de a lakosság - azaz a kisebb rendszerek részére továbbra sem lesz elérhető a mostani tervek szerint, holott a sikeres napelem támogatási rendszerek minden országban kivétel nélkül a kisebb rendszerekre igyekeznek a hangsúlyt helyezni. Akik nem így tették, azok később léptek ebbe az irányba.

Tehát FIT helyett itthon elvileg beruházási támogatások, pályázatok vannak a lakosság számára. Két évvel ezelőtt a NEP-ben 35%-ot lehetett kapni energiatakarékossági, vagy megújuló beruházásra, ezen belül napelemes rendszerre is. Ez viszonylag egyszerű konstrukció volt, gyakorlatilag egy adatlap és néhány táblázat kitöltésére volt szükség. Mivel egyszerű volt egy hónap alatt el is kapkodták a keretet, ebben lehetett önállóan is pályázni napelemre (azaz nem csak pl. nyílászáró cserével együtt).

Tavaly ezt felváltotta a ZBR, ami az energetikai bizonyítványhoz, és az elért javuláshoz kötötte a támogatást. Sajnos ez napelemes szempontból erős visszalépés volt. Először is az amúgy egyértelmű számszerű pozitívumokkal rendelkező napelemes beruházást energetikai számokkal kellet már megindokolni. Másrészt csak napelemes rendszerrel egy fokkal nehezebb volt pályázni, mert a kötelezően elérendő javuláshoz adott esetben lehet, hogy nagyobb rendszert kellett volna kiépíteni, mint amire kerete volt a pályázónak, vagy éppen másik beruházással kellett kiegészíteni (pl. szigetelés), amire ugyancsak vagy keret, vagy szándék nem volt eredetileg. Harmadrészt az egyszerű pályázat nagyon bonyolult lett - be kellett vonni egy épület-energetikust, ami már eleve pénzbe került, és csak az ő számításai alapján lehetett véglegesíteni a beruházást, tehát le is lassult a folyamat. Sokan a bonyolítás miatt már pályázatíró segítségét kérték, ami további költségeket jelentett. A bonyolultságnak köszönhetően sok hónapig nem sikerült "kiosztani" a keretet, az érdeklődők és a kivitelező cégek lassan tudtak azonosulni az új feltételekkel. Majd egy számítási hiba miatt történt lezárást követően újra meg is nyitották a konstrukciót egy-másfél hónapra tavaly ősszel.

Idén az Új Széchenyi Terv ZBR lett az új pályázati konstrukció, ami az eddigi feltételeken még egyet szorított. A pályázható használt ingatlanok korhatárát 20 év felett húzták meg, a kötelezően elérendő kategória javulás szintjét 2-3-szor magasabbra tették, amivel a csak napelemes, nem komplex beruházások ellehetetlenültek. Mivel gyakorlatilag január óta tűkön ülve várta sok háztulajdonos és építtető, hogy valami történjen pályázati fronton az előre beharangozott augusztus 15-i határidőre már hegyekben álltak a beadandó pályázatok. Ráadásul egy csökkentett keretösszegre vártak. Így nem is meglepő, hogy 17-én le is zárták a konstrukciót.

Ezt lehetne sikerként is értékelni, de a sikert a hosszú távú tendenciákban az igazi mérni, ahogy ezt teszik tőlünk nyugatabbra is, és egyelőre hosszú távon nézve lesújtó a kép. Ráadásul a piaci szereplők között - akiknek gyakorlatilag ez a pályázat a szinte kizárólagos lehetőségük a lakosság felé történő értékesítésre - a háromnapos lezárás körülményei körül sok összeesküvés-elmélet kering (pl. a pályázathoz szükséges kalkulátor program késői nyilvánossá tétele, ráadásul hibás volta miatt, vagy egyes építési vállalkozók új építésű projektjeinek vélt preferálása miatt), amiket nem kívánunk kommentálni, de mindenképpen szerencsétlen volt a kis keretösszeg meghatározása és a hónapokig tartó "várakoztatás" párosa még akkor is, ha előre be volt jelentve, hogy néhány száz támogatott pályázat várható.

Napelemes oldalról mindenképpen sajnálatos, hogy míg két éve könnyedén lehetett pályázni napelemes beruházással addig ma egy általános energetikai célú konstrukció szigorú keretei között lehet csak napelemes rendszerre a lakosságnak támogatást igényelnie, ahol értelemszerűen inkább épületenergetikai célok vannak kitűzve.

Ha így nézzük, akkor két év alatt megszűnt a lakosság napelemes beruházásainak és a kisebb napelemes rendszerek piacának támogatása, míg Európa több, mint fele kifejezetten ebbe az irányba indult el. Az ilyen szórványos, kiszámíthatatlan "lehetőségek" semmilyen piacra nincsenek fejlesztő hatással hosszú távon, aminek sajnos a lakosságon kívül azon kis cégek és tervezett gyártókapacitások esnek szépen lassan áldozatául, akik sokat tehetnének a magyar zöld gazdaság fejlődéséért.

Gyakran találkozunk azzal az igénnyel, kérdéssel napelemek iránt érdeklődők részéről, hogy milyen hatásfokú napelem lehet ajánlott. Néha rögtön azzal kezdődik a beszélgetés, hogy "csak magas hatásfokú napelemeket szeretnék". Ez az igény a pénzügyi keretek miatt általában gyorsan erodálódik a megértéssel párhuzamosan, de mivel a hatásfok sokakat foglalkoztató kérdés (főként a napelemekkel való ismerkedés elején), így nézzük végig, hogy mennyire, hol és mikor fontos a hatásfok.

Először is: mit jelent a napelem hatásfoka? 

A definíció szerint a hatásfok alatt azt értjük, hogy egységnyi (jellemzően 1m²) felületen a napelem tábla hány Watt energiát képes előállítani. Ezt általában a gyártók 1000 Wattos és derékszögű besugárzás mellett mérik, 25 C fokon. STC, azaz Standard Test Condition-nak nevezik ezt a mérési módot, ez általános szabványnak számít a napelemek között.

Hogy gyakorlatban lássuk a dolgot, nézzünk meg 3 napelem adatalapot, mondjuk a Sharp-tól, náluk van mono és polikristályos és vékonyrétegű napelem is: 

• NU 245W-os mono napelem méretei: 1652 mm x 994 mm, ami 1,642 m². 245W STC teljesítmény osztva a felülettel, százalékosítva: 14,92%-os napelemről van szó.
• ND 230W-os poly napelem méretei ugyanezek (1652x994), de ez egy 230W-os modul. Ennek hatásfokát kiszámolva: ez egy 14%-os napelem.
• NA 128W-os vékonyfilmes napelem méretei: 1409 mm x 1009 mm, ami pedig egy 9%-os napelemnek felel meg. 

Egyébként ezek általánosan jellemző, piacon kapható napelemek többségével összhangban lévő típusok: monokristályos napelemek általában 14-15% körüliek, polikristályos napelemek 13-14%-osak, vékonyrétegű napelemek pedig 6-10% körüliek.

Többet termel a magasabb hatásfokú napelem? 

Nem. A hatásfok azt jelenti, hogy mekkora felületen adja le az adott teljesítményt és termeli meg az évi kWh-t a napelem. Egy 3kW-os napelemes rendszer nagy hatásfokú és kisebb hatásfokú napelemmel is nagyjából ugyanannyit fog termelni évente (természetesen kisebb eltérésekkel a technológiából fakadóan, mely jellemző éghajlatonként változik - de erről majd egy következő posztban - update: íme). A különbség a 3kW-os rendszenél a hatásfok szempontjából, hogy vékonyrétegű napelemnél 24 modulból áll, kristályos esetén 12-13 modulból - azaz nagyobb hatásfokú megoldás kisebb felületet igényel. De kb. ugyanannyit fog termelni mindkét rendszer, bár nagyon eltérő a hatásfokuk.

Mi számít ma nagy hatáfokú napelemnek? 

Itt ketté kell választani a tömegtermelést és a laboratóriumi fejlesztéseket. Ez utóbbiról, és a legalább havonta bejelentett forradalmi áttörésekről és rekordokról már írtunk egy bejegyzést. Itt most szorítkozzunk a tényleg megvásárolható, sorozat-gyártott napelemekre. Az alábbi grafikon összesíti, hogy mik az átlagosan kapható teljesítmények, és a csillag jelöli a laboratóriumi fejlesztések eddigi rekord eredményeit.

Sorozatgyártásban ma a legnagyobb hatásfokú napelemeket a Sunpower és a Sanyo gyártja, 19% körüli moduljai speciális gyártási eljárást igényelnek - ennek megfelelően igencsak drágák. De gyakorlatilag ezek a ma a piacon kapható legjobb hatásfokú napelemek.

Természetesen minden cég fejleszti celláit, hogy egyre jobb hatásfokot érjenek el. Ebben a versenyben kezdenek igen jó eredményt elérni a nagy kínai gyártók is: a Suntech a Pluto-val, a Trina a Quadmax modulokkal, a Yingli pedig a Panda sorozattal már a 16%-os hatásfokoknál tart. És ami még fontosabb: mindezt jóval a Sunpower és Sanyo árai alatt.

Az ár és a hátásfok - és további döntési tényezők

És itt érkezünk el a hatásfok egy fontos pontjára: ahogy a fenti példákban láttuk, a piacon kaphatók 6%-ostól a 19%-os hatásfokú napelemek is. De hogy milyen áron kaphatók, az is fontos kérdésnek számít.

Ha megnézzük, hogy professzionális befektetők milyen napelemekkel építenek erőműveket Európában vagy Amerikában, azt látjuk, hogy a 10-15 éves tapasztalattal rendelkező cégek bizony leggyakrabban vagy átlagos 220-240W-os kristályos, vagy pedig 8-9%-os hatásfokú vékonyrétegű napelemekkel építik erőműveiket. Vajon ők miért nem a legnagyobb hatásfokú napelemeket használják? 

Leginkább azért, mert ezekkel a napelemek a leggyakoribbak a piacon, ezeket gyártják a legnagyobb szériában, ezek ára a legjobb ebből következően a teljesítményhez képest - és ezekkel érhető el a legkedvezőbb rendszerköltség.

Amikor napelemes rendszer kiválasztásáról kell dönteni, akkor számos paramétert kell figyelembe venni: ár, gyártó piacmérete, garancia, modulok minősége, hatásfok és a rögzítési megoldás - hogy csak néhányat említsünk.

Ha kiragadunk csak egy paramétert ezek közül (pl. árat vagy hatásfokot, hogy két ellentétesen mozgó tételt mondjunk), akkor a döntés úgy fog megszületni, hogy számos más tényezőt nem vettünk figyelembe. És mivel áramtermelésről beszélünk, így kiemelkedően fontos az ár kérdése: a nagy hatásfokú napelemek jelentősen drágábbak lehetnek, mint az átlagos, piacon kapható modulok. És így drágábban fogunk áramot is termelni vele.

Természetesen szó sincs arról, hogy a hatásfok nem fontos: mindig az egyedi projekt szerint kell megítélni, hogy ez mennyire fontos tényező a többihez képest.

Például ha 5kW-os napelemes rendszerre van szükség egy családi ház teljes áramellátásához, és a délre néző tető pont egy kisebb felület, akkor itt kiemelten fontos szempont lehet, hogy jobb hatásfokú napelemek kerüljenek fel. De a többi szempontot akkor is figyelembe kell venni, csak más súlyozással.

De egy ellenpéldát is könnyű hozni: ha például egy teljes istálló 30 méteres tetőfelülete néz déli irányba, miközben az áramigényre ugyancsak elég 5kW napelem, akkor például tökéletesen megfelel egy olcsóbb (értsd: kisebb hatásfokú) polikristályos, vagy akár vékonyrétegű napelem is arra a felületre. Ilyenkor a hatásfokot tehát kisebb súlyozással vehetjük szempontul.

Összegezve tehát a hatásfok csak az egyik a számos tényező közül, amit mérlegelni kell a kiválasztás során. Ha "csak magas hatásfokú napelemet" megközelítéssel futunk neki a projektnek, úgy járhatunk, mintha az autószalonban a "csak a legnagyobb teljesítményű autót akarom" mondattal nyitnánk: nem lesz semmi gond azzal a Ferrarival, csak ha munkára akartuk használni és a megtérülés is számít, akkor nem biztos, hogy körültekintően és minden szempontot figyelembe véve döntöttünk.