Fotowoltaika – jak nie drzwiami, to oknem?

23 grudnia 2016

Rozmowę prowadzi Marcin Wandałowski, Redaktor Centrum Strategii Energetycznych w Instytucie Badań nad Gospodarką Rynkową.

Jak duży jest potencjał energetyki słonecznej?

Jest on trudny do wyobrażenia. Tylko połowa jednej miliardowej części energii wyprodukowanej przez Słońce dociera na Ziemię. Ten bardzo drobny fragment odpowiada w ciągu roku wielkości około 1 500 000 000 TWh energii, podczas gdy roczne zapotrzebowanie kuli ziemskiej to obecnie „tylko” około 100 000 TWh. Słońce dostarcza więc taką ilość energii, jaka może pokryć zapotrzebowanie roczne całej ludności na świecie w ciągu zaledwie trzech godzin.

Cały czas udział energii słonecznej w wytwarzaniu energii elektrycznej na świecie wynosi jednak tylko około 2%. Trudno sobie wyobrazić, by rozwój fotowoltaiki mógł nastąpić szybko, w sposób skokowy…

Raz na jakiś czas mamy do czynienia ze zjawiskami innowacji o charakterze przełomowym, które radykalnie zmieniają środowiska gospodarcze, jak również warunki życia społeczeństw. Alvin Toffler pisał, że wielkie przełomy nie następują wskutek wynalezienia pewnego pojedynczego wynalazku, lecz w efekcie odkrywczego zestawienia lub połączenia wielu nowych technologii. Pozostając przy tym toku rozumowania niewykluczone więc, że za jakiś czas baterie fotowoltaiczne będą służyły produkcji elektryczności, która zostanie następnie wykorzystana do uwalniania wodoru z wody, tak by można go było stosować jako paliwo samochodowe. To tylko jedna z wielu możliwych konfiguracji. W tym momencie trudno sobie oczywiście wyobrazić, by nagle, jak za dotknięciem czarodziejskiej różdżki, energetyka solarna miała zdominować sektor wytwórstwa energii na świecie. Pamiętajmy jednak, że takie niedowierzanie panuje przed nastaniem praktycznie każdej przełomowej innowacji. Najlepszym tego przykładem z ostatnich lat jest Elon Musk i jego Tesla. Iluż ekspertów i naukowców nazywało go oderwanym od rzeczywistości fantastą, gdy obiecywał – w stylu Henry’ego Forda – samochód elektryczny dla mas? Ten sam Musk oferuje dziś Teslę S za 35 tys. dolarów z zastrzeżeniem, że do roku 2020 jej cena spadnie do poziomu 25 tys. dolarów lub mniej. To, co kilka lat temu było nie do wyobrażenia staje się więc realne.

Trudno sobie wyobrazić, by energetyka solarna mogła nagle zdominować sektor wytwórstwa energii na świecie. Pamiętajmy jednak, że takie niedowierzanie panuje przed nastaniem praktycznie każdej przełomowej innowacji.

Energetyka słoneczna nie tyle więc puka dziś do naszych drzwi, ale coraz bardziej rozgaszcza się w naszym domu?

Można już wskazać symptomy mówiące o tym, że rozwój fotowoltaiki ma charakter przełomowy. Najlepiej obrazują to trendy cenowe. Od 1970 r. cena paneli słonecznych uległa ponad 150-krotnej redukcji. Od 1980 r. spadek ten wynosił średnio 10 proc. rocznie. Trend ten widać także dobrze w krótkim okresie – Deutsche Bank twierdzi, że całkowite koszty modułów produkowanych przez wiodące chińskie firmy spadły z około 1,31 $/W w roku 2011 do około 0,55 $/W w roku 2014. Wszystko wskazuje na to, że możemy się spodziewać dalszych spadków. Wspomniany Deutsche Bank prognozuje spadek kosztów całkowitych o kolejne 30-40% w najbliższych kilku latach, przy czym największy poziom redukcji – dzięki efektowi skali i wzrostowi efektywności operacyjnej – powinien mieć miejsce w segmencie gospodarstw domowych.

Czym jeszcze, oprócz spadku kosztów, jest uwarunkowana dynamika rozwoju energetyki słonecznej?

Przede wszystkim szybkim postępem technologicznym w całym łańcuchu tworzenia wartości. Choć technologie PV wykazują już dużą dojrzałość, to obszarów, których potencjał można jeszcze udoskonalać jest wiele – od materiałów do produkcji modułów, przez prace instalacyjne i konserwacyjne, inwertery, baterie, aż po zarządzanie równowagą pracy sieci. W branży tej cały czas pojawiają się zatem nowości, wzmagające dynamikę rozwoju fotowoltaiki. Obecnie chociażby coraz większą popularność zyskują cienkowarstwowe ogniwa amorficznego krzemu, mogące do pewnego stopnia wyprzeć tradycyjne krzemowe ogniwa krystaliczne, których udział w rynku sięga dziś 64 proc.

Jaki wpływ na rozwój fotowoltaiki mają krajowe systemy wsparcia dla odnawialnych źródeł energii?

W ostatnim czasie zaobserwować można proces radykalnego spadku poziomu wsparcia finansowego dla instalacji i przechodzenia do czysto rynkowego funkcjonowania branży PV. W 2016 r. w Portugalii po raz pierwszy zrealizowano aukcję na rynkową sprzedaż energii elektrycznej bez subwencji. Z jednej strony może to dla wielu osób generować barierę finansową dla zakupu tych instalacji. Takie skutki widać chociażby w Niemczech, gdzie nastąpiło okresowe wyhamowanie rozwoju fotowoltaiki. Z drugiej jednak strony takie podejście z pewnością wymusza też konkurencję oraz intensyfikację prac nad innowacjami w tym obszarze.

Spadek poziomu wsparcia finansowego dla fotowoltaiki niesie za sobą dwojakie skutki. Z jednej strony może to dla wielu osób generować barierę finansową dla zakupu tych instalacji. Z drugiej jednak strony takie podejście z pewnością wymusza też konkurencję oraz intensyfikację prac nad innowacjami w tym obszarze.

Fotowoltaika jest już zatem w stanie konkurować z energią wytwarzaną w konwencjonalnych źródłach energii na płaszczyźnie kosztowej?

Koszty energii pozyskiwanej z PV w Europie, Chinach oraz USA kształtują się w przedziale 5-10 centów za kWh. To wartość podobna do kosztów energii elektrycznej wytwarzanej w nowych instalacjach węglowych oraz gazowych. W porównaniu do źródeł konwencjonalnych, energetyka solarna – o czym już wspominałem – ma jednak przed sobą znacznie większe perspektywy spadku cen. Instytut Fraunhofera szacuje, że do 2025 r. koszty produkcji energii elektrycznej z instalacji PV w Europie Środkowej i Południowej spadną do poziomu 4-6 centów za kWh, a do roku 2050 – nawet do 2-4 centów.

Koszty produkcji energii elektrycznej z paneli fotowoltaicznych to jednak tylko część ogólnego rachunku – OZE produkują energię tylko wtedy gdy „wiatr wieje, a słońce świeci”, przez co, dopóki nie uda się udoskonalić technologii magazynowania energii, realny koszt fotowoltaiki trzeba powiększyć o koszty utrzymania sieci i zapasowych źródeł konwencjonalnych. Choć z drugiej strony, patrząc holistycznie, do kosztów funkcjonowania energetyki konwencjonalnej należałoby również dodać obciążenia związane z degradacją środowiska…

Uzależnienie OZE od konwencjonalnych źródeł energii widać najlepiej u naszego niemieckiego sąsiada. Mimo ciągle rosnącego udziału odnawialnych źródeł w systemie oraz realizowanej polityki efektywności energetycznej, udział źródeł węglowych w wytwarzaniu energii elektrycznej ciągle przekracza 40% i, co ciekawe, w ostatnich latach niemal nie maleje emisja CO₂. W rezultacie środowisko obciążone jest dość wysokimi kosztami zewnętrznymi. Według jednej z metodologii kształtują się one na poziomie 9,5 centów/kWh dla węgla kamiennego, 11,5 centów dla węgla brunatnego, 5,2 centów dla gazu ziemnego, 0,3 centa dla wiatru oraz 1,3 centa dla fotowoltaiki.

Wydaje się, że dobrym papierkiem lakmusowym realnych perspektyw stojących przed fotowoltaiką mogą być zachowania wielkich firm komercyjnych. W jaki sposób przedsiębiorstwa reagują dziś na możliwości oferowane przez przemysł PV?

Obserwacja strategii wielu dużych korporacji wskazuje na to, że są one zainteresowane przechodzeniem na samozaopatrzenie w energię elektryczną z OZE. Wielu globalnych graczy zaczyna inwestować w energetykę solarną. Najlepszym na to przykładem jest IKEA, która do 2020 r. planuje zaspokoić całość swoich potrzeb na energię elektryczną z odnawialnych źródeł, a przede wszystkim z fotowoltaiki. Na dachach jej centrów handlowych oraz magazynów zainstalowano dotąd ponad 700 tys. paneli solarnych. Pionierami wykorzystania energii słonecznej są również firmy takie jak: Apple, Walmart, Intel, Fedex czy Johnson&Johnson. Energetyka solarna stanowi także ciekawą opcję dla wielkich przedsiębiorstw produkcyjnych, których aktywność gospodarczą cechuje wysoka energochłonność. W celu obniżenia kosztów produkcji, General Motors już teraz ma w Stanach Zjednoczonych zainstalowane instalacje solarne o mocy 11,5 MW, Volkswagen – o mocy 10 MW, a Toyota – o mocy niespełna 9 MW. Warte podkreślenia jest też to, że wszystkie z wymienionych firm decydują się na wykorzystanie instalacji solarnych nie tylko ze względu na rachunek ekonomiczny, ale również i społeczną odpowiedzialność biznesu, związaną z redukowaniem kosztów emisji CO₂.

Obserwacja strategii wielu dużych korporacji wskazuje na to, że są one zainteresowane przechodzeniem na samozaopatrzenie w energię elektryczną z OZE.

Trudno odnieść wrażenie, by jednym z aktywnych uczestników zachodzącej rewolucji była póki co również Polska. Stawiamy twardo na utrzymanie tradycyjnego modelu energetyki, a instalacji OZE chcemy mieć nie więcej niż tyle, ile wymaga od nas Unia Europejska. Czy fotowoltaika może się jednak wedrzeć do naszego kraju tylnymi drzwiami?

Zgadzam się ze stwierdzeniem, że zaczynamy skromnie. Moc zainstalowana w systemach PV wynosi w Polsce tylko 2,3 Wp (watt peak – moc szczytowa) na mieszkańca, podczas gdy średnia unijna to 186,1 Wp, a wysokość wskaźnika w przodujących pod tym względem Niemczech to aż 490 Wp. Prognozę tego, co w najbliższych latach może się wydarzyć na naszym rynku energetycznym oparłbym na stwierdzeniu, że w wyniku realizowanej obecnie polityki, energia elektryczna będzie drożała. Wychodząc z tego założenia widzę dwa potencjalne scenariusze. W pierwszym z nich, w przypadku dalszej niechęci władz do wspierania energii z wiatru i słońca, w sytuacji rosnących cen oznaczać to może wzrost tempa rozwoju samowystarczalnej, prosumenckiej PV w segmencie gospodarstw domowych. Druga opcja to natomiast wprowadzenie atrakcyjnych form finansowania instalacji PV w obliczu ryzyka okresowych niedoborów mocy w latach 2017-2019. Jak na razie bardziej prawdopodobny wydaje się pierwszy z tych scenariuszy.

W przypadku dalszej niechęci władz do wspierania energii z wiatru i słońca w sytuacji rosnących cen oznaczać to może wzrost tempa rozwoju samowystarczalnej, prosumenckiej PV w segmencie gospodarstw domowych.

Segment gospodarstw domowych to jedno, ale czy motorem napędowym rozwoju fotowoltaiki nie mogłyby zostać w Polsce duże firmy pokroju IKEI?

To wielce prawdopodobne. Zauważmy, że udział wszelkiego rodzaju budynków w ogólnej konsumpcji energii elektrycznej to aż 40%. Niewykluczone, że z uwagi na rosnące ceny energii elektrycznej, najwięksi w Polsce inwestorzy handlowi będą decydowali się na instalowanie ogniw fotowoltaicznych na wszystkich swoich obiektach. Dołączyć do nich mogą innego typu przedsiębiorstwa, dysponujące wysoką podażą powierzchni, na których można zamieścić instalacje PV – np. firmy produkcyjne czy z branży logistyczno-magazynowej. Wtedy faktycznie może wykrystalizować się pewna masa krytyczna, która wprowadzi do Polski fotowoltaikę na szeroką skalę.

Jeszcze inny wymiar rewolucji może stać się dziełem wspomnianej przez Pana IKEI. W ostatnim czasie sieć ta podjęła strategiczną decyzję o wprowadzeniu oferty instalacji PV dla klienta detalicznego. Celem koncernu jest osiągnięcie pozycji światowego lidera w ich sprzedaży. Zważywszy na liczbę klientów sieci – według danych z 2015 r. odwiedziło ją na świecie 1,9 mld osób – stać ją na zbudowanie pewnej wartości dodanej z uwagi na korzyści skali. IKEA chce wraz z producentami i firmami instalatorskimi zbudować transparentny i przystępny cenowo system sprzedaży. Uruchamiając skuteczną logistykę globalną, sieć może zdominować nasz krajowy, dopiero kształtujący się rynek producentów i firm instalatorskich w branży PV. Niewykluczone, że w horyzoncie kilku lat każdy z nas będzie mógł pojechać tam nie tylko po meble czy szklanki, ale również i po panele fotowoltaiczne.

Pozostaje jeszcze jedna ważna kwestia – co znaczące uniezależnienie się użytkowników od sieci elektroenergetycznej może oznaczać dla jej utrzymania? Czy koszty te będą rozłożone tylko na użytkowników niekorzystających z OZE? Czy może wszyscy będziemy musieli płacić np. pewnego rodzaju abonament za jej utrzymanie?

Z oczywistych powodów – takich jak m.in. zdecydowanie mniejsza produkcja energii z OZE w okresie zimowym, zmienne zapotrzebowanie na energię czy problem optymalizacji parametrów instalacji PV – trudno wyobrazić sobie całkowitą rezygnację użytkowników instalacji fotowoltaicznych z sieci elektroenergetycznej. W praktyce będziemy mieli zapewne do czynienia z redukcją stopnia ich uzależnienia. Powstanie wówczas problem udziału tej grupy odbiorców w kosztach budowy i utrzymania sieci energetycznej. Czy w tej sytuacji większy ciężar utrzymania sieci będą musieli ponosić pozostali, „tradycyjni” odbiorcy? W krajach ze znaczącym, bądź rosnącym udziałem PV w miksie energetycznym, dyskutowane są różne rozwiązania, niemniej jednak ich wspólnym mianownikiem jest szukanie „sprawiedliwego” pokrycia tych kosztów. Wśród pojawiających się koncepcji są m.in. opłata ryczałtowa z uwzględnieniem określonego kryterium lub nawet specjalna taryfa za ogólnospołeczne usługi sieciowe dla tego segmentu odbiorców.