Napelem piac és technológia - hírek, elemzések

Tegnap ért véget az Intersolar 2011, a világ legnagyobb napelemes kiállítása. Az első összefoglalók és a helyszínen látottak alapján sikeres és bizakodó volt az általános hangulat, az év eleji nem túl biztató hírek ellenére (az olasz és cseh piac visszaesése, a német piac gyengülése miatt).

Visszaesésnek legalábbis látványban semmi jele nem volt: a nagy cégek egész elképesztő méretű standokkal jelentek meg - és még így is nehéz volt elkapni egy-egy kompetens embert, annyi volt az érdeklődő. 2200 cég állított ki 47 országból, köztük néhány magyar cég is (mint a Korax vagy a Greensolar).

Az egyik általános vélekedés a kínaiak egyértelmű dominanciájának elismerése volt (a Trina Solar partiján a fél iparág ott volt, míg a Yingli a kiállításon jelentette be, hogy ő lesz a 2014-es brazil foci VB egy fő szponzora), emellett az indiai napelemes cégek növekedése is közvárakozás: sokan beszéltek az ő várható emelkedésükről, ők pedig az egyre nagyobb arányú automatizálásról.

Másik fontos téma a villamosenergia tárolása volt: több kiállító is energiacellákkal jelent meg, és bár több éve ismert felvetés a szakmai körökben, hogy legalább kiegyenlítő megoldásokra lesz szükség, most kezdett ez a felszínen és megoldások formájában is megjelenni (hamarosan egy teljes bejegyzésben foglalkozunk majd ezzel a témakörrel).

Szakmai újdonságok közül az idei Intersolar díjakat 3 cég kapta: a SuMeWa|SYSTEM saját erőforrással tud nagyon olcsón vizet fertőtleníteni a fejlődő országokban; a Belectric Drive, ami új töltési rendszert mutatott be az elektromos autók részére; és az Aluminium Féron, akik igazán új napelem lamináló hátlapot mutattak be a kiállításon.

Az általános hangulat igen pozitív volt a kiállításon, 2011-re jók a várakozások minden szereplő szerint - bár sokan hozzátették, hogy 2012 nehéz év lehet. De ezt majd jövőre könnyebb lesz megítélni.

Előző, inverterek hazai helyzetéről szóló cikkünkben már céloztunk rá, hogy folyamatban van legalább egy vezető invertergyártó hazai rendszerengedélye is - ez kell eredetileg a hazai hálózatokra való csatlakoztatáshoz.

Egy nagyon friss és a hazai napelemes piacot igen meghatározó hírkiegészítés ezzel kapcsolatban: a hét vége óta az osztrák Fronius invertereinek is elkészültek a hazai rendszerengedélyei a TÜV MEEI által.

Egészen pontosan az alábbi Fronius típusok szerelhetők tehát hivatalosan is Magyarországon:

Fronius IG TL 3.0
Fronius IG TL 3.6
Fronius IG TL 4.0
Fronius IG TL 4.6
Fronius IG TL 5.0
Fronius IG Plus 30V-1
Fronius IG Plus 35V-1
Fronius IG Plus 50V-1
Fronius IG Plus 70 V-2/V-1
Fronius IG Plus 100 V-2/V-1
Fronius IG Plus 120 V-3
Fronius IG Plus 150 V-3
Fronius CL 36.0
Fronius CL 48.0
Fronius CL 60.0

A Fronius termékei közül a legrégebbi, IG sorozat tagjai nem kerültek hazai minősítésre (ezek még alacsony hatásfokú, transzformátoros inverter típusok egyébként).

Az engedélyek itt tölthetők le: 

• http://napelem.net/Fronius_inverter/SE_CER_Conformity_IEC_Safety_Standards_Fronius_IG_TL_EN.PDF
• http://napelem.net/Fronius_inverter/SE_CER_Conformity_IEC_Safety_Standards_Fronius_IG_Plus_30_V-1_-_150_V-3_EN.PDF
• http://napelem.net/Fronius_inverter/SE_CER_Conformity_IEC_Safety_Standards_Fronius_CL_EN.PDF
• http://napelem.net/Fronius_inverter/SE_CER_Conformity_EN_EMC_Standards_Fronius_IG_TL_EN.PDF
• http://napelem.net/Fronius_inverter/SE_CER_Conformity_EN_EMC_Standards_Fronius_IG_Plus_30_V-1_-_150_V-3_EN.PDF
• http://napelem.net/Fronius_inverter/SE_CER_Conformity_EN_EMC_Standards_Fronius_CL_EN.PDF

Korábban már írtunk az inverterekről egy részletesebb cikket, és még a fejlődés kezdetén álló mikroinverterekről is volt már szó. Egy aktuális hazai változás miatt azonban ismét érdemes visszatérni, hogy mi a helyzet a napelemes rendszerek szívének tartott inverterekkel itthon és a világban.

Nézzük először a piaci kínálatot a világban: a Photon Magazine 2011. áprilisi számában közölt egy összesítést az inverterekről, ahol 90 gyártó többi mint 1800 inverter típusát soroltak fel.

Mind a gyártók, mind a kínált termékeik száma növekedett (75%-kal), jelentősen megugrott az ázsiai gyártók száma, és kínálatuk is bővült. A tavalyi évben látott szűk keresztmetszeteknek nyoma sincs, a kínálat kielégítő és az alkatrészek ellátásában sem látható a tavalyi gondokat okozó hiány. Az árak gyakorlatilag nem változtak a tavalyi szintekhez képest, de a kínálat (és a raktárkészletek) növekedésével néhány százalékos csökkenés még az idén borítékolható.

Egyelőre azonban marad az európai (és főként német) inverter gyártók dominanciája: az SMA továbbra is a legnagyobb gyártó, a Kaco, Fronius és Power-One még mindig messze van, hogy beérje. Az IMS Research elemzése szerint a legnagyobb növekedést tavaly a Power-One érte el, de a Siemens és az Advanced Energy növekedése is jelentős volt. Az inverterek piacán jelenleg nem várnak megugró növekedést az elemzők, 2013-ig inkább konszolidáció várható.

Ami a hazai helyzetet illeti: a sokéves állóvíz után itthon is megbolydult a piac. 2011. tavaszáig Magyarországon nagyrészt SMA inverterek kerültek felszerelésre napelemes rendszerekhez - bár pontos kimutatás nincs a hazai inverterek arányáról, de az SMA részesedéséről egy 90%-os arány óvatos becslésnek számít szakmai körökben.

Ami változást hozott, hogy néhány hete a Démász weboldalán közzétette, hogy mostantól csak SIAC Soleil invertereket engedélyezi hálózatára, mert csak ők rendelkeznek a hazai TÜV-MEEI minősítésekkel tudomásuk szerint (a fenti linken elérhető leírás változhat a jövőben, így itt egy PDF verzió a 2011. május 8-i tájékoztatásról).

Piaci pletykák szerint az SMA korábban nem csinálta végig a MEEI összes tesztjét, csak honosítva lettek a német vizsgálatok - de mivel a legnagyobb és nagyon megbízható gyártónak számít a cég, így az áramszolgáltatók se nagyon feszegették ezt a kérdést.

Hogy idén ki és miért vette elő az SMA inverterek TÜV-MEEI engedélyének kérdését azt nem tudjuk, de kétségtelenül érzékeny pontra tapintott, és elsőként az EDF-Démász jelentette be, hogy nem engedélyez SMA invertereket, amíg nem látja a teljes tanúsítási igazolásokat. A másik két áramszolgáltató (az EON és az ELMÜ-Émász) egyelőre nem reagált hivatalosan.

További fejlemény, hogy nem hivatalos hírek szerint a fenti nagy nemzetközi gyártók közül több is dolgozik már a TÜV-MEEI hazai minősítésén. Azaz hamarosan az a helyzet állhat elő itthon, hogy az eddigi abszolút domináns SMA részesedése jelentősen visszaeshet, miközben itthon csak elvétve installált gyártók invertereivel épülnek majd ki a rendszerek.

Összegezve tehát mind nálunk, mind a világban bővült/bővül az inverter kínálat, ami általában a nagyobb verseny miatt az árak csökkenésével is együtt szokott járni. És bár a hazai napelemes piac túl pici, hogy világpiaci árakra hasson, azonban több gyártó többféle típusa legalább változatosságot hozhat a hazai helyzetbe - mind technikai megoldásokban, mind árazásukban is.

Ma már több száz gyártó több ezer napeleme kapható a piacon - s nem könnyű eligazodni közöttük. Időről időre különböző kiadványok és minőségbiztosításai intézmények korábban is készítettek összehasonlító teszteket modulokról (pl. egyikről mi is írtunk már). A német TÜV tanúsító intézet pedig eddig is vizsgálta, hogy a napelemek megfelelnek-e az európai minőségi, fizikai és villamossági szabványoknak.

A Solarpraxis AG és a TÜV Rheinland új közös vállalkozása egy új összehasonlító teszt, a PV+Test, aminek első eredményei most kerültek publikálásra.

A teszt alapjait 2009-ben kezdték kidolgozni, amikor a PV szakmában elismert 35 szakemberrel egy szimpóziumon keretében áttekintették, hogy milyen vizsgálatok és változók alapján lehetne a szakmának is elfogadható módon összehasonlítani a napelemeket.

Mindennek a célja mindvégig az volt, hogy az átlag vásárló is tájékozódni tudjon a minőségről egy független, de megbízhatónak tartott forrásból - és meg tudjon bizonyosodni, hogy a napelemek valóban még a 19. év után is hozzák majd azokat a teljesítményeket, amiket a gyártó megígért.

A teszt során nem csak a napelemek leadott teljesítményét vizsgálták, hanem villamossági biztonságot, cellaminőséget, hosszú idejű klíma és mechanikai terhelés utáni öregedést, dokumentációt és a villamossági és fizikai kidolgozást is. A tesztben számos változót hosszabban és nagyobb terheléssel is vizsgáltak, mint azt pl. az IEC szabványok előírják.

Ezt a szakma egyébként régóta igényelte: ugyanis a ma ismert napelemes szabványokat (pl. EN IEC 61215 és EN IEC 61730) a kínai olcsóbb gyártók nagy része is teljesíteni tudja, így igazán ezek alapján nehéz különbséget tenni a jó és gyengébb minőségű modulok között. Ahogy a TÜV Rheinland megújuló energiákért felelős vezetője megjegyezte: "Mi már láttunk olyan napelemeket, amik teljesítményük 30%-át elvesztette már 3 év után. És rendelkeztek az IEC szabványok tanúsítványaival".

Fontos volt a tesztnél még az önkéntes alap is: a gyártók, akik vállalják a tesztet olyan szerződést írtak alá, hogy vállalják a teszt költségeit, bármi is legyen az eredménye - tehát akkor is fizetniük kell, ha nem kapnak jó eredményt. De a gyártóknak lehetőségük volt arra, hogy nem járulnak hozzá az eredmény publikálásához - ezzel két cég élt is.

Az első és nemrég közölt tesztben 8 napelemet vizsgáltak, és ebből 6 cég járult hozzá, hogy nyilvánosságra kerüljenek az eredmények. Az eredmények röviden összefoglalva (egyetlen modul se kapott kiváló+ minősítést): 

1. KIVÁLÓ (-) Schott Solar Poly 290
2. KIVÁLÓ (-) Sharp NU-180E1
3. JÓ (+) Mitsubishi Electric PV-TD185MF5
4. JÓ (+)Conergy PowerPlus 225P
5. JÓ Sovello SV-X-195-fa1
6. JÓ (-) Perfect Solar PS230-6P-TOP

A teljes lista angolul és részleteiben: 

Illetve itt olvasható még (és letölthető PDF formátumban), ha a fenti kép nem lenne olvasható megfelelően.

Már folynak tesztek további napelemekkel, így a jövőben várhatóan még lesznek eredmények - igyekszünk majd beszámolni ezekről is.

A fukushimai baleset miatt újra előkerült az atomerőművek kérdése Európában: míg az utóbbi években sokan már-már az atomenergia reneszánszára számítottak, a japán katasztrófa és a sugárzás miatti kitelepítések miatt gyorsnak tűnik a hátraarc. A német kormány azonnal felülvizsgáltatta erőműveit, leállíttatta a életkor hosszabbítást. Nem sokkal később pedig Merkel ki is jelentette, hogy bár fokozatos lesz az átállás, de az atom után megújuló energiáknak kell jönnie.

Mindezt pár éve még kivitelezhetetlennek mondták az energetikai szakemberek, de ma már nem tűnik lehetetlennek a németek szerint, hogy 2020-ra áramigényük 47%-át fedezzék megújuló energiából - és ez elsősorban nap és szél a villamosenergia esetén. Ennek természetesen komoly hatása lesz a hagyományos áramtermelésre, és ilyenkor felmerül a kérdés, hogy miként fogja mindez befolyásolni a villamosenergia árát? 

Jelenleg még nagyon kicsi a megújuló energiák aránya az áramtermelésben, nálunk mérhetetlenül kicsi, de még a piacvezető Németországban is a napelemek az összes áram 3%-át termelik meg. Ez nagyon kis arány, ami komolyan nem befolyásolhatja az áram árát, gondolhatnánk.

A számok alapján azonban ez nem így van: ha megnézzük a német áramtőzsde, az EEX árainak változását az elmúlt években, akkor azt láthatjuk, hogy nyáron 2008-ban még jelentősen megugró fogyasztás miatt drága volt az áram (barna vonal), míg 2009 és 2010-ben (szürke és kék vonal) már eltűnni látszanak a napi csúcsok.

Ennek oka pedig az elemzők szerint egyértelműen a napelemek hatására vezethető vissza: a déli órákban csúcsra járó napelemes áramtermelés kiegyenlíti a hagyományosan megugró nap közepi áramszükségletet. Sőt, ha közben a szél is erősen fúj, volt példa már az árak süllyedésére is.

És a jövőben ez egyre gyakoribb lesz, azaz csökkeni fog az áramtőzsdéken az áram ára: hiszen a napelemekhez és szélerőművekhez nem kell további üzemanyagot vásárolni, így "elbírják" az alacsonyabb piaci árakat. Azaz minél több napelem és szélerőmű kerül beüzemelésre, annál alacsonyabb lehet az áram ára a tőzsdén.

Ez alapvetően jó hír lehetne a fogyasztóknak - rossz hír azonban a hagyományos erőművek üzemeltetőinek. A német gázüzemű erőművek (drágán üzemeltethető, de gyorsan reagáló erőművek) árait már kiszorította a napenergia, és a következő években az alaperőművek árával is versenyre kellhet. A szénüzemű erőműveknek például ez azt jelenti, hogy figyelniük kell, mikor süt a nap: mert akkor csak olcsóbban (talán üzemeltetési költségek alatt) tudják eladni majd az áramot.

Nem véletlen, hogy a hagyományos erőművek üzemeltetői igyekeznek lobbizni a megújuló energiák megállíthatatlannak tűnő terjedése ellen (és ne feledjük, hogy a világ legnagyobb és legtőkeerősebb cégeiről van szó). A legáltalánosabb támadási pont az általános EU támogatási forma, a betáplálási támogatás (feed-in tariff, vagy FiT) jellegéből fakad: fix és általában a piacinál magasabb áron történő, garantált idejű visszavásárlási ár költsége be van építve a fogyasztói áram árába. Ha sok a megújuló, akkor az növeli az árat - mondják az energetikai óriások, vagy érvel helyettük ugyanígy egy-egy politikus szerte Európában.

De akkor most nőni fog az áram ára a betáplálási támogatás miatt, vagy csökkenni fog, mert lenyomja az azonnali piacon a kWh árakat? Nézzük meg a már előrehaladottabb országokban a példákat: ahol van FiT támogatás, ott rövid távon valóban emeli az árakat, általában 2-5%-kal. Hosszú távon azonban csökkenteni is tudja az áram árát a piacon, ami előbb-utóbb visszaköszönhet az árak csökkenésében. Ehhez azonban nagyobb arányoknál biztosan megoldást kell keresni majd a kiegyenlített áramtermelésre megújulóknál is. Ez pedig a hálózati költségeket emelheti - miközben az előállított áram ára csökkenhet.

A kérdés nem egyszerűen megválaszolható tehát, de azért érteni kell a csak áramdrágítással és hálózati összeomlással fenyegető szólamok hátterét is. Ahogy egyre olcsóbban termelhető áram nappal és széllel, és nem kell majd támogatás, úgy az árakat nemhogy emelni, de csökkenteni is tudja majd a napelem és a szél.

Márpedig a napelemek és szél által termelt áram itt van, és egyre növekvő szerepe lesz: a Barclays elemzői szerint a következő évtizedben világszerte elterjed és általánossá válik a megújuló alapú villamosenergia termelés, majd a 2020-as években pedig meghatározó, sok helyen elsődleges forrássá válnak. Erre kell felkészülni, mind árképzésben, mint a hálózatok üzemeltetésében.

Ez egy komoly konfliktus lesz a nagy szén- és atomerőművek tulajdonosai, és a megújuló energiát üzembe helyezők között. A két energiatermelési mód hosszú távon nem biztos, hogy meg tud maradni egymás mellett. A németek a jelek szerint döntöttek, de amíg a áramtárolásra nincs gazdaságos megoldás (amit a nap és szél egyenetlensége miatt szükséges), addig például gyorsan reagáló kiegyenlítésre biztosan szükség lesz. Márpedig a mostani helyzet először pont ezeket, a gázzal működő kiegyenlítőket teszi gazdaságtalanná. Végiggondolt stratégiákra és komoly hálózati fejlesztésekre lesz szükség a következő években - és bár még nem tartunk itt (főleg nem Magyarországon), de már csak pár év van ennek kitalálására.

Nemrég néztük meg, hogy milyen volt 2010. a napelemes piacon és hogy mik az előrejelzések 2011-re. Látszott, hogy továbbra is Európában telepítik majd a legtöbb napelemet, de lassan Ázsia és Észak-Amerika is kezd felzárkózni.

Ha hosszabb távra próbálunk kitekinteni, és globálisan próbáljuk felmérni a napelemek lehetőségét, akkor azonban egy furcsa ellentmondásra figyelhetünk fel: pont azok az országokban nem terjed ma még a napelemes használat, ahol igazán sokat süt a nap. Ráadásul ugyanott milliók vannak áram nélkül. Eközben a legtöbb ma telepített napelem a kevésbé napos, északi országokban található. Mert globálisan nézve még Spanyolország is északinak tekinthető: nézzük csak meg ezt a térképet, ahol az Egyenlítőtől 35-35 fokon belüli országok lettek kiemelve:

A napelem északi elterjedésének oka természetesen elsősorban gazdasági, másodsorban a villamoshálózat kiépítettségével (vagy egyáltalán meglétével) magyarázható. Azonban ha a napelemek potenciális lehetőségeit nézzük hosszú távon, akkor nyilvánvalóan vizsgálni kell a legnaposabb régiókat is.

Az EPIA, a nemzetközi napelem ipari szövetség nemrég tett közzé egy tanulmányt (Unlocking the Sunbelt Potential of Photovoltaics), ami pontosan ezt a lehetőséget vizsgálta: az északi és déli 35. szélességi fok közötti napelemes potenciált mérték fel, nem csak napsütés, hanem gazdasági ésszerűség és kivitelezhetőségi, teljesítési lehetőségek szempontjából is.

A tanulmány szerint közép és hosszú távon a legnagyobb potenciál Kínában, Indiában, Brazíliában és Szaúd-Arábiában van. Fontos szerepet fog játszani a napelem 2020. után még Mexikó, Ausztrália, Törökország és Dél-Afrika áramellátásában is. A fenti térképen sötétebb narancssárgával azt a 15 országot jelölték, ahol legvalószínűbb a napelemek komolyabb térnyerése.

De azt a tanulmány is hozzáteszi, hogy ez nem pár nap alatt fog megtörténni: bár nincs jelentős alapanyagi, ipari vagy környezeti határa a napelemek fejlődésének, mégsem valószínű, hogy ezekben az országokban a következő néhány évben elérhetik az európai napelemes piachoz hasonló méreteket. A legvalószínűbb, hogy India és Kína kettőse tudja csak megközelíteni az itteni számokat: ez a két ország 2020-ra az összes 35-35 fok közötti ország napelem kapacitásának felét adhatja.

Az elemzés szerint 2020 után gyorsulhat fel a fejlődés a napsütéses üvezetben: ez pedig nem csak az iparági szereplőknek lehet kívánatos, de környezeti szempontból is. Az IEA (Nemzetközi Energia Ügynökség) szerint a következő 20 évben 80%-kal fog nőni a világ villamos áram igénye. Ha Dél-Amerika  gazdasági fejlődése a válság előtti szintre áll vissza, miközben Ázsia már amúgy is a legnagyobb energiafogyasztóvá vált, és Afrika is (bár lassan) egyre több áramot igényel, akkor rohamos mértékben fog fogyni a kőolaj és földgáz. És nem minden országban lesz megoldható, hogy 10-15 év alatt felépülő atom- vagy vízerőművekből szolgálják ki a növekvő igényt. És ami még nagyon fontos: ezen a területen él a világ népességének háromnegyede, közel 5 milliárd ember.

Ez az áramszükséglet és a napsütötte adottságok, és a napelemek várható további árcsökkenése miatt a tanulmány a napsütötte 35 fokok közötti területeken 2020-ra három forgatókönyvet fogalmazott meg: az óvatosabb (minden támogatást nélkülöző, nem túl kedvező piaci folyamatokat feltételező) változat szerint 61 GW, az optimista változat szerint akár 261 GW is lehet a napos országokban telepített napelemek összteljesítménye. 2030-ra gyorsulhat fel igazán a fejlődés, a tanulmány becslése szerint 257 és 1130 GW között lehet addigra az összkapacitás. Összehasonlításul: jelenleg a világ messze legnagyobb napelemes piacán, a tavaly minden várakozást felülmúlt Németországban 18 GW-ot telepítettek eddig összesen.

Természetesen nem csak a napelemek segíthetnek a fejlődő országok áramellátásán, hanem más energiaforrások is, pl. a szél, víz, atomenergia. De egyre nő a napelemek gyakorlati jelentősége, pl. tavaly először meghaladta a szélenergia telepítések összmennyiségét Európában. És miközben az eddigi előrejelzések rendre alábecsülték a napelem fejlődését (másként fogalmazva: az optimista forgatókönyveket is felülmúlták a piaci növekedések), így a lehetőségek óriásiak, ha valóban oda telepítenek majd sok napelemet, ahol sokat is süt a nap. 

A napelemek kulcsfontosságú eleme a fényt elektromos árammá alakító cella, melynek különböző technológiáiról szól blogunk számos bejegyzése. Ahhoz, hogy a cellák minél hosszabb ideig végezhessék dolgukat, meg kell őket óvni a természet viszontagságaitól. Ezt a fényáteresztő előlap, a hátlap, illetve ezeknek a köztük lévő cellákkal történő „össze-laminálása” (összeragasztása) biztosítja. (A kémiai elnevezések esetleges magyar nyelvhelyességi hibáiért előre is elnézést kérünk.)

Az előlap speciális üveg (lásd korábbi blogbejegyzésünket erről itt). A vékonyrétegű napelemek hátlapja általában ugyancsak ilyen üveg, de a CIGS és CIS , illetve az aSi és mikromorf vékonyrétegű napelemeknél is terjedőben vannak a kristályos moduloknál használatoshoz hasonló műanyag hátlapok, melyek ekkor alumínium keretet is kapnak.

A hátlapok (backsheets) a tartósság szempontjából kulcsfontossággal bírnak. Ezek általában 3-4 rétegű összesen 150-500 mikrométer vastagságú szendvicslemezek. A szendvicslemezek döntő többsége alapvetően két alapanyagtípusból épül fel. Egyik a műanyag palackok alapanyaga a mindenki által jól ismert PET (polietilén-tereftalát), mely egy minden hátlapban megtalálható réteg, ez biztosítja a villamos szigetelést és a szilárdságot. A másik egyelőre kihagyhatatlannak tűnő anyag egy fluoropolimer réteg, ami az UV állóságot és a hidrolízis (víz hatására történő bomlás) elleni ellenállást biztosítja ami mindamellett, hogy tartós anyag magas fokú tűzállósággal bír. Ez utóbbi réteg  szinte egyeduralkodó terméke egészen mostanáig a DuPont által gyártott Tedlar márkanévre hallgató polivinil-fluoridja volt (PVF). A hatalmas PV piaci növekedést azonban nem tudta a DuPont  gyártókapacítása azonnal lekövetni, így vegyipari versenytársainak hasonló termékeivel szemben kezd teret veszíteni, bár még ma is a hátlapok kb. fele ezt a jól bevált réteget kombinálja valamivel.

A kristályos modulok hátlapjainak tipikus felépítése ma a PVF/PET/PVF szendvics, míg pl. a CIS és CIGS moduloknál kihagyhatatlan egy további réz, vagy alumínium réteg ami a vízpárával szembeni érzékenyebb technológiának biztosít még egy védővonalat. A sok fejlődési irány közül az egyik a hagyományos vonalat viszi tovább, azaz a Tedlarhoz (PVF) hasonló flouropolimer réteg fejlesztése és használata a szendvicsen belül (pl. Arkema által gyártott Kynar). Egy másik irány a fluoropolimerek kihagyását és helyettesítését helyezi középpontba pl.  PE (polietilén), PA (polianalin) réteggel, vagy más saját fejlesztéssel (pl. Madico által gyártott Protekt réteg). Végül a jövőbe mutató még a piacképesség határán egyensúlyozó fejlesztések közé tartoznak a polikarbonátok (plexi) a Bayer fejlesztésében, vagy a BioSolar biopolimer hátlapja, mely ricinus magból készül.

A napelemek mozgó alkatrész híján nem igazán tudnak elromlani. A legvalószínűbb meghibásodási lehetőség az a cellákat összekötő forrasztások, vagy a laminálás elfáradása lehet. A lamináló fóliák (encapsulation foils) a hátlapra és az előlapra kerülnek, így közrefogják a cellákat és összeköttetéseiket. A félkész modul így kerül a laminálógépbe, ahol magas hőfokon (60-150 °C) hosszú percekig (akár fél órán át is) összepréselik, a laminálás így összeragasztja a különböző rétegeket.

A lamináló fóliák döntő többsége ugyancsak polimerekből épül fel, legfontosabb elvárás velük szemben, hogy kiíváló ragasztóhatásuk legyen, magas fényáteresztő képességgel rendelkezzenek, alacsony legyen az ún. UV cut-off szintjük (az ez alatti fényhullámokat már nem engedik át), külső behatások ellen (leginkább vízpára) hosszú ideig védjenek és természetesen tűzálló legyen.

Ahogy a hátlapoknál a fluoropolimerek és a PET, az üveg-műanyag modulok laminálófóliáinál az EVA (etilén vinyl acetát) az üveg-üveg moduloknál pedig a PVB (polivinyl butirál) a szinte egyeduralkodó anyag, bár EVA-t használnak néha aSi-nál is. Az EVA-n belül a normál, gyors és ultra-gyors kötésű verziók amik jelenleg a főbb választási lehetőségeket jelentik. Értelemszerűen minél gyorsabb a kötés annál gyorsabb a termelés, jobb a gépkihasználtság, alacsonyabb a gyártási költség, tehát a fő fejlődési irányok egyike a minél rövidebb kötési idő elérése.

Az üveg-üveg moduloknál főként használatos PVB a biztonsági üvegek piacáról került a PV iparba és annak érthetően jó tulajdonságai miatt állja meg itt is a helyét. Az fejlesztők folyamatosan keresik az új anyagokat, így viszonylag sok új jelölt van az EVA és a PVB kiszorítására, de még mindnek bizonyítania kell. Ilyen pl. a TPU (termoplasztik poliuretán), mely folytonos laminálást tesz lehetővé, bár ennek hatékony kihasználásához óriási kapacitás átállítására lenne szükség. A viszonylag drága inonomerekkel a teljesen automatizált rendszerek tudnak gyorsabban működni annak szilárd természete miatt, ráadásul a PVB-nél sokkal jobb vízállósági paraméterekkel is rendelkezik.

A legújabb irányt a szilikonok (folyékony, vagy szilárd) és a poliolefinek képviselik. Előbbiek az átlagos 90-92%-nál néhány %-kal jobb fényáteresztő képességük mellett tökéletesen UV állók, utóbbiak pedig 10-szer jobb vízállósággal bírnak, mint az EVA.

A különböző termékek tulajdonságai közt a lényegi különbségek a szakítószilárdság, törésállóság, ragaszthatóság, vízállóság, elektromos feszültségállóság, fényáteresztés, rugalmasság, tartósság stb. lletve gyártási tulajdonságok, mint pl. méret, felhasználhatóság ideje, szállítási határidők, stb… között és természetesen az árak között vannak. A minőséget és élettartamot előtérbe helyező modulgyártók értelemszerűen áldoznak a fenti követelmények minél magasabb színvonalú teljesítésére, a költséget mindenek elé helyező gyártók pedig kevésbé. Jó példa erre, hogy a hátlap gyártók kínálatában megjelentek a kétrétegű hátlapok. August Krempel az egyik gyártó névadó tulajdonosa ugyanakkor megjegyezte, hogy bár van ilyen a kínálatában, ajánlani inkább 3 rétegűt ajánl. Nem tartja célszerűnek a teljes modulköltség 3-4%-át kitevő hátlapon való spórolást. Ezek szerint erre is van példa.

Mindezek számunkra a napelem modulok minőségében és árában csapódnak le. A hátlap és laminálófólia gyártók ügyfelei a napelem összeszerelő/gyártó cégek. Ma körülbelül 20 cég gyárt hátlapokat, összesen kb. 100 különböző típus elérhető. Ugyancsak kb. 20 cég gyárt kb. 50 különböző típusú lamináló anyagot. Ha ehhez hozzávesszük, hogy kb. 180 különböző típusú laminálógép elérhető a PV szektor számára akkor a néhány száz modulgyártó egy-két ezer modultípusát csak ezen két alkotóelem alapján is szinte végtelen kombinációból állíthatja össze.

Érdekesség, hogy míg a legyártott modulok több, mint felét Kínában szerelik össze, addig a felhasznált alapanyagok gyártói közt szinte kizárólag nagy múltú európai, japán és amerikai vegyipari cégek vannak egy-egy kisebb kínai, taiwani kivételtől eltekintve. Ezen fejlett piacokra jóval nehezebb betörni, mint az éppen feltörekvőben lévő, magasabb arányú emberi munkát igénylő napelem gyártó/összeszerelő piacra a kínai cégeknek.

A modulgyártók általában bizalmas információként kezelik és adatlapjaikon nem szerepeltetik a felhasznált alapanyagok típusait. A felhasználó ha biztos akar lenni a dolgában és tényleg hosszú távra tervez, a legjobban akkor dönt, ha olyan megbízhatónak tartott gyártó modulját vásárolja meg akiről feltételezhető, hogy a fenti szinte végtelen számú alapanyag-kombinációból lelkiismeretes mérnökei megbízható napelemet raknak össze, mindezt persze nem elérhetetlen áron.

2010-ben ismét jelentősen tudott növekedni a világ napelemes piaca. De mielőtt ránéznénk az összegzésre a jövő évi előrejelzésekre, mindig érdekes visszanézni, hogy mit jósoltak tavaly a piackutató cégek, és mennyire tudtak pontosan becsülni.

Tavaly ilyenkor a Solarbuzz-t idéztük, és ők 7-8 GW összes telepített kapacitást prognosztizáltak 2010-re (összehasonlításul: 6,37 GW volt 2009-ben). Az iSupply 2009. végi előrejelzése hasonlóan moderált növekedést jósolt. Az európai napelemes szövetség, az EPIA már kicsit nagyobb számokat tippelt, mérsékelt növekedésben 8,2 GW-ot, jó támogatási környezetben 12,7 GW közötti összes installált kapacitás becsült - igaz, ezt már 2010. áprilisában, azaz az első negyedévi adatok ismeretében.

Aztán már a nyár folyamán látszott, hogy a valóság messze meg fogja haladni ezeket a számokat. Júniusban a Solarbuzz 15GW-ra módosította előlejelzését, amit most év végén 16,3 GW-ra javítottak. Azaz a tavalyi évhez képest 155%-kal nőtt a világon telepített napelemek összteljesítménye.

Az óriási növekedésnek több oka is volt: 

1. 2010-ben a világgazdaság kezdett újra magához térni a válság után, fejlettebb piacokon a bankok újra finanszírozni kezdték a biztos és kiszámítható befektetésnek számító napelemes erőműveket - főként Németországban, ahol ebben van is gyakorlatuk.
2. 2009-ben nem tudták értékesíteni az összes legyártott napelemet, így év elején a gyártók nagy része jelentősen csökkentette árait, ami a fix visszavásárlási árak mellett lakossági szinten is vonzó befektetés lett Európa nagy részén (persze itt nem a magyar piacról beszélünk, az alig mérhető).
3. a kínai gyártók tovább tudtak erősödni, már a világpiac 2/3-át ők adják, és ők jellemzően alacsonyabb áraikkal egyre több helyen tudják értékesíteni napelemeiket, új piacok nyíltak Ázsiában és Amerikában.
4. némelyik ország (pl. csehek) késve reagáltak a napelemek árcsökkenésére (ami nagyon nagy hiba volt - bővebben egyik köv. bejegyzésben), és magasan hagyott visszavásárlási árak más országokból is jelentős befektetéseket vonzottak be.

A világ napelemes piacának nagy része Európa volt, és ez az előrejelzések szerint 2011-re is így marad. Azonban minden előrejelzés megemlíti, hogy egyre fontosabbá válnak majd más földrészek is: míg Európa alig nő jövőre, Ázsia és Amerika az ideihez hasonló növekedést mutathat.

Az idei növekedést mindenesetre nem valószínű, hogy sikerül megismételni: az IMS research 19 GW-ra, az iSupply 19,3 GW-ra, a Solarbuzz 20,3 GW-ra becsli a teljes világpiacon eladott napelemek mennyiségét 2011-re. Azaz nagyjából 25%-os bővülést vár a legtöbb előrejelzés jövőre. A legnagyobb növekedést a nagyméretű napelemes erőművek területén várják az elemzők, itt akár 100% feletti is lehet a bővülés.

Az előrejelzések alapján tehát moderált, de stabil növekedés várható. A napelemes piac még fiatal piacnak számít, gyorsan változik a helyzet, ráadásul a támogatási rendszerek ezt még inkább befolyásohatják - ezért is nehéz az előrejelzés. Mindenesetre feltűnő, hogy nagyjából 5 éve, mióta követem az előrejelzéseket, mindig alábecsülték (még 2009-re is), hogy mennyivel tud még növekedni a piac. Jövőre meglátjuk, hogy az idei becslések mennyire voltak pontosak.

Az előző bejegyzésben amellett érveltünk, hogy az igazi áttörés a napelemek területén nem egy-egy technológiai fejlesztésben jöhet el, hanem az átalakulás szép csendben, a gyártási és végfelhasználói árak csökkenéséből eredhet.

Tulajdonképpen akár így, akár úgy, de egyre kevésbé kétséges, hogy a megújuló energiák és ezek részeként a napelemek jelentősen átalakíthatják a villamos energia megtermelésének és elosztásának piacát. Ami ma a világ egyik legnagyobb iparága: az  országonként stratégiailag kezelt, néha földrészeken átnyúló energetikai és olajvállalatok, vagy az óriási áramszolgáltatók a világ legerősebb vállalatainak számítanak. De hogyan fogja befolyásolni a megújuló energia elterjedése pl. a nagyerőművek világát? 

Idén nyáron több tanulmányban is vizsálták a hagyományos erőművek beruházási költségeit és vetették össze azzal, ha ugyanazt az összeget megújuló vagy napenergiára költenék.

Az egyik amerikai tanulmányban például például egy tervezett nukleáris erőmű milliárdos költségeit hasonlították össze napelemes erőművek támogatási költségeivel. "Történelmi fordulópontnak" nevezték, hogy már a 2010-es költségszinteken is versenyképes lehet a napelemes áramtermelés bizonyos helyeken, hosszú távon pedig nagyon sok országban hasonlóan alakulhat a helyzet. Ez például nálunk is érdekes lehet a tervezett paksi bővítés kapcsán.

Egy másik, egészen friss német tanulmány a szénerőművek által megtermelt áram árát vetette össze a napelemekkel megtermelt villamos energia árával, és arra jutott, hogy 5-8 éven belül versenyképes lehet.

Természetesen óvatosan és a maga helyén kell kezelni az ilyen tanulmányokat, raádásul ezek csak kiragadott példák, vethető fel jogosan. De ezek a felvetések azóta továbbgyűrőztek, és a jelek szerint a politikai döntéshozók és maguk az erőművek gazdái is foglalkozni kezdtek a kérdéssel.

Amerikában további tanulmányok készültek, és ennek eredményeként kormányzati szintre emelkedett a kérdés: augusztus végén Joe Biden alelnök mutatta be azt a kormányzati tanulmányt, mely szerint 2015-re az USA több részén versenyképes lesz a napelemes áramtermelés a hagyományos erőművi ellátással (és válhat valóra a "grid-parity", azaz a hálózati áregyenlőség) és kiemelten támogatott területként kívánják kezelni a napenergiát.

Az EPIA (nemzetközi napelemes szövetség) októberi tanulmánya szerint 2030-ra az Egyenlítő környéki szegény országokban is meghatározó szerephez juthatnak a napelemek, és az áramtermelés jelentős részét adhatják.

A német szaklapok szerint pedig ha a napelemek felhasználása a mostani ütemben nő, azok akár a meglévő  erőműveket veszteségessé tehetik, hosszú távon pedig az új beruházásokat veszélyeztethetik a gáz és szénerőművek területén és jelethetnek komoly kihívást az energetikai ágazatnak, főként a fogyasztási csúcsidőben. 

Kína pedig csak szépen és csendben minden országot lehagyott a megújuló energiákba fektetett pénztömegek tekintetében.

Összességében tehát minden vezető gazdasági hatalom jelentős összegeket fektet a megújuló energiák és ezen belül is a napenergia fejlesztésére, és idei lépéseik alapján úgy tűnik, hogy hosszú távon számolnak úgy a megújuló energiákkal, hogy azok a hagyományos erőművek gazdaságos alternatívái lehetnek.

És mit szólnak ehhez az áramszolgáltatók?

Aki járt már itthon energetikai konferencián, az hallhatta, hogy a hazai nagy áramszolgáltatók képviselői sokszor még lekicsinylő félmosollyal legyintenek a megújuló energiával kapcsolatos felvetésekre. Végülis igazuk van, hiszen ma valóban nagyon kicsi az itthoni megújuló aránya (annak is kb. 60%-a elégetett tüzifa biomassza), még a keleti EU országokkal összehasonlítva is alacsony. 

De várhatóan nem lesz mindig így és változni fog a hazai áramszolgáltatók hozzáállása. A jövőben persze nem láthatunk, de mindig tanulságos megnézni, hogy miként alakult az áramszolgáltatók viszonya a megújuló energiákkal a nálunk ebben előhaladottabb országokban.

Németországban például a 90-es évek végén, mikor a nap- és szélenergia támogatása elindult, az ottani áramszolgáltatók keményen lobbiztak a hálózatukat egyenletlenül terhelő betáplálás ellen. Hogy nem fogja bírni a hálózat, hogy néha fúj, néha nem fúj a szél és a napelemek esetén nagy erőművek egy-egy felhő esetén jelentősen visszaesnek a kibocsátott kWh-kat tekintve. (ma kb. itt tartunk itthon, a nyáron egy nagyon hasonló lényegű előadást lehetett hallani az egyik megújuló energiákról szóló konferencián az egyik áramszolgáltató képviselőjétől).

Miután a német áramszolgáltatás azóta se omlott össze, vagy a dánok a sokkal nagyobb arányú szélenergia betáplálást is meg tudták oldani, a nagy áramszolgáltatók támogatni kezdték a megújuló energiákat - elsőre inkább csak szóban és bemutató kiépítésekkel, főként imidzs-építés miatt (ennek néha már látjuk itthon is látjuk nyomait, de még kevéssé jellemző).

Az áramszolgáltatók ezt követő lépése pedig a megújuló és napelemes piacra való belépés volt, és általában nem is aprózták el. Hogy csak itthon ismert áramszolgáltatókról mondjunk példákat: a francia EDF (a Démász tulajdonosa) First Solar-ral épít napelemgyárat, az Eon erőműveket épít napelemekből, az RWE (az ELMÜ és az ÉMÁSZ tulajdonosa) pedig a világ legnagyobb partközeli szélenergia rendszerében látott fantáziát.

A fenti példák alapján valóban jelentős átrendeződésekre lehet számítani a hagyományos energiaszektorban is a megújuló energiák hatására. Bizonyos értelemben lehet, hogy "veszélyezteti" a napelem elterjedése az atom- és fosszilis erőművek piacát - ami biztosan éles reakciókat fog kiváltani elsőre az itt érdekelt erőmű tulajdonosok és szakemberek részéről. De azok a cégek, akik eddig is az energiaiparban dolgoztak, ha nem is gyorsan, de alkalmazkodni fognak (és már alkalmazkodnak) az új helyzethez és előbb-utóbb ők is részeseivé válnak a megújuló energiák térnyerésének.

Hetente felröppen egy-egy hír a napelemes cégek szorgos PR-osai és marketingesek jóvoltából, hogy újabb világrekord dőlt meg és most aztán kérem itt a forradalom a napelem technológiában. Ezeket a híreket néha felkapja a Reuters, AFP egy-egy unatkozó (és a témában nem túl járatos) szerkesztője, és már körbe is járta a sztori a világsajtót. Ehavi példaként itt van egy (alig értelmezhető, hogy mi az eljárás lényege és technológiája). De itt van még néhány száz hasonló hír, meg itt is.

Erről eszembe szokott jutni egy kedves történet: egy napelem technológiáról és gyártásról folyó tárgyaláson a másik fél technológiai szakértőjének, Dr. Julio Bragagnolonak a véleményét kérték egy hasonló bejelentés kapcsán, ami világrekordot és olcsó gyártási eljárást ígért - és most akkor halasszák-e el a befektetést a gyártási oldalon.

Ő mosolyogva mesélte, hogy amikor a hetvenes években elkezdett vékonyrétegű napelem technológiával foglalkozni, akkor 3% volt a vékonyréteg csúcsa az amorf szilícium napelemeknél. Ez a nyolcvanas évekre 4%-ra, a kilencvenes évekre 5%-ra, 2000 elejére 6%-ra, ma 7-8%-on tart. Azaz kb. 10 évente 1% javulás. Hol itt a forradalom, kérem? - kérdezte.

Valójában mindenki a napelem hatásfokának növelésén dolgozik, és ha az ember komolyabban követi a napelemes híreket, akkor tulajdonképpen az a nehéz feladat, hogy olyan gyártót találjon a több százból, aki idén még nem adott ki sajtóközleményt hatásfok növelésről. S ha összevetjük, hogy számos technológia verseng a napelemes piacon, akkor nem meglepő, hogy félévente ismétlődő ciklusban jelennek meg az ezzel kapcsolatos közlemények.

De mit jelent ez a gyakorlatban? Fontos kiemelni, hogy az általában a komoly kutatóintézetek méréseivel alátámasztott rekord hatásfokok nem forgalomban kapható termékek, hanem a gyártók és fejlesztő cégek laborjában fejlesztett kisméretű minták. Ráadásul azok közül is a válogatott, kiemelkedően jól sikerült darabok - a több száz vagy ezer sikertelen mintát nem küldik el a költséges bevizsgálásra.

A kristályos moduloknál ezek jellemzően egy-egy cella (amiből egy átlagos, 220W-os napelemben 60 is van). Vékonyrétegű napelemnél pedig sokszor az egész bevont panelből vágnak ki egy kis mintát - jellemzően ott, ahol a legjobban sikerült a leválasztás.

Természetesen ezek az eredmények nem öncélúak, hosszú távon bekerülnek a tömeggyártásba és a végén növelik a kereskedelemben kapható modulok hatásfokát is. Csak nem drámaian, sőt, napelemek esetén meglehetősen lassan. Mert a fenti történeten túl a kristályos moduloknál is hasonló "forradalom" volt: az első, 6%-os kristályos napelemek után a 80-as években 8-9%, a 90-es években 10-11%-os hatásfok volt az átlagos, ma 13-14%-os a legtöbb forgalmazott kristályos modul. És még várható fejlődés, hiszen a kristályos celláknál az elméleti határ 28-30% a szilícium elektronikai jellemzői miatt. De ezt még laboratóriumi cellákkal se lehet majd elérni, bármilyen drága eljárással sem.

És itt a lényeg: egészen más a tömeggyártás, mint a laboratóriumban előállított kis minta, főként a költségek miatt. Például a vékonyrétegű gyártásban jól ismert, hogy ha a hátsó visszaverő rétegként  alumínium helyett ezüstöt visznek fel, az önmagában legalább plusz 1%-ot jelent. Az alumínium és az ezüst ára közti különbség miatt viszont senkinek se kell sokáig magyarázni, hogy ez az eljárás miért nem lett és nem is lesz általános tömeggyártásban.

Ráadásul a PV-szektor konzervatív: egy-egy új technológia megjelenése után sok év, néha évtized kell, mire az kereskedelmi termékké lesz - ld. például a CdTE technológiát, ami 80-as évektől gyártásban van, de csak 2003-ban installálták az első nagy erőműveket ezekkel a modulokkal. A lassú befogadás oka a napelemek hosszú életkorával függ össze: egy-egy újításnak nem csak nagy hatásfokúnak kell lennie, nem csak olcsón kell hogy előállítható legyen, és az alapanyagoknak bőségesen kell rendelkezésre állni, de ha mindezeknek is megfelelt, akkor igazolni kell, hogy a megoldás 20-25 évig működőképes is marad. Különben inkább a már bizonyított technológiákba teszi az ember (és a bank) a pénzét. Emiatt az új megoldások lassan kerülnek piacra.

Mindezzel nem azt akarom mondani, hogy nincs, vagy lassú lenne a fejlődés. Sőt. Az igazi áttörés és forradalmi változás a napelemes technológiában itt történik a szemünk előtt: némelyik gyártó évi 1,7 GW-os kapacitását (=paksi atomerőmű) duplázni fogja 2012-ig. A nagy kínai napelem gyártók szintén évi 50-70%-kal nőnek. Ez a tömeggyártás és annak hallatlan, lassan 10 éve tartó lendülete, ez az igazi áttörés. Mert ennek nyomán egyre elérhetőbbé válik a napelem az európai középrétegek számára - és néhány évtizeden belül az egész világ számára is.

Ahogy a közlekedésben Karl Benz első autója forradalmi volt, mégis Henry Ford tette az autót mindenkiévé, úgy, hogy megteremtette a tömegtermelést az autóiparban. A számítástechnikában sem az 50-es évek ős- és óriásgépei hoztak áttörést, hanem az első személyi számítógépek, amik elfértek egy íróasztalon, majd a családok is megengedhették maguknak. És legfőképp, hogy ezzel az autó és a számítógép a mindennapok részei lettek.

Most ilyen forradalom előtt állunk az energetikában, a megújuló energiák válhatnak mindennapi életünk és a lakóházaink részévé. Megtermelhetjük saját energia felhasználásunkat, ráadásul nem is nagy füstfelhők közepén. Ez az igazi változás, és a tömegtermeléssel elérhető árhoz közelít a napelem. De a következő 5-10 évben (ha nem tovább) a leggyakrabban installált napelem ugyanúgy 13-16% közötti kristályos modulok lesznek - azaz a legrégebbi, több évtizeted technológia. Csak megfizethető áron, magunk termelhetjük meg áramunk jó részét. Ez tényleg órási változás lesz. 

Ezen túl pedig fejlődési (és így újabb sajtómegjelenési) lehetőség mindig lesz a napelemeknél, hiszen nagyon, de tényleg nagyon messze van még a 100%-os hatásfok. 

A napelemek által termelt egyenáramot 230V-os váltóárammá alakító klasszikus inverterekről már egy korábbi alkalommal szó esett, de érdemes megismerni a jövőben várhatóan egyre elterjedőbb mikro-inverter megoldásokat is.

A mikro-inverterek lényege, hogy már egyetlen napelem megtermelt egyenáramát alakítja közvetlenül váltóárammá - szemben a nagy inverteres megoldással, ahol számos napelem van sorba kötve, és a több száz voltos egyenáramú feszültség van transzformálva 230V-ra.

Ez a koncepció egyébként egyidős a napelemekkel, és ma már általánosan használt a kisebb szélgenerátorok esetén, ahol gyakran beépítik a szerkezetbe, így közvetlenül hálózati áram nyerhető a generátorból.

A mikro-inverter alkalmazása esetén a napelem modulok nem sorosan, hanem párhuzamosan vannak összekapcsolva: egy-egy napelemből a mikro-inverteren keresztül már 230V-ot kapunk, ami már közvetlenül csatlakozhat a ház rendszerére. 

Ennek a megoldásnak az előnyei elsősorban kisebb rendszereknél áll fent, ott is főként családi házak tetőjén, ahol részleges árnyékolás áll fent (az árnyékolás problematikájáról itt egy korábbi bejegyzés).

Mikro-inverterek esetén 1-1 árnyékolt napelemnél csak az árnyékolt modul teljesítménye esik ki, s nem az egész sorba kötött rendszeré csökken drasztikusan. Ez fontos előny ha nagyon rossz a tető, de tegyük gyorsan hozzá: napelem napsütésben termel igazán, tehát alapvetően ne rakjunk árnyékos, vagy akár csak részben árnyékolt helyre napelemet.

További előny még, hogy hiba esetén csak 1 napelem vagy 1 mikro-inverter esik ki, miközben a többi továbbra is termel. Illetve még az is, hogy szinte bármilyen napelemet lehet egy-egy mikroinverterre kötni, míg hagyományos invertereknél azonos típusú és teljesítményű modulok köthetők egy sorba - ami egy későbbi bővítési igénynél limitálhatja a lehetőségeket.

Tehát vannak előnyei, de hogy milyen ütemben tudnak a mikro-inverterek majd elterjedni, azt elsősorban a költségek döntik majd el: jelenleg 200 dollár körül van egy mikroinverter ára. Egy átlagosnak mondható hazai családi házra példaként egy 2,5kW-os rendszerrel számolva (12 db 200W körüli napelemmel) ez bizony 2400$, azaz nettó 480.000 forint, miközben egy 2500-as SMA inverter nettó 350.000 Ft. S ha még monitoring rendszert is szeretnénk, annak ára többszörösen drágább mikro-inverter esetén, hiszen sok eszközt kell figyelni, nem csak egyet.

S ez csak egy kisméretű, családi ház esetén áll fent. Erőművek, több száz kilowattos installációk esetén ez az árkülünbség még nagyobb, s ezekből százszámra épülnek ma már a legtöbb országban - mármint Magyarországon kívül..

Az előrejelzések pozitívak, de egyelőre óvatosak: az IMS szerint a következő 4-5 évben 1-1,5 milliárd dolláros piacot tudnak kiszakítani a mikro-inverteres megoldások, 2013-ra a piac 10%-át is elérheti részesedésük. Más elemzések azt is kiemelik, hogy miközben a napelemes piacon már gyilkos verseny dúl, addig az invertereknél még bőven van fejlődési lehetőség, mint az alkalmazott megoldásokban, vagy a hatékonyságban, és persze költségoldalon is.

Ezek alapján a következő néhány évben nagyobb a valószínűsége, hogy a távol-keleti gyártók fogják előbb megszorongatni a hagyományos inverterek vezető (jelenleg elsősorban német) gyártóit, akik egyelőre ügyesen őrzik fő piacaikat az engedélyeztetési nehézségeken keresztül. Ráadásul már néhány modulgyártó is érdeklődik, hogy tudná beépíteni a technológiát napelemeibe, s így azonnal 230V-os napelemeket tudna kínálni.

S ha mindezek mellé a mikroinverter technológiák árban is versenyképessé válnak, akkor a kettős szorításba kerülhetnek a nagy gyártók - hacsak nem lépnek ők is, mint pl. az SMA már megtette az egyik holland mikro-inverteres cég felvásárlásával.

Korábban már átnéztük a nagyobb kínai napelemgyártókat, aktuális hírek kapcsán érdemes lehet átekinteni a koreai napelemgyártást is (és egyszer majd a japánokra is sor kerül).

Már csak azért is, mert Dél-Korea teljes gőzzel vetette bele magát a napelemek gyártásába az utóbbi években, s idén nyáron különösen aktivvá váltak - pedig már korábban is volt előzménye.

Az első gyártó a Samsung volt. Ők még nagyon korán, a 1992-ben években léptek be a gyártói piacra - és hasonlóan több korai indulóhoz, mint pl. a Siemens-hez, a 2000-es évek elején kiszálltak a gyártásból. Egyszerűen túl korán, túl magas költségekkel és kis felvevő piacon próbáltak életben maradni - sikertelenül.

Azonban nem maradt teljesen eredménytelenül a kezdeményezésük: a gyárat üzemeltető menedzsment és mérnökök átvették a gyártósorokat, és ebből lett az S-Energy 2001-ben - ami ma is él és kis-közepes gyártónak számít, s főként hazai piacra termelt eddig.

Ugyanis 2007-től értelmes betáplálási támogatást vezettek be Koreában, ami az egyik fejlett piaccá tette az országot. És ekkor indultak harcba a további szereplők is.

Elsőként az LG nyitott és rögtön komoly lendülettel kezdett 2007-2008-ban: először 75% részesedést szerzett a problémákkal küzdő Conergy német napelemgyártó egyik üzemében - nem is titkoltan technológia szerzési céllal. Eközben saját gyártókapacitás kiépítését kezdte meg Koreában a Centrotherm gyártósorait megrendelve.

Őt rögtön követte a Hyundai, aki azóta is rendületlenül fejleszt, 320MW-os kapacitását jövőre meg fogja duplázni és közben óriási erőműveket jelentett be Arizonában. Ők ráadásul saját cellákat is gyártanak, így nem függnek külső beszállítóktól.

Még nagyobb meglepetés volt a kevéssé ismert, de valójában vegyipari óriásnak számító Hanwha Chemical augusztusi lépése: az egyik jelentősebb kínai gyártó, a Solarfun részvényeinek 49%-át vette meg 370 millió dollárért.

Mindezek után természetesen a legnagyobb és legismertebb koreai óriás, a Samsung se akart lemaradni: korábbi kudarcán túllépve az idén haralmas standdal jelent meg az Intersolar-on, és szívesen vette az előrendelésre vonatkozó kérdéseket. Nem aprózzák el az indulást: a weboldaluk szerint 5,5 milliárd dollárt terveznek befektetni a gyártásba.

S ahogy a szórakoztató elektronikában és háztartási piacon az elmúlt évtizedben a Samsung és az LG a "gagyi" kategóriából (emlékeznek még a Goldstar gyenge minőségű háztartási gépeire a 90-es évek elejéről?) eljutott a japán gyártók színvonalára, várhatóan a napelemgyártásban se kívánnak majd a Sharp és a Sanyo mellett a másodosztályban játszani.

Érdekes átrendeződések voltak az elmúlt hónapokban a vékonyrétegű napelemes piacon (a különböző technológiákról egy bevezető írásunk itt olvasható).

Talán nem túlzás kijelenteni, hogy a múlt hónap végén bombaként robbant a hír: az  Applied Materials (AMAT) abbahagyta a technológia és gyártósorok értékesítését, kivonul a vékonyrétegű piacról. Az AMAT az egyik legnagyobb high-tech gépgyártó a világon, aki processzorok gyártásától a kristályos modulok előállításáig kínál akár komplett gyártósorokat.

Ők néhány éve léptek be a vékonyrétegű technológia piacára, rögtön óriási méretű (8nm-es) napelemek gyártására képes gépeket kínáltak - óriási beruházási költségek mellett. A két legnagyobb versenytársuk a svájci Oerlikon és a japán Ulvac volt ezen a piacon, mindhárman aSi technológiát kínáltak. Meglehetősen sikeresen, főként a 2005-ös szilícium-hiány után, egyenként több tucat gyárat felépítve.

A 2008-as válság után azonban értékesítéseik visszaestek, bankfinanszírozás nélkül senki se épített több 10, néha akár néhány százmillió eurós befektetéssel vékonyrétegű gyárakat. A válság mélyülésével pedig zuhanni kezdtek a kristályos napelemek ára, s ezzel láthatóbbá vált, amit az utóbbi időben már amúgy is néhány szakmai magazin és elemző már megkérdőjelezett: az amorf-szilícium (aSi) technológia versenyképessége - amit korábban az alacsony hatásfok mellett az alacsony áruk kompenzált. De a kristályos napelemek árának csökkenésével ők már nem igen tudtak egy ponton túl árat csökkenteni, mivel a gépeik drágák voltak, így az amortizációs költségek fixen magasan maradtak.

Régóta nyugtatgatják ügyfeleiket a cégek, hogy technológiai fejlesztésekkel csökkentik majd költségeiket és így versenyképesek tudnak maradni - de az AMAT kivonulása a piacról minden bizakodást félresöpört. (Persze az Oerlikon még mindig próbálja menteni a piacát és kétségbeesetten bizonygatja technológiája versenyképességét).

De a piacon már elindult egy lavina: előbb a Sanyo jelentette be, hogy leállítja a vékonyrétegű üzemének építését, majd az egyik legnagyobb kínai PV cég, a Suntech is bezárta aSi üzemét és nem folytatja annak bővítését, az AMAT két korábbi ügyfele is csődöt jelentett, de rajtuk kívül több kis aSi cég se élte túl a válságot. Néhány elemző már odaáig ment, hogy az aSi jövője megpecsételődött, a legcinikusabbak szerint az egyetlen eladható amorf-szilícium termék jövőben pedig ez lesz:

Ami persze túlzás, de hogy bajban van az aSi piac, az nehezen kérdőjelezhető meg - azonban ez közel sem jelenti, hogy az egész vékonyrétegű piacot is temetni kellene.

Az egyik fontos fejlemény még idén, hogy a CIGS kezd reálissá válni: a már évek óta a jövő vékonyrétegű technológiájaként emlegetett megoldás korábban mindig túl drágának bizonyult. Azonban idén a 3 legelőrébb tartó cég már nagyon komoly kapacitások kiépítését jelentette be (a japán Solar Frontier például 900MW-ot), azaz a technológia kezd tömegtermelésben is versenyképessé válni - és nem az aSi 6-8%-os hatásfokával, hanem rögtön 10% felett.  Ami pedig lassan már versenyre kelhet a kristályos modulok 13-15%-val.

Továbbá a vékonyréteg eddigi zászlóshajója, a First Solar szintén egészségesen menetel tovább: már most is ők a legnagyobb gyártókapacitással rendelkező cég, és ezt tovább bővítve 2012-re már 2GW kapacitást terveznek. Ráadásul 2010 második negyedévében már 76 US-cent/W gyártásköltségnél tartanak - ami továbbra is az iparág legjobbja.

Összegezve tehát jelentős átrendeződéseket és piac letisztulását láthatjuk majd a következő években, s talán az aSi technológia lassú kikopását is. De a vékonyrétegű technológiákat azért korai (és talán nagyon hibás is) lenne temetni: csak tisztul a piac, s ismét csak a fejlődni képes megoldások maradnak életben.

Sokat tanulhatunk a napelemek legerősebb bázisának számító Németországban megjelenő Ökotest magazin 15 gyártó kristályos napelem modulját felsorakoztató tesztjéből. A kérdés, hogy milyen paraméterek is határozzák meg egy napelem minőségét.

Az alábbi főbb paramétereket összegezve és súlyozva az Ökotest felállított egy sorrendet. Jó hír, hogy a vizsgált modulok többsége hozta az elvárható paramétereket, tehát nagy általánosságban véve azt kapunk amit veszünk. Tanulság, hogy azért nem árt a részletekre egy kicsit odafigyelni:

Gyártó által megadott teljesítmény tolerancia: ez a névleges STC (standard teszt kondíciók:  25 °C modulhőmérséklet, laboratóriumi 1000 W/nm besugárzás, stb…) melletti teljesítmény és a valós STC teljesítmény közötti különbség megengedett tűréshatára. Ez „átlagos” esetben +/-3, vagy +/-5%, míg a jobb gyártóknál már csak a pozitív eltérés megengedett.  Példaként véve egy 200 Wattosnak mondott modult +/- 3% toleranciával a teljesítménye 194 és 206 Watt közé várható, míg egy +3%-os toleranciájú modul 200 és 206 Watt közé fog esni.

Mért teljesítmény és névleges teljesítmény közti különbség:  a teszt során minden típusból 2-2 db modult mértek STC körülmények között, a fenti toleranciának való megfelelést vizsgálva. Jellemzően a sor végére került modulok kicsit a névleges érték alatti értéket hoztak, míg az élenjárók pluszban teljesítettek.

Hatékonyság szórt fényben/kis besugárzás mellett: Mivel az idő nagy részében a napelemek még jó tájolás esetén sem tökéletes beesési szögek és időjárási viszonyok mellett „dolgoznak”,  a nap maximális 1000W/nm besugárzása helyett általában alacsonyabb besugárzást kapnak. Ennek megfelelően megmérték, hogy 100W/nm besugárzás esetén mennyivel esik hatékonyságuk. Az élen járó moduloknál ez 6-8% volt (ez arányosan azt jelenti, hogy egy 14%-os hatékonyságú modulnál 13%-ra esett, azaz 100W besugárzás esetén 14 watt helyett 13 wattot termelt), míg a sereghajtóknál az arányos esés jóval 10% feletti volt (számszerűsítve ez 14 watt helyett 12 watt és az alatti eredményt jelent négyzetméterenként).

Fill factor: A modulok áramerősség-feszültség görbéjének a minőségét mutatja (kb. mint az autók nyomatékgörbéje). A panel aktuális teljesítményének és elméleti  maximumának hányadosa (a maximális teljesítmény osztva az  üresjárási feszültség és rövidzárlati áram szorzatával). A 0.75 feletti értéket tartják igazán jónak.

Hőérzékenység: Ahogy melegszik a napelem, úgy veszít valamelyest teljesítményéből. Minden gyártó megad egy hő-koefficienst adatlapján, ami azt jelenti, hogy 1 °C modulhőmérséklet növekedés hány százalékos teljesítménycsökkenéssel jár. A teszt az STC 25 °C-hoz viszonyítva a nyáron jellemző 70 °C mellett mérte a teljesítményt. A 20% feletti értéket már rossznak titulálják.

Celladefektek: A modulokat felépítő cellák mikrotöredezéseit és szakadásait vizsgálták hőkamerával és elektro-lumineszcencia felvételek segítségével. Nagyrészt ettől függ egy modul hosszú távú teljesítőképessége, tehát az egyik legfontosabb tulajdonságról van szó. A kisebb töredezettségek idővel a cellák teljes kiesését okozhatják, ami a modul teljesítményének esését eredményezi a természetes degradáción túl. Itt is elmondható, hogy az élen teljesítő moduloknál ilyet nem nagyon találtak, míg a középső és utolsó harmadban már előfordulnak ezek, sőt, akár teljes cellakiesések is - ami komoly teljesítménycsökkenést jelenthet.

Az alábbi linken szerepel a teljes teszt angol nyelven a szereplőkkel, pontokkal és a magazin által értékelt sorrenddel: Öko-Test Magazin napelem teszt (PDF).

Hogy ne csak mindig nagyon szakmai és világpiaci dolgokról legyen szó, most nagyon is gyakorlati és praktikus kérdéskört fogunk körbejárni, azaz hova lehet és hova nem érdemes napelemet telepíteni. (Hogy mennyi hozamra, megtermelt áramra, azaz kWh-ra számíthatunk napelemes rendszerből, ezt egy korábbi írásban már szerepelt).

Sajnos nem minden tető alkalmas napelemek felszerelésére, és ilyenkor ez csalódást okozhat főként annak, aki öko-tudatos megfontolásból szeretné áramfogyasztását napelemmel kiváltani. Kizáró ok lehet például az árnyékolás, vagy ha a statika nem engedi, ha szerencsétlen a tájolás vagy nagyon széttagolt a tető - illetve ilyenkor is néha van megoldás, csak általában költségesebb.

Mindenek előtt kezdjük ott, hogy mi az ideális tájolás. Ha a tető 30-40 fok közötti dőlészszögű és pontosan déli irányba néz, akkor a hazai időjárásnak és klímának tökéletesen megfelel. A mellékelt ábrán is ez az állapot látszik. 

Természetesen ilyen felület a valóságban nagyon ritka. A gyakorlati esetekben az mondható, hogy dél-kelet és dél-nyugat közötti tájolás, és 20-50 fok közötti dőlészszög még kiválóan megfelel napelem telepítésre. Hogy az adott esetben mennyi veszteséget jelent pontosan az ideálistól való kis eltérés, az a már hivatkozott napelemes hozam-kalkulátor beállításaival pontosan kiszámítható.

A kihívások ott kezdődnek, ha például az épület egyik tetője éppen keletre, a másik pedig nyugatra néz - mert ha az egyik inkább észak felé néz, akkor ugye a szembenlévő tető pedig inkább dél felé, tehát azt érdemes használni. Értelemszerűen, bármilyen felületet, ami K-Ny-i vonaltól északra néz, azt el kell felejteni napelem telepítésre.

De ami nem északi, az használható: a kelet-nyugati tájolású tetők gyakorlatilag csak 1-2 éve váltak telepítési célponttá, korábban a kb. 18-22%-kal kevesebb hozam miatt senki se javasolta (legalábbis jóérzéssel) telepítésre. Azonban egyrészt csökkentek a napelemek költségei, főként 2009-ben jelentősebb mértékben, ami már német támogatási modell (betáplálási támogatás) mellett már gazdaságos megtérülést hozott 20-22%-kal kevesebb évi kWh-val is.

A másik változás a vékonyrétegű modulok elterjedésével, illetve a 2009-es gyilkos árversenyben kialakult még kedvezőbb áruk miatt állt be: a legelterjedtebb, CdTe techológiás First Solar napelemek kelet-nyugati tájolásnál is 10-12%-kal termelnek csak kevesebb áramot, mint a délre tájolt kristályos modulok. Így ez már racionális megoldássá vált - főként kis dőlészszögű (10-25 fok közötti) K-Ny-i tetőknél, ahol a déli napsütés mindkét tetőt még értelmes beesési szögben éri. Általában is elmondható, hogy ha nem megoldható az ideális tájolás, akkor a vékonyrétegű napelemek relatív jobban tudnak teljesíteni.

A másik általános gond az árnyékolás: ezt jellemzően nagyon alulbecsülik, pedig 10%-os, részleges árnyékolás a napelemeken akár 30-50%-os teljesítménycsökkenést is okozhat - azaz ennyivel kevesebb évi megtermelhető áramot jelent.

A mellékelt ábrán egy összetett tetőt, de valóságban gyakran előforduló problémát láthatunk: a délre tájolt tetőkön a ház kiugró részei reggel vagy délután árnyékot vetnek. A terveken így ezekre a területekre nincs is napelem tervezve. Itthon ez tetőtér ablakoknál jellemző (a kutyaház-szerűen kiugró függőleges ablakoknál), de hasonlóan rossz hatásssal lehet egy fa, de akár csak egy villanyoszlop is, aminek árnyéka végigmegy a délre néző felületen. Egyetlen villanyoszlop is komoly hozamcsökkenést okozhat.

Külön kérdéskör, ha a tetőn nem azonos dőlészszögű és irányú tetőrészletek vannak: ha ide tervezünk napelemeket, akkor a leggyengébben teljesítő napelem-kör (string) fogja meghatározni a többi napelem teljesítményét, azaz itt is némi veszteség lehet az ideális állapothoz képest. Ilyenkor érdemes több munkapontos invertert használni - ez a megoldás egyébként az időszakosan árnyékolt napelem mezőknél is jó lehet.

A tető állapota, kora, statikája értelemszerűen befolyásolja a kivitelezési lehetőségeket: ha egy tetőt a következő 5-10 évben felújításra szorul majd, akkor előbb érdemes az ácsokat hívni, mint kétszer szereltetni a napelemeket. A lapostetők statikája egy egész külön cikk lehetne: nagyon kevés lapostető bír el napelemes rendszert, hiszen csak arra tervezték őket korábban, hogy a hóterhelésnek ellenálljon. Márpedig lapostetős napelem rögzítésnél nem kis szélterheléssel is kell számolni - nem is a napelemek súlya lesz jelentős, hanem a biztonságos lerögzítésükhöz szükséges súlyozás.

Összegezve sok tényezőt kell figyelembe venni, mielőtt napelemek telepítése mellett döntünk - és ha ezek közül némelyiket félvállról vesszük (pl. délelőtti árnyékolást attól a szép diófától), akkor utána 25 évig szembesülhetünk hanyagságunkkal: a vártnál jóval kesebb megtermelt áram, azaz sokkal rosszabb megtérülés.