Bár a napenergia előállítási költségek jelentősen csökkentek az utóbbi időben, a napelemek még mindig nem tudják felvenni a versenyt a hagyományos energiaforrásokkal. A szektor versenyképességének növelése érdekében, a cellák és modulok racionalizált előállításán túl, egyre nagyobb szerepe van az alkalmazott nyersanyagok és alkatrészek fejlesztésének.

Az elemzők egyetértenek abban, hogy a globális fotovoltaikus piac két évig tartó konszolidációt követően ismét növekedésnek indult. Az amerikai székhelyű NPD Solarbuzz piackutató cég előrejelzése szerint a fotovoltaikus globális kereslet 45 és a 55 Gigawatt közötti értéket ér majd el ebben az évben a tavalyi 37 Gigawatt-tal szemben. A szakértők különösen Ázsiában, valamint Észak-és Dél-Amerikában számítanak erőteljes növekedésre. Ez azt jelenti, hogy a már meglévő európai piacok mellett új régiók jelennek meg hamarosan a fotovoltaikus technológia térképén.

A piacok növekedését segítik a német Megújuló Energia törvénnyel összehangolt napenergia átvételi-tarifák. 60 országban vezettek be az ilyen típusú támogatást egy időben, melynek köszönhetően a napelemes rendszerek egyre inkább megfizethetővé válnak. A pvXchange kereskedelmi portál szerint egy átlagos, kristálymodulos, kulcsrakész rendszer ára mintegy 25 %-kal, körülbelül 1500 EURO/kilowatt összegre csökkent Németországban.

Ez az árdömping a fotovoltaikus piacot jellemző éles versenynek tulajdonítható. Kínában különösen a napenergia alkatrész gyárak szaporodtak el gomba módra az elmúlt években az állami támogatások hatására. A kínai gyártók szeretnék ezt a piacot bármi áron uralni. A napelemes rendszerek túlkínálata viszont drasztikus árkedvezményekre kényszeríti a gyártókat.

Nem versenyképes még

Az éles árverseny erős hatást gyakorol az európai napenergia piacra. A Német Statisztikai Hivatal jelenlegi adatai szerint a német napelemes modulgyártóknál a 10.200 munkahely több mint fele szűnt meg 2012 óta. Az elmúlt négy évben először esett az ezen a területen foglalkoztatottak száma az 5000-es küszöbérték alá.

Másrészt a földcsuszamlás szerű árcsökkentés hatására a fotovoltaikus energia termelés költségei megközelítették a hagyományos energiatermelés költségszintjét; néhány nagyon napos területen a napenergia már most is versenyképes alternatívát nyújt. Az USA dél-nyugati részén a nagy naperőművek képesek egy kilowattóra napenergiát mindössze 0,08 cent költségen előállítani, amely majdnem olyan alacsony, mint a gáz- és széntüzelésű erőművek előállítási költsége.

A költségek további csökkentése érdekében a napenergia iparnak még további komoly erőfeszítéseket kell tennie. "A cellák és modulok termelésénél realizálható várható megtakarítás nem lesz már olyan drámai, mint az elmúlt két évben" mondta Florian Wessendorf a VDMA Fotovoltaikus Elemekért Szövetség vezérigazgatója, hozzátéve, hogy ez annak is betudható, hogy a technikai újítások már nagyrészt beépültek a gyakorlatba ezen a területen.

Ugyanakkor vannak más költségcsökkentési lehetőségek is az iparágban. Egyfelől az úgynevezett Balance-of-System költségek területén. Ebbe azon alkatrész- és szolgáltatási költségeket sorolják, amelyek az adott helyszínen a működőképes napelemes rendszerek telepítése során merülnek fel, leszámítva a napelemes modulok költségét. Ezek magukban foglalják az inverter, az alépítmények, a vezetékek és hálózati kapcsolatok költségeit. Jelenleg ezek a tételek egy adott projekt mintegy egyharmadát teszik ki.

Az üveg, mint a költségcsökkentés egyik eszköze

Van még néhány kiaknázatlan hatékonyság növelő az értéklánc folyamatában, mint például az üveggyártás. Heiko Hessenkämper, a freibergi Műszaki Egyetem (TU) Üveg és Zománc Technológia professzorának adatai szerint jelenleg a burkoló és a hordozó üveg ára 80 EUR-t tesz ki kilowattóránként a modul árából, vagyis az ár legalább 10%-át. Hessenkämper úgy véli, hogy ezt az arányt viszonylag egyszerű eszközökkel lehetne a kétharmadával csökkenteni, mintegy 30 euró /KWh-ra.

"Vannak olyan anyagok, amelyeket könnyen el lehet választani a gázhalmazállapotú fázistól és el lehetne raktározni az üvegbe. Ezek növelik az üveg szívósságát, ugyanakkor csökkenti a tükröződést", magyarázza Hessenkämpe. Ez az egyszerű felületmódosítás, amely az üveggyártás folyamatában nem is követel meg semmilyen változtatást, azt jelenti, hogy elhagyható a termikus elő-terhelés, amelyre eddig szükség volt az üveg megedzéséhez. Ettől az edzési folyamattól lesz az üveglap rugalmas, mégis ellenálló, amely megvédi az érzékeny napelemeket az időjárás viszontagságaitól sok éven át.

Ugyanakkor ez a folyamat az energia- és költségigényes: a lapokat először felmelegítik több mint 600° C -ra, majd gyorsan lehűtik az üveglapok felszínével kezdve, ezáltal a felületén feszültségi állapot marad.

Hessenkämper szerint, bár a gázhalmazállapotban való szétválasztás már alkalmas a kereskedelmi használatra, és jelenleg is tesztelik elsősorban az ázsiai üveggyártók, a Nürnberg- Erlangen-i Friedrich- Alexander Egyetem (FAU) és projekt partnerei által elérni kívánt műszaki megvalósítása még kutatási fázisban van. A tudósok olyan típusú intelligens szolár üveg kifejlesztésén dolgoznak, amely a napelemek spektrális érzékenységéhez fluoreszkáló anyagok segítségével igazítja a napfényt. Ezáltal javítható az elemek teljesítménye/hozama, és csökkenthetők az energiatermelés költségei.

Intelligens Szolár Üveg

A tudósok már évek óta ismerik annak a módját, hogy hogyan bővítsék a napelemek spektrális területét: a napfénynek azon részei, amelyeket a napelemek nehezen tudnak felvenni, egy úgynevezett „lumineszcenciás visszaváltó" alkalmazásával alakíthatók hullámhossz spektrumokká, ahol a napelemek rendkívül hatékonyan működnek. A FAU projekt kifejezetten arra irányul, hogy a magas energiatartalmú-, ultraibolya- és kék fényt átváltsa alacsony energiájú, zöld- és piros fénnyé egy ultra-vékony, fluoreszkáló réteg segítségével.

Miroslaw Batentschuk, a FAU projekt menedzsere szerint, nem kell teljesen lecserélni a meglévő szolár üveggyártási technológiákat – csak a bevonat képzést kell módosítani. Az előzetes projekt eredmények igen biztatóak: "A réz, indium, gallium és szelén alapú vékony filmű napelemek használatával akár 5%-os hatékonyság javulást is el tudtunk érni" mondja Batentschuk.

Addig, amíg az új technológiák, mint például az intelligens szolár üveg is használhatóak lesznek kereskedelmi méretekben, az ipar több kézenfekvő újítást is alkalmazni fog. Például, tavaly óta a német szolárüveg-gyártó F-Solar, az Interpane, valamint a holland Scheuten cégek közösen fejlesztették ki az úsztatott üveget (float glass), amelynek vastagsága fele a hagyományos szolár üvegének: két milliméter. "A csökkentett anyagigény leviszi az árat. Továbbá a modulgyártók is élvezik a vékonyabb üveglapok előnyeit új termékeiknél, mint például üveg-üveg modulok", mondja Thomas Keyser, az F -Solar vezérigazgatója. Az ilyen típusú modulokban egy ilyen üveglap helyettesíti az egyébként szokásos hátlapot. Ez ellenállóbbá teszi a beépített szolár cellákat az összenyomó- és a szakítóerőkkel szemben, így kevésbé lesznek törékenyek. Ráadásul a nedvesség sem hatolhat be olyan könnyen a modulokhoz, és nem károsíthatja az érzékeny cellákat – így nő a modulok élettartama, több energiát termelnek és csökken a KWh-ra eső költség.

A gyártók az üveg-üveg modulokra fókuszálnak

2013-ban a Solarworld felajánlotta, hogy az üveg-üveg modulok neve legyen „Sunmodule Protect". A cég számításai szerint, annak ellenére, hogy ezek a modulok fele annyira vékonyak, mint a hagyományosak, lényegesen lassabban öregednek el. A modulok életkora 25 év helyett 30 év, és évente kevesebb, mint 0,35%-os a hozamveszteségük. Ma a gyártok általánosságban 0,7%-os hozamveszteséggel számolnak évente. Ezért a Solarworld azt fontolgatja, hogy tovább fejleszti az új üveg-üveg modulok műszaki jellemzőit, mert jelenleg a modulok még mindig a hagyományos polikristályos szilicium cellákból állnak. A jövőben a több mint 20%-al hatékonyabb Passivated Emitter Rear Cells-t (PERC) is lehet használni, amely a Solarworld egy másik új fejlesztése. Az ilyen magas hatékonyság érdekében a cella hátsó része további bevonatokkal van ellátva, amelyek csökkentik az elektromos és optikai veszteségeket.

A napelemes modulok hatékonyságának növeléséhez egy másik megközelítés az úgynevezett anti-reflex rétegek a felső üvegen. Ezek többsége egyrétegű nano-porózus szerkezet szilícium-oxidból. Csökkentik a bejövő fény visszaverődését, és növelik az üveg fényáteresztő képességét. Mivel több fény jut el a napelemekhez, a többletenergia 2-3 százalékkal növeli a modulok teljes hatékonyságát .

Saját bevallása szerint a Dél- Németországi Bürkle gépgyártó cég egy hatékony bevonási módot kínál a szolár üveg beszállítóknak: a gyakran használt permetező bevonással szemben a Bürkle "e.a.sy - Coater" nevű hengeres gépei különösen homogén film-felületet hordanak fel az üvegre mindössze 5-15 mikrométer vastagságban. Oliver Meisriemel, a Bürkle termék menedzsere szerint ezzel a folyamattal minimalizálható az anyagveszteség, és elérhető a meghatározott rétegvastagság. "A különböző rétegvastagságok könnyen azonosíthatók az eltérő színekkel. A mi görgős bevonónkkal egy technikailag és vizuálisan is tökéletes felületet lehet elérni."

Düsseldorfban, a 2014-es Glasstech alkalmával az olyan gépgyártók, mint például a Bürkle a legújabb gyártási technológiákat fogják bemutatni október 21-24. között. A „Nap találkozik az üveggel" konferenciasorozat központi témái is a szolár üveg valamint a szolár innovációk lesznek. Október 20-21. között napenergia- és üvegipari szakértők fognak eszmecserét folytatni arról, hova fejlődött az üveg- és a modulgyártás, valamint az anyagok és a gyártási költségek. A szakértők remélik, hogy a két terület szorosan együtt fog működni. Ezzel kapcsolatban Hessenkämper azt nyilatkozta: „az üvegben még mindig nagy az innovációs potenciál, és a PV ipar sem pörgött fel még teljesen".

További információ: www.glasstec.de 

Forrás: glasstec