Villanyszerelők Lapja

MegújulókNapenergia

A napelemes technológia fejlődésének útja

A napelemgyártás kulisszatitkai V.

2016. április 17. | Boros Viktor |  3035 | |

A napelemes technológia fejlődésének útja

A cikksorozat előző részeiben már szó esett a napelemgyártók boszorkánykonyháiban gyártásra előkészített új napelemcella-technológiákról, ám ha valaki abban reménykedik, hogy rövidesen 300-400 W-os napelemekkel a mostani árak feléért tudja a házára vagy az üzemére az áhított napelemes rendszert felszerelni, akkor sajnos ki kell ábrándítanom.

Mind a napelemek árának a jelentős csökkenése, mind a nagy hatásfokú napelemek megjelenése még várat magára, aminek gazdasági okai vannak…

A rögös út

A napelemek széleskörű kereskedelmi elterjedése a 2000-es évek elején kezdődött, amiben nagy szerepe volt Németország azon döntésének, hogy a károsanyag-kibocsátás csökkentése érdekében a megújuló energiaforrások telepítését támogatni kell. A német ipari vállalatok már a ‘80-as évektől kezdve jelentős kutatás-fejlesztési tevékenységet végeztek a napelemek területén (Bosch, Siemens), és így mind a napelemes, mind a gyártótechnológia piacképesen kész volt a ‘90-es évek végére. A napelemes rendszerek telepítési költsége azonban ebben az időben még 6000 euró/kWp körül mozgott (napjainkban 900-1350 euró/kWp), és nem volt versenyképes a fosszilis energiahordozókkal vagy az atomerőművekkel, így ösztönzésképpen jelentős támogatást kínáltak a zöld energia felvásárlására. A bőkezű támogatások hatására a kezdeti kínálati piacból – jelentős marketingtevékenységgel, ahol szinte egyesével kellett meggyőzni a vevőket a napelemek hasznosságáról – 2005-re már egy keresleti piacról beszélhettünk, ahol a vevők már keresték a terméket, és nem kellett őket győzködni. A napelemes rendszerek ára még ekkor is viszonylag magas volt (3500-4000 euró/kWp), ami jelentős csökkenés a kezdeti 6000 eurós árhoz képest, de a nagy kereslet és a szűk kínálat ezen a szinten bebetonozta az árakat.
Németország példáját lassan más európai országok (Spanyolország, Olaszország) is követték, illetve az energiaimportra szoruló Japánban is egyre népszerűbbé váltak a napelemes rendszerek. Ekkoriban a napelemgyártás még osztozott a félvezetőgyártással a szilícium-előállításon, és mivel a szilíciumgyártók már a múltban megégették magukat azzal, hogy pillanatnyi piaci keresletnövekedésre jelentős kapacitásbővítésekkel válaszoltak (ami túltermeléshez vezetett), így csak nagyon nehezen szánták rá magukat újabb beruházásokra.

A 2000-es évek elején a szilícium ára 30 USD/kg körül mozgott, amely árszint mellett a szilíciumgyártók nem voltak ösztönözve arra, hogy jelentős beruházások árán kapacitásbővítésbe kezdjenek. Mindaddig, amíg a napelemek világpiaci volumene évi 300-600 MW között mozgott (2000-2004), a napelemgyártóknak szükséges szilícium mennyiséget (évi 2-3000 tonna) ki tudták szorítani a meglévő kapacitások mellett is.

A 2000-es évek nem csak a napelemes piac folyamatos növekedését hozták, hanem egybeestek az elektronikai ipar robbanásszerű fejlődésével (a mikrochipek alapanyaga is a szilícium), és 2004-re már érezhető lett a szűkös szilícium-kínálat, így az ára felkúszott egészen 80 USD/kg-ra. A szűkös kínálatból adódó probléma 2005-ben is folytatódott, amikor is a napelemes világpiac elérte az éves 1400 MW volument, ami majdnem háromszorosa volt a 2003-ban világszerte értékesített napelemek mennyiségének.

A napelemcella-gyártók egymást túllicitálva próbálták bebiztosítani a szükséges alapanyagmennyiséget a gyártóknál, és a szilícium ára soha nem látott magasságokba emelkedett, a krízis csúcsán 475 USD-t kértek egy kilogramm szilíciumért. Mivel egy szilíciumgyártó üzem megépítése 2-3 évet is igénybe vesz, így évekig tartott, mire a helyzet rendeződött.

2007-ben annyira szűkös volt a kínálat, hogy a napelemgyártóknak a gyártókapacitásuk negyedét le kellett állítaniuk (kb. 780 MW gyártósort), ami jelentős veszteségeket, kiesett bevételt jelentett számukra, mert megrendelésük lett volna bőven, de az alapanyaghiány miatt nem tudtak eleget gyártani.

1. ábra: 2008 volt a napelemgyártók aranykora, a kereslet folyamatosan meghaladta a kínálatot.

Az aranykor

A szilícium-ellátási problémák 2008-ra végül megoldódtak az új üzemek beüzemelését
követően és ez egyből lendületet adott a napelemes világpiacnak, amely elérte 2008-ban
a 6661 MW éves értékesítési szintet, ami közel háromszorosa volt a 2007-es éves érték-
nek (2524 MW). Ez volt a napelemgyártók aranykora, a kereslet folyamatosan meghalad-
ta a kínálatot, ami a bőkezű német állami támogatásoknak volt köszönhető.

A bolondnak is megérte napelemes rendszert telepítenie, mivel a német állam 25 évre garantálta a zöldáram felvásárlását olyan árakon, ami 5-6 éves megtérülést eredményezett. Ilyen piaci környezetben a napelemgyártók sem voltak szégyenlősek, és 30-40%-os haszonkulccsal értékesítették a napelemeket. 2009-ben ismét megtorpanni kényszerültek a napelemgyártók, mivel kevésnek bizonyult a szilíciumostya-gyártókapacitás (wafering). Ekkor elindult az őrület, és miden gyártó úgy rendelte az újabbnál újabb gyártósorokat mintha, nem volna holnap. A gépgyártók sok esetben 18-24 hónapos szállítási határidővel tudták a megrendeléseket visszaigazolni. Ehhez az őrülethez az is hozzájárult, hogy Kína 2008-ban egy politikai döntéssel nemzetgazdaságilag kiemelt iparággá nyilvánította a napelemgyártást, és ennek hatására a sarki hentestől az elektronikai gyártókig mindenki hitelért és állami támogatásokért folyamodott, hogy napelemcella-gyárat vagy éppen napelem-összeszerelő üzemet létesítsen.

Az összeomlás

2008 és 2010 között 60 000 MW kapacitásnyi új napelemgyártóüzem létesült Kínában, és Európában is kb. 5000 MW új gyártókapacitás épült. A kontrollálatlanul végrehajtott kapacitásbővítések hatására 2010-re a napelemgyártókapacitás 400%-kal meghaladta a piaci keresletet. Annak érdekében, hogy a csillogó új üzemek ne álljanak parlagon, a napelemgyártók elkezdték egymást alullicitálni, és egy év alatt a napelemek ára a felére csökkent. Ez a vevő szemszögéből nézve persze jól hangzik, 2010-ben és 2011-ben is duplázott a napelemes világpiac, a 2009-es 7340 MW napelem értékesítésről 2011-re a piac évi 30 282 MW-ra nőtt, de ennek megvolt az ára.

Az előbbiekben említettem, hogy 2008-ban a napelemgyártók átlagosan 30-40%-os haszonkulccsal dolgoztak, ám 2011-re 60-70%-kal csökkentek a napelemárak. Nem kell matekzseninek lenni, hogy rájöjjünk, annak ellenére, hogy a beszállítói láncon is végigsöpört egy árcsökkentési hullám, a napelemgyártók nagyon jelentős veszteségeket szenvedtek el. A veszteségeket kötvénykibocsátásokkal és hitelfelvételekkel próbálták fedezni. A napelemek értékesítési ára sok esetben még az alapanyagköltséget sem fedezte, nem hogy a bér- vagy energiaköltségeket, és főleg nem az amortizációs és banki költségeket.

Egyes nagyobb napelemgyártóknál az adósságállomány hamarosan elérte a 1,5 milliárd dolláros szintet, ami már tarthatatlanná vált, így 2012-re napi szintű hír lett, hogy egy-egy napelemgyár csődöt jelentett vagy bezárt.

Mivel a kínai gyártóknak volt nagyobb vesztenivalójuk (a világ napelemcella-gyártó kapacitásának 80%-a, napelem-összeszerelő kapacitásának pedig 65%-a Kínában volt már ekkor is), és építve az olcsó és „korlátlan” állami hitelekre, illetve az exporttámogatásokra, ők kezdtek bele legintenzívebben az árversenybe. A 2008-as világgazdasági és hitelválság hatására az európai, illetve az amerikai napelemgyártók képtelenek voltak friss tőkét bevonni, és napról napra tűntek el még a nagynevű német, olasz, spanyol, belga napelemgyártók is.

Mintha a túltermelési válság és a hitelválság nem lett volna elég sokkoló a napelemgyártók számára, a világpiac 75%-át adó Európában a kormányokra ólomsúlyként nehezedett a zöldenergia felvásárlási árának támogatása. Mivel a napelemek ára kevesebb, mint felére csökkent, így a támogatott energiafelvásárlási ár 2-3 éves megtérülést eredményezett a befektetőknek. Ennek hatására rengeteg spekulatív tőke áramlott be a szektorba, és sem minőséggel, sem garanciákkal nem törődve építették százszámra a naperőműveket Európa-szerte a gyors megtérülés és a kimagaslóan magas hozam reményében.

Ettől az európai kormányok is „besokalltak” és 2012-től kezdődően jelentősen csökkentették a napelemes rendszerek, illetve a zöldenergia felvásárlási árának támogatását. A spanyol, a portugál, az olasz vagy éppen a bolgár kormányok gyakorlatilag az egyik napról a másikra behúzták a féket, és megvonták a támogatást a naperőművektől. Míg 2011-ben Európában 22 000 MW új napelemes rendszer létesült, addig 2013-ban a csökkentett állami támogatások hatására már csupán 10 000 MW-nyi új naperőművet építettek, és tovább nőtt az árverseny (minden 4 Európában eladott napelemből 3 kínai gyártású volt).

Ez volt a kegyelemdöfés az európai napelemgyártásnak, azoknak a nagynevű cégeknek, akik gyakorlatilag kifejlesztették a napelemes technológiát a ‘70-es, ‘80-as évektől kezdődően.

2. ábra: a globális napelemtelepítések éves megoszlása 2000 és 2013 között (MW-ban)

A konszolidáció

Azt követően, hogy napelemgyártók százai kivéreztek a 2010-től tartó eszement árversenyben, amit a túlkínálat és a csökkenő európai piacok okoztak, 2013-tól megindult az iparág konszolidációja, amiben kulcsszerepet játszott a kínai állam. Kína, a tartományi önkormányzatokon, illetve kínai állami vállalatokon keresztül bevásárolta magát a megmentésre érdemesnek tartott kínai napelemgyárakba, azokba, ahol a gyártótechnológia kellően fejlett és modern volt: a hiteleiket elengedték vagy hosszú távra átütemezték. Ezek a kínai, félig-meddig állami napelemgyártók végül megvásárolták a csődbe ment nagyobb német cégek maradványait, de csak azoknak volt esélyük a felvásárlás útján történő túlélésre, ahol jelentős know-how halmozódott fel a több évtizedes kutatás-fejlesztés során (pl. Q-Cells). Amíg 2010-ben nagyjából 1000 napelemgyártó volt világszerte, 2014 végére már csak kb. harmaduk maradt talpon.

A Kínán kívüli gyártók kormányaikhoz menekültek segítségért, de ellentétben a kínai megoldással, ők nem pénzt kaptak, hanem antidömping eljárások keretében próbáltak piacokat és túlélést garantálni a gyártóknak. Először az USA léptetett életbe egy védővámot (31 és 250% közötti vámot szabtak ki egyes kínai napelemgyártók termékeire), majd követte a példát az Európai Unió is 2013-ban (átlagosan 47,7%-os büntetővámmal sújtva a kínai napelemeket, illetve – mivel Európa tette ki a világpiaci értékesítések több mint 50%-át – született egy megállapodás a kínai gyártók és az EU között arról, hogy évente milyen mennyiséget és milyen áron exportálhatnak az EU területére). A sorozatos antidömping eljárásokra válaszul Kína is védővámot vezetett be az európai és az amerikai szilíciumimportra. Az árak ilyen módon történő befagyasztása negatívan hatott a piacokra, és elvette a befektetők kedvét a naperőművek létesítésétől Európában. Napjainkra Európa már csak a világpiaci értékesítések 25%-át teszi ki (holott 2011-ben még a piac 75%-át adta).

Szerencsére új piacok is nyíltak (USA, Dél-Afrika, Brazília, India), és a növekvő környezetszennyezésre válaszul végül Kína is az intenzív naperőmű-építés mellett döntött. Ennek hatására 2014-2015 során a napelemgyártóknak sikerült stabilizálni pénzügyi és piaci helyzetüket, a felesleges kapacitások végül eltűntek, és 75-80%-os kapacitáskihasználtság mellett termelhettek az üzemek.

A konszolidációt követően, köszönhetően a dollármilliárdokban mérhető állami segítségnek, 6 meghatározó méretű napelemgyártó maradt, akik 2015-ben a világon eladott napelemek 40%-át, 2016-ban pedig várhatóan az 50%-át értékesítik. Őket hívja a szakma „Silicone Module Super League-nek”, ők a Canadian Solar, a Hanwha-Qcells, a JA Solar, a Jinko Solar, a Trina Solar és a Yingli Green.

3. ábra: az egyes cellatípusok piaci részesedésének várható alakulása 2013 és 2024 között

4. ábra: a hat legnagyobb napelemgyártó napelemcella gyártókapacitásának megoszlása cellatechnológia szerint

A közeljövő

Piaci pozíciójukból és méretükből eredően a Silicone Module Super League-nek döntő befolyása van abban, hogy milyen irányt vesz a napelemes technológia a jövőben. 2016-ban várhatóan 63 000 MW napelem kerül értékesítésre világszerte, amiből a nevezett 6 gyártó 30 000 MW-ot tervez értékesíteni.
Azt várnánk, hogy piacvezető szerepükből kifolyólag ezen gyártók a technológiai újítások élére állnak, de ne felejtsük el, hogy ezek a gyártók 2 éve még a túlélésükért küzdöttek, és jelentős adósságot halmoztak fel. Az elmúlt két év még kevés volt ahhoz, hogy a veszteségeiket teljes mértékig kompenzálják, és hiába növekszik a világpiac az utóbbi években éves szinten 20%-kal, a nagy gyártók még félve vágnak bele újabb nagy beruházásokba, hogy lecseréljék a meglévő gépsoraikat.

Mi több, a napelemes piac egy éven belül is erős szezonalitást mutat, amit egyrészt a téli időszak, másrészt a tendereztetések és azok időszakos jellege határoz meg. A 6 nagy gyártó igyekszik a gyártókapacitását a szezonális hullámvölgyekre belőni, és a kapacitásukat folyamatosan kihasználni. A szezonális keresleti csúcsokra OEM partnerek bevonásával reagálnak, vagyis bérgyártókat vesznek igénybe. Az OEM gyártók egy része a luxuspiac igényeit szolgálja ki (nagy hatásfokú, speciális napelemek), de legtöbbjük kissé elavult, öreg gépsorokkal rendelkezik.

A nagy gyártók hiába váltanának egy fejlettebb technológiára, az OEM partnerek a régi gépsoraikon nem tudnák az új MWT vagy HIT napelemcellákat feldolgozni. Jelenleg a 6 nagy gyártó termelésének a 30%-a az OEM gyártóktól származik (9000 MW). Ez a helyzet 2018-nál hamarabb nem fog változni, addig készülnek el az újabb üzemek, amelyeket a védővámok kikerülése érdekében a 6 nagy gyártó Kínán kívül kíván létesíteni. Csupán azt követően, hogy a függőségük megszűnik az OEM gyártóktól, nyílhat meg az út az új technológiák előtt, a nagyobb hatásfokú napelemcellák és napelemek előtt.

A fejlettebb napelemcella-technológiák megjelenését az is hátráltatja, hogy hiába hoz akár 7%-os hatásfokbeli növekedést a PERC technológia, újabb gépeket, gyártósorokat kellene hozzá a gyártóknak beszerezniük, és ennek a költsége, ha beépítik a cellagyártás költségébe, 1 Wp-re vetítve magasabb, mint a jelenlegi hagyományos napelemcellák esetében, és ez napelemszinten is 4-5%-kal magasabb előállítási árat jelentene. Viszont senki nem akar magasabb árat fizetni a napelemekért, így nincs késztetés a vevői oldalról sem, hogy a gyártók átálljanak az új PERC technológiára.

Mindaddig, amíg nem sikerül a nagyüzemi PERC cellagyártás költségeit leszorítani (eljárások optimalizálása, gyártóberendezések olcsóbbá tétele), addig a napelemcella-gyártók megpróbálják a jelenlegi celladizájnból kihozni a maximumot. Azzal, hogy a gyártók áttérnek a 4 vagy 5 busbar-os cellakialakításra, illetve a nyomtatott áramkörökhöz használt paszta receptúrájának változtatásával – kevesebb ezüst – is el tudnak érni 2-3%-os hatásfokjavulást a napelemcelláknál (azonos előállítási költség mellett), és ezzel napelemszinten 2-5% közötti költségmegtakarítást, illetve árcsökkentést tudnak elérni 2016-ban.

Az még kérdés, hogy 2017-ben mit sikerül a gyártóknak ebből a meglévő technológiából még kisajtolni, de mindaddig, amíg nem tudják a fejlettebbnek és nagyobb hatásfokúnak tartott PERC, MWT vagy HIT technológiák nagyüzemi szintű költségeit csökkenteni, addig nem várható, hogy a jelenlegi 10%-os piaci részesedésnél nagyobb szeletet szakítanak maguknak. Hogy egy analógiával éljek, jó marketing az autógyárnak, hogy van a kínálatukban 600 lóerős szupersportkocsi, de ettől még a városi kisautóból fognak a legtöbbet eladni, mert arra van az embereknek pénze.

A gyártástechnológiák fejlődési ütemét figyelembe véve, egy újabb generációs napelem megjelenésére (hasonlóan a villanyautókéra) még várnunk kell pár évet. Egyes elemzők szerint akár 2018-ban piacra kerülhetnek, pesszimistább becslések szerint akár 2024-ig is elhúzódhat a generációváltás.

Megújuló energetikaNapenergia