Jednym z kluczowych założeń unijnego pakietu Fit for 55, zawierającego przepisy mające na celu obniżenie do 2030 r. emisji gazów cieplarnianych netto o co najmniej 55 proc. w porównaniu do 1990 r., jest m.in zwiększenie udziału energii ze źródeł odnawialnych w całkowitej podaży energii – farm wiatrowych i fotowoltaicznych.
Dynamika wzrostu sektora fotowoltaiki w ostatnich latach była szczególnie imponująca. Przykładowo, organizacja Solar Power Europe podaje, że tylko w 2021 r. moc farm i instalacji fotowoltaicznych wybudowanych na terenie Unii Europejskiej zwiększyła się o 41 proc. w porównaniu z rokiem 2020. Przyrost między 2021 a 2022 r. wyniósł 42 proc., a pomiędzy 2022 a 2023 – 40 proc.
Z kolei z szacunków firmy doradczej Wood McKenzie wynika, że globalna moc instalacji fotowoltaicznych oddanych do użytku w 2023 r. była o 80 proc. wyższa w porównaniu z wynikiem z 2022 r. Ubiegłoroczne 417 GW wg analityków powiększyło globalną pulę mocy do 1,5 TW, a w ciągu następnej dekady urośnie ona o kolejne 3 TW.
Międzynarodowa Agencja Energetyczna w ub. roku spodziewała się osiągnięcia przez globalne inwestycje w czystą energię poziomu 1,7 bln USD, a energia ze słońca miała po raz pierwszy w historii wyprzedzić nakłady na produkcję ropy. MAE twierdzi też, że fotowoltaika odpowiada już za 3/4 dostępnej mocy ze źródeł odnawialnych.
Fotowoltaika w Polsce również święci triumfy. Jak podał Instytut Energetyki Odnawialnej, w 2023 r. oddano do użytku rekordową liczbę nowych instalacji – 80 farm o łącznej mocy 0,77 GW i 1417 małych instalacji (do 1 MW) o łącznej mocy 1,1 GW. Przełożyło się to na 41-procentowy przyrost nowych mocy zainstalowanych w porównaniu z rokiem 2022.
Agencja Rynku Energii informowała, że w marcu 2023 r. moc wszystkich źródeł OZE przyłączonych do sieci w Polsce sięgała 24 GW, z czego 13 GW pochodziło z instalacji PV. Na koniec stycznia br. moc zainstalowana fotowoltaiki wynosiła w kraju już ponad 17 GW, stanowiąc ok. 60 proc. całkowitej mocy zainstalowanej OZE.Z najnowszych danych IRE za I kwartał br. wynika, że w Polsce funkcjonuje ponad 4,8 tys. instalacji PV powyżej 50 kW, w tym 262 farmy PV o mocy powyżej 0,5 MW.
Wzrost z zaciągniętym hamulcem
W różnych analizach dostrzegalny jest jednak trend wskazujący na spadek tempa wzrostu rynku. Organizacja Solar Power Europe, zrzeszająca podmioty z branży energetyki fotowoltaicznej, ocenia, że w ujęciu globalnym moc zainstalowana w fotowoltaice w tym roku może być tylko o 17 proc. większa niż w ubiegłym. Wood McKenzie jest w swoich prognozach jeszcze bardziej ostrożne, spodziewając się wzrostu wręcz symbolicznego, bo 3-procentowego.
Prognozy dotyczące rynku polskiego wspominają o wzroście w 2024 roku już tylko o 11 proc. W ciągu kolejnych trzech lat zakłada się, że wskaźnik ten będzie się wahał między 11 a 19 proc.
Jednym z powodów tego stanu rzeczy jest fakt, że infrastruktura energetyczna nie nadąża za szybkim wzrostem produkcji energii z OZE.
W Polsce w samym tylko 2022 r. – jak wynika z danych Urzędu Regulacji Energetyki – brak możliwości przyłączeniowych przesądził o rekordowej liczbie ponad 7 tysięcy odmów wydania przedsiębiorstwom energetycznym warunków przyłączenia źródeł OZE do sieci. Łączna moc tych źródeł przekraczała 51 GW, a niemal połowa decyzji odmownych podyktowana była brakiem warunków technicznych. To nie tylko więcej odmów niż rok wcześniej – to więcej, niż przez całe poprzednie 10 lat.
Paradoksalnie Polska nie jest pod tym względem wyjątkiem: z ograniczeniami pojemności przyłączeniowej borykają się gospodarki silniejsze i bardziej rozwinięte. Unia Europejska ocenia, że do osiągnięcia zakładanych celów dekarbonizacji i utrzymania wzrostu mocy wytwarzanej z odnawialnych źródeł energii w ciągu najbliższej dekady potrzebne są inwestycje rzędu 600 mld euro rocznie.
Wszędzie tam, gdzie na poziomie centralnym podejmuje się działania zmierzające do zwiększenia udziału energii ze źródeł odnawialnych w krajowym miksie energetycznym, a jednocześnie na przeszkodzie stoją problemy z infrastrukturą energetyczną niedostosowaną do tempa rozwoju energetyki opartej na OZE, szczególnie istotne będą wielotorowe inicjatywy stymulujące rozwój rynku. Mowa m.in. o działaniach legislacyjnych i pracach badawczo-rozwojowych prowadzących do szybszego wdrażania innowacji.
Potrzebne innowacje…
Dominującą obecnie metodą wytwarzania paneli fotowoltaicznych jest technologia krzemowa – to właśnie ten pierwiastek, zarówno w formie jedno-, jak i wielokrystalicznej, jest dominującym budulcem służącym do wytwarzania ogniw solarnych, szczególnie należących do tzw. pierwszej generacji paneli PV. Na przestrzeni lat, dzięki postępom technologicznym, udało się udoskonalić procesy produkcyjne ogniw – podnosząc tym samym wydajność paneli – jak i opracować nowe metody wytwarzania (druga generacja, tzw. panele cienkowarstwowe).
Oprócz tego stosuje się innowacje konstrukcyjne, umożliwiające zwiększenie ilości energii możliwej do wyprodukowania w jednej instalacji. Wśród nich warto wymienić chociażby ogniwa dwustronne (bifacjalne), które, w przeciwieństwie do jednostronnych, mogą wytwarzać energię przez absorpcję światła z obu stron oraz trackery solarne – systemy, które w oparciu o czujniki ruchu słońca zarządzają optymalnym ustawieniem paneli.
Panele bifacjalne zastosowano m.in. w projektach małych, jednomegawatowych instalacji PV, sfinalizowanych na początku tego roku przez należącą do Grupy Orlen firmę Energa Wytwarzanie w województwach: kujawsko-pomorskim (PV Czernikowo+), warmińsko-mazurskim (PV Samolubie I i II oraz PV Pierzchały) i wielkopolskim (PV Przykona). Szacuje się, że zastosowanie tego rozwiązania pozwala zwiększyć generację energii elektrycznej o ok. 10 proc.
Dla dalszego rozwoju branży konieczne są jednak dalsze badania i inwestycje w innowacje. Panele krzemowe zbliżają się bowiem do granicy swojej wydajności, w związku z czym osiągnięcie większego uzysku wytwarzanej energii staje się coraz trudniejsze, szczególnie jeżeli nie jest w danej chwili możliwe zwiększanie powierzchni przyłączeniowej pod nowe instalacje. Na technologicznej agendzie pozostają też wydajne systemy magazynowania energii oraz inteligentne sieci przesyłowe (ang. smart grid).
Jedną z perspektywicznych innowacji są solarne ogniwa o strukturze perowskitowej, czyli zbliżonej do perowskitów, naturalnie występujących minerałów. Badania nad zastosowaniem tych struktur w fotowoltaice przyniosły obiecujące rezultaty, głównie za sprawą właściwości fizycznych tych materiałów – są elastyczne i lekkie, co przekłada się na tańszy proces wytwórczy – jak również lepiej pochłaniają światło, co jest kluczowe z punktu widzenia efektywności. Trwają też prace nad rozwiązaniami mającymi zwiększać odporność perowskitów na działanie substancji chemicznych stosowanych w procesach wytwórczych paneli.
…oraz przyjazne regulacje
Europejski boom na energię ze słońca ma swoją, nomen omen, ciemną stronę. Przeważająca część osprzętu do budowy farm fotowoltaicznych jest importowana z Chin – według Międzynarodowej Agencji Energetycznej z Państwa Środka sprowadzanych jest nawet do 95 proc. wszystkich takich komponentów.
Trudno się temu dziwić, bo Chiny to światowy dominator na rynku fotowoltaiki. Nie dość, że w ub. roku zainstalowały u siebie więcej paneli słonecznych, niż jakikolwiek inny kraj ogółem, to dodały do swojej puli mocy z PV rekordowe 216,9 GW. Dla porównania: całkowita moc na drugim największym rynku, amerykańskim, to – wedle szacunków BloombergNEF – ponad 175 GW.
Nadpodaż tanich części postawiła unijnych producentów w trudnym położeniu, w związku z czym podniosły się głosy o konieczności podjęcia działań protekcjonistycznych. Przykładowo, w Hiszpanii pojawiły się głosy o możliwości wprowadzenia ceł na import materiałów do produkcji paneli słonecznych, a w Holandii – o objęciu importu paneli fotowoltaicznych unijnym podatkiem granicznym od emisji dwutlenku węgla.
Za próbę ułatwienia życia uczestnikom rynku fotowoltaiki należy uznać projekt rozporządzenia Net Zero Industry Act, którego założenia przedstawiła Komisja Europejska. NZIA ma stanowić część Europejskiego Zielonego Ładu i przewiduje, że do 2030 r. 40 proc. technologii bezemisyjnych używanych w UE będzie wytwarzane w ramach rynku wewnętrznego Unii. Jak czytamy w portalu cire.pl, rozporządzenie zakłada „stworzenie prostszych i bardziej przewidywalnych ram prawnych dla przemysłu bezemisyjnego” i wprowadzenie kategorii projektów strategicznych, do których zaliczane będą instalacje fotowoltaiczne do produkcji prądu i ciepła.
W celu realizacji takich projektów, które dodatkowo wypełnią wymogi określone w rozporządzeniu, w tym stosowanie rozwiązań niskoemisyjnych i zamknięty obieg, przewiduje się istotne ułatwienia dla inwestorów. Chodzi m.in. o redukcję obciążeń administracyjnych, uproszczenie procedur oraz skrócenie terminów przyznawania pozwoleń.
Można spodziewać się, że proponowane zmiany wywrą korzystny, stymulacyjny wpływ na sektor. Dowodów na potwierdzenie tej tezy nie trzeba daleko szukać. Istotny udział w dobrych wynikach polskiej fotowoltaiki w ubiegłym roku miały zmiany w prawie budowlanym – zwiększenie mocy instalacji PV, dla których nie jest wymagane pozwolenie na budowę, z 50 do 150 kW ułatwiło prowadzenie inwestycji przemysłowych i skróciło czas ich realizacji.