Omkostningerne til vedvarende energi falder nu så hurtigt, at det inden for få år burde være en konsekvent billigere kilde til elproduktion end traditionelle fossile brændstoffer. Omkostningerne ved at producere strøm fra landvind er faldet med omkring 23 % siden 2010, mens omkostningerne til solcelleelektricitet (PV) er faldet med 73 % i samme periode.
Efter at have brugt meget tid på at hjælpe kunder i energisektoren, er mit motiv i denne artikel at undersøge:
Bemærk:I denne artikel fokuserer vi på solcelleanlæg (solar PV) og vindbaseret energi i brugsskala i modsætning til andre voksende vedvarende teknologier såsom solcellesystemer til hjemmet (SHS'er), batteri-/lagringsbaserede applikationer, elektriske køretøjer (EV'er), varmesystemer, biobrændstoffer osv.
I 2017 steg den globale vedvarende produktionskapacitet med 167 gigawatt (GW) og nåede næsten 2.200 GW på verdensplan. For at sætte det i perspektiv er den samlede globale installerede kapacitet fra alle energikilder omkring 6.700 GW – så vedvarende energi udgør 33 % af alle installerede kraftværker. Bemærk dog, at dette ikke betyder, at 33 % af al energi, der produceres, er fra vedvarende kilder. Den samlede genererede energi er en funktion af en kapacitetsfaktor (CF/CUF) eller anlægsbelastningsfaktor (PLF) og er som regel højere for konventionelle kraftværker som kul og gas. Jeg vil komme mere ind på kapacitetsfaktor og anlægsbelastningsfaktor senere.
I samme periode var nettotilførslen af kul- og gasbaseret kraft 70 GW, hvilket er omkring 40 % af den vedvarende kapacitetstilvækst. Solceller (PV) voksede med betydelige 32 % i 2017, efterfulgt af vindenergi, som voksede med 10 %, mens kulkrafttilførslen faldt.
Den globale overgang til vedvarende energi fortsætter med at bevæge sig fremad i et hurtigt tempo på grund af hurtigt faldende priser, teknologiske forbedringer og et stadig mere gunstigt politisk miljø.
Ifølge IEAs prognoser er vedvarende energi klar til at opleve stærk vækst frem til 2022 med en installeret kapacitetsvækst på 43 % (dvs. en tilføjelse på 920 GW). Derudover vil vind og sol tilsammen repræsentere mere end 80 % af den globale vækst i vedvarende kapacitet i løbet af de næste fem år.
Vedvarende energi forventes at optage 86 % af de 10 billioner dollars, som verden planlægger at investere i ny energikapacitet frem til 2040. Kina alene er ansvarlig for over 40 % af den globale vækst i vedvarende energikapacitet og 45 % af de samlede investeringer, som i høj grad er drevet af bekymringer om luftforurening og kapacitetsmål. Supplerende til denne strategi er det faktum, at kinesiske virksomheder står for omkring 60% af den samlede årlige solcelleproduktionskapacitet globalt. Markeds- og politikudviklingen i Kina vil have bredere globale konsekvenser for efterspørgsel, udbud og priser på solceller.
Denne dybtgående transformation af elmarkederne betyder, at sol- og landvind i 2023 vil være økonomisk konkurrencedygtige med nye amerikanske gasanlæg og overgå dem i 2028. Fremadrettet vil sol og vind i 2040 udgøre næsten 50 % af den installerede kapacitet og over 33 % af generation - et 4x spring i vindkapacitet og et 14x spring i solenergi.
Vedvarende energi er nu også ved at indhente den traditionelle energiarbejdshest, kul, hvad angår energiproduktion. Her er en hurtig måde at forstå forskellen mellem effekt (MW) og energi (MWh) – Generelt har vedvarende energi en lavere kapacitetsfaktor (CF/CUF) eller anlægsbelastningsfaktor (PLF) end konventionelle kraftværker, dvs. for hver 1 MW af kapacitet, genererer et vedvarende anlæg mindre energi (eller MWh) end det tilsvarende konventionelle anlæg.
For sol- og vindkraftværker varierer PLF typisk fra 15-30%, hvorimod PLF for kul- og gasanlæg kan være i området 60-90% med PLF'er så høje som 95% også opnåelige, dvs. et 1MW vedvarende anlæg producerer typisk 1.750 MWh om året, mens et konventionelt anlæg typisk genererer 7.000 MWh om året – en kæmpe forskel. Blandt vedvarende energikilder er det kun vandkraft, der kan konkurrere med konventionelle energi-PLF'er, hvor nogle vandkraftværker har PLF'er over 70 %.
Selv med lave PLF'er er kapacitetstilvæksten steget til det punkt, hvor vedvarende energi på verdensplan nu genererer samme mængde energi som gasanlæg. De forventes også at lukke hullet med kul i 2023 (17 % forskel), hvilket repræsenterer en betydelig præstation.
I mine observationer udgør moduler og invertere omkring 70 % af omkostningerne ved et solenergiprojekt i forsyningsskala – og det er de to komponenter, der har drevet de faldende omkostninger til solenergi.
For at forstå, hvordan et modul (det faktiske panel) og en inverter ser ud, og deres betydning i sammenhæng med et solenergianlæg, henviser jeg til Sarah Hwongs skema:
Priserne på solcellemoduler og inverterer er faldet af en række årsager, herunder, men ikke begrænset til:overudbud, afskrivning af euro og yen og nedjustering af minimumsimportpriserne. I solcelleindustrien er købere også ekstremt prisfølsomme, hvilket skaber et vedvarende prispres på udstyrsleverandører. Den globale gennemsnitlige salgspris for solcellemoduler forventes at falde med omkring 35 % i 2018 , på grund af den kinesiske regering, der begrænser solvæksten gennem nye politikker, der blev iværksat i juni 2018.
Drivkraften bag et fald i prisen på vindudstyr omfatter faldende priser på turbiner og invertere, forbedringer i installationsteknikker, bedre forsyningskædestyring og lavere kapitalomkostninger for producenter.
Udjævnede omkostninger til elektricitet (LCOE) er en vigtig metrik inden for energi; den måler de samlede omkostninger ved at producere hver MWh elektricitet fra et kraftværk (i hele dets levetid). Dette inkluderer omkostninger til projektudvikling, konstruktion og forskellige driftsudgifter. Det, vi ser i 2018, er, at LCOE for solcelle- og vindenergi nu er på niveau med fossile brændstoffer.
Vind på land har de laveste gennemsnitlige udjævnede omkostninger på $45/MWh , og solcelleanlæg i brugsskala er ikke langt bagud med $50/MWh . Til sammenligning var de laveste omkostninger ved konventionelle teknologier gasteknologier med kombineret cyklus, i gennemsnit $60/MWh og kulværker, i gennemsnit $102/MWh.
Mange vedvarende teknologier, såsom vind, sol og geotermisk energi, er ikke billige at bygge, men de har ingen brændstofomkostninger, når de først er i drift, og har generelt også lavere driftsomkostninger. Derfor har et fald i udstyrsomkostninger for vedvarende udstyr en meget større indvirkning på dets LCOE end et tilsvarende fald i udstyrsomkostninger for konventionelle produktionskilder. Brændstof-, drifts- og vedligeholdelsesomkostninger stiger typisk med inflationen over en periode på 20-25 år, og de har derfor en uforholdsmæssig stor indvirkning på LCOE.
Som følge heraf er annoncerede kontraktpriser for solcelle- og vindkraftkøbsaftaler i stigende grad sammenlignelige med eller lavere end produktionsomkostningerne for nybyggede gas- og kulkraftværker. Du kan nedenfor se effekten af lavere omkostninger til især solenergi, hvor dens LCOE i 2017 kun er 14 % af, hvad den var i 2009.
Selvom vind og sol nu er omkostningskonkurrencedygtige og tilbyder betydelige miljømæssige fordele i forhold til fossile brændstoffer, betragtes de ikke desto mindre stadig som "intermitterende" eller "variable" energikilder. Solen skinner ikke altid, og vinden blæser ikke altid.
Som følge heraf er vind- og solenergi ikke i stand til helt at erstatte de tjenester, som visse konventionelle "baseload"-kilder leverer til systemet. Men forsyningsselskaber og eloperatører opdager en lang række nye måder, hvorpå disse teknologier kan tilbyde mere værdi til elnettet over hele linjen.
Det næste gennembrud inden for vedvarende teknologi bliver med billig, skalerbar og effektiv energilagring ved hjælp af batterier. I en vis forstand er dette den hellige gral for vedvarende energi, at kunne lagre energi til brug, når generering er umulig. Priserne på lithium-ion-batterier er halveret siden 2014, og mange analytikere tror, at priserne vil falde yderligere, efterhånden som en række store batterifabrikker bygges. Som vi har set med virksomheder som Elon Musks Tesla og SolarCity, skrider innovation og vertikal integration inden for batterirummet hurtigt frem.
Vedvarende energiprojekter har historisk set været afhængige af regeringens politikker for at give dem tillid til den tarif (eller Feed-in-Tarif), som de vil modtage for den producerede elektricitet, for at give vejledning til projektindtægter. Politikker ændrer nu retning, og mange lande bevæger sig fra regeringsfastsatte tariffer til konkurrencedygtige auktioner med langsigtede Power Purchase Agreements (PPA'er) for projekter i forsyningsskala.
En PPA er en aftale, der er underskrevet mellem en køber eller "aftager" af strøm (statsejet eller privat forsyningsselskab eller privat virksomhed) og en elproducent om at købe noget af eller al den strøm, der produceres til en forudbestemt pris eller "tarif" over en defineret tidsrum (normalt 20-25 år i en vedvarende sammenhæng).
Næsten 50 % af udvidelsen af vedvarende kapacitet i løbet af 2017-22 forventes at blive drevet af konkurrencedygtige PPA-auktioner sammenlignet med godt 20 % i 2016. Denne konkurrencedygtige prisfindingsmekanisme gennem udbud har presset omkostningerne langs hele værdikæden og er dermed blevet en mere omkostningseffektiv politisk mulighed for regeringer.
Øget konkurrence har reduceret aflønningsniveauet for solenergi- og vindprojekter med 30-40 % på kun to år i nogle nøglelande som Indien, Tyskland og Tyrkiet. De annoncerede auktionspriser for vind og sol er fortsat med at falde, selvom de gennemsnitlige produktionsomkostninger for nybyggede projekter fortsat er højere. I perioden 2017-22 skønnes de globale gennemsnitlige produktionsomkostninger at falde yderligere med omkring 25 % for solcelleanlæg i brugsskala og med næsten 15 % for landvind.
De laveste takster fra 2017-auktionerne kom fra Mexico – hvor gennemsnitlige sol- og vindbud var henholdsvis $20,80/MWh og $18,60/MWh . Begge tal anses for at være verdensrekordlave. I Indien er solcelleauktioner nu vidne til tariffer på $30-40/MWh, et fald fra $90-100/MWh for bare 4 år siden. I modsætning til andre auktioner rundt om i verden er vindende tariffer i Indien ikke inflationsindekseret, så deres reelle værdi udhules hurtigt.
Faldende energitariffer betyder lavere udgifter for statsejede forsyningsselskaber og regeringer. Hvis de lavere priser væltes over på slutforbrugerne (industri, kommerciel eller bolig), kommer de også til gode. Slutforbrugere som f.eks. private virksomheder har også gavn af, hvis de direkte har indgået en PPA med det elproducerende selskab.
Vi vil nu se på virkningen af disse faldende tariffer på andre interessenter i energiværdikæden – dvs. elproducerende virksomheder og udstyrsproducenter.
Faldende tariffer har tvunget elproducerende virksomheder til at tilpasse sig og optimere omkostningerne. Lavere omkostninger til indkøb af udstyr, lavere finansieringsomkostninger og stordriftsfordele har antaget større betydning end evnen til faktisk at gennemføre projekter. I udviklingslande tilføjer yderligere risici, som skal bæres af udvikleren, også disse omkostninger gennem depreciering af lokal valuta, sikringsomkostninger og usikkerhed om importafgifter og skatter.
De gældende bud er generelt lavere end de reelle produktionsomkostninger. Ud fra ovenstående data er de gennemsnitlige omkostninger for solenergi i intervallet $50/MWh, mens tilbudte og tildelte bud nu er i intervallet under $30/MWh. Selv hvis vi tillader en lavere pris på $35-40/MWh, betyder det, at solenergiproducenter er på gns. taber $5-10/MWh genereret . Tvinger elproducenten til at finde andre måder at reducere omkostningerne på – hvoraf nogle kan påvirke anlæggets langsigtede ydeevne over 20-25 år. I bud, hvor detaljerede tekniske specifikationer ikke er angivet, eller hvor inspektionsproceduren ikke er streng, kan dette føre til underparlig kvalitet i emner som:
Hver komponent, der indgår i fremstillingen af modulet (dvs. cellen, bagpladen, glasset, rammen osv.) kan "omkostningsoptimeres", men om disse subpar-moduler vil generere nominel strøm i 20-25 år er tilbage. at blive set. I et modul er celler, hvor konverteringen fra sollysenergi til elektrisk energi sker. De kan nå temperaturer på omkring 80 grader Celsius under visse forhold, og derfor kan celler af lavere kvalitet have en alvorlig indvirkning på genereringen på lang sigt.
Deres rolle er at konvertere den jævnstrøm (DC), der produceres af modulerne, til vekselstrøm (AC), der kan føres ind i nettet; kredsløb, der danner hjertet i solcelleanlægget. De fleste invertere, der bruges i dag, har en levetid på 10-15 år og skal udskiftes mindst én gang i løbet af den gennemsnitlige PPA (dvs. 25 år). Men med faldende tariffer og lave O&M-budgetter er inverteren et almindeligt omkostningsbesparende ulykkestilfælde.
Stålkonstruktioner, også kendt som modulmonteringskonstruktioner, har til opgave at holde modulerne op i en periode på 20-25 år under alle vejrforhold. Den seneste trend er at reducere mængden af stål, der bruges i monteringskonstruktionerne, både hvad angår tons pr. MW (mindre end 25 MT pr. MW) og tykkelse (mindre end 1 mm). Stål er en relativt dyr komponent, der er knyttet til inflation og kan derfor have en alvorlig indvirkning på byggebudgetterne.
Balance af anlægsomkostninger, såsom daglige kabler, ledere og jordforbindelser, kan forekomme at være mindre poster, men er afgørende. At gå på kompromis med kvaliteten her kan føre til suboptimale og endda usikre planter. Tilsvarende i forhold til installationsprocedurer, hvor der må forventes at skære hjørner på teknik og installation, når budgetterne er lave og tidslinjerne stramme
Alle disse omkostningsbesparende tiltag vil påvirke den samlede produktion (PLF eller CUF) af anlæg, hvilket fører til en højere LCOE (som beregnes pr. genereret kWh). Starter en ond cirkel for produktionsvirksomheder, da taksterne er faste og dermed realisationerne lavere.
Udvikling af vedvarende energiaktiver er nu kun for de store aktører med dybe lommer. Jeg har haft mulighed for at afgive bud på flere sol- og vindprojektkunder, store som små – og i alle tilfælde var de mindre bud (mindre end 5MW) ikke så konkurrencedygtige som større projektstørrelser (over 50MW). Selvom dette er en naturlig fordel, som større projekter nyder godt af, kan det i mange tilfælde ikke være muligt at etablere et 50MW solenergiprojekt (det er omkring 200-250 acres sammenhængende jord), enten på grund af utilgængelighed eller uoverkommelighed for jorden Bemærk:Hver MW sol har brug for 4-5 acres jord, som kan stige baseret på landform, terræn og andre forhold på stedet.
Behovet for distribueret produktion i stedet for store anlæg er et presserende og ældgammelt behov, men lave tariffer vil kun fremskynde nedlæggelsen af mindre produktionsenheder.
De fremherskende lave budtariffer har sat en urealistisk forventning i hovedet på "aftagere" (købere) om de sande omkostninger ved vedvarende energi. Aftagere, hverken statsejede eller private, er uvillige til at betale meget højere end minimumsbuddet for vedvarende energi – uanset kraftværkets størrelse. Dette fører igen til en ond cirkel af omkostningsbesparelser, suboptimal ydeevne, højere LCOE og højere tab pr. kWh for generatoren.
Dette har ført til konsolidering i den solcellefrembringende industri, hvor kun en håndfuld aktører har modtaget alle større PPA-kontrakter annonceret af statslige og centrale forsyningsselskaber. Mindre aktører har været nødt til at dreje deres forretningsmodel og fokusere mere på EPC-modellen (Engineering, Procurement &Construction) for hurtige pengestrømme, men her er marginerne tynde på grund af de gældende tariffer. Selv blandt de større virksomheder har der været likvidationer og fyringer på grund af den forringede enhedsøkonomi.
Modul-/celleproducenter har været nødt til at justere strategien i lyset af konstant uforudsigelighed. Da Kina kontrollerer mere end 40 % af den globale efterspørgsel efter solcellepaneler, påvirker enhver politisk beslutning, der træffes her, produktionsvirksomhederne alvorligt. I maj 2018 annoncerede den kinesiske regering tilbagetrækningen af støtten til Solar PV. Dette har ført til overudbud på markedet og frygt for fortsat overudbud i de kommende år. Mulighederne før producenterne er at:
Dette fører normalt til fyringer i produktionsanlæg både i Kina og i udlandet på grund af kinesiske produkter, der oversvømmer oversøiske markeder til historisk lave priser.
Selvom omkostningerne ved vedvarende energi er faldet, afspejler de offentliggjorte auktionstakster ikke de sande omkostninger ved at producere denne energi. Den positive forskel mellem omkostningerne og den indtægt, som generatoren modtager, har en negativ indvirkning på værdikæden. Som nævnt her har enhedsøkonomi altid betydning (selv i vedvarende energi), og virksomhederne må ignorere dette på egen risiko.
Prisfaldet skal ikke fejres som et eksempel på fremskridt. Prisfald skal være bæredygtige og inkluderende for at være tegn på et progressivt regime for vedvarende energi.