Vorsicht vor dem Wind: Ansichten zum Wachstumsboom der erneuerbaren Energien

Zusammenfassung

Die Kosten für erneuerbare Energien sinken jetzt so schnell, dass sie innerhalb weniger Jahre eine durchweg billigere Quelle zur Stromerzeugung sein sollten als herkömmliche fossile Brennstoffe. Die Kosten für die Stromerzeugung aus Onshore-Wind sind seit 2010 um rund 23 % gesunken, während die Kosten für Strom aus Photovoltaik (PV) im gleichen Zeitraum um 73 % gesunken sind.

Nachdem ich viel Zeit darauf verwendet habe, Kunden im Energiesektor zu helfen, möchte ich in diesem Artikel Folgendes untersuchen:

1. Das Wachstum der erneuerbaren Energien im letzten Jahrzehnt und das prognostizierte Wachstum.
2. Gründe für den anhaltenden Rückgang der Kosten und damit der Tarife für erneuerbare Energien.
3. Die Auswirkungen sinkender Tarife auf zwei Hauptakteure – Energieerzeugungsunternehmen und Gerätehersteller.

Hinweis: In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf Solar-Photovoltaik (Solar-PV) und Windenergie im Versorgungsmaßstab, im Gegensatz zu anderen wachsenden erneuerbaren Technologien wie Solar Home Systems (SHSs), batterie-/speicherbasierten Anwendungen, Elektrofahrzeugen ( Elektrofahrzeuge), Heizsysteme, Biokraftstoffe usw.

1. Wachstum der Erneuerbaren

Im Jahr 2017 stieg die globale erneuerbare Erzeugungskapazität um 167 Gigawatt (GW) und erreichte weltweit fast 2.200 GW. Zum Vergleich: Die weltweit installierte Gesamtleistung aus allen Energiequellen beträgt rund 6.700 GW – erneuerbare Energien machen also 33 % aller installierten Kraftwerke aus. Beachten Sie jedoch, dass dies nicht bedeutet, dass 33 % der gesamten erzeugten Energie aus erneuerbaren Quellen stammt. Die erzeugte Gesamtenergie ist eine Funktion eines Kapazitätsfaktors (CF/CUF) oder Anlagenlastfaktors (PLF) und ist in der Regel bei konventionellen Kraftwerken wie Kohle und Gas höher. Auf den Kapazitätsfaktor und den Anlagenlastfaktor gehe ich später noch ein.

Im gleichen Zeitraum betrug der Nettozubau an Kohle- und Gaskraft 70 GW, etwa 40 % des Zubaus erneuerbarer Kapazitäten. Die Solarphotovoltaik (PV) wuchs 2017 um beachtliche 32 %, gefolgt von der Windenergie, die um 10 % zulegte, während der Kohlestromzubau zurückging.

Die weltweite Umstellung auf erneuerbare Energien schreitet aufgrund rasch sinkender Preise, technologischer Verbesserungen und eines zunehmend günstigen politischen Umfelds weiterhin mit hohem Tempo voran.

Laut IEA-Prognosen werden die erneuerbaren Energien bis 2022 mit einem Wachstum der installierten Kapazität von 43 % (dh Zubau von 920 GW) ein starkes Wachstum verzeichnen. Darüber hinaus werden Wind und Sonne in den nächsten fünf Jahren zusammen mehr als 80 % des weltweiten Kapazitätswachstums bei erneuerbaren Energien ausmachen.

Das Wachstum der erneuerbaren Energien wird von Solar-PV, Wind und China dominiert

Erneuerbare Energien werden Prognosen zufolge 86 % der 10 Billionen US-Dollar ausmachen, die die Welt bis 2040 in neue Energiekapazitäten investieren will. Allein China ist für über 40 % des globalen Wachstums der erneuerbaren Kapazitäten und 45 % der Gesamtinvestitionen verantwortlich, die größtenteils von China bestimmt werden Bedenken hinsichtlich der Luftverschmutzung und Kapazitätsziele. Ergänzt wird diese Strategie durch die Tatsache, dass chinesische Unternehmen rund 60 % der gesamten jährlichen Produktionskapazität für Solarzellen weltweit ausmachen. Markt- und politische Entwicklungen in China werden weitreichendere globale Auswirkungen auf die Nachfrage, das Angebot und die Preise von Solar-PV haben.

Diese tiefgreifende Transformation der Energiemärkte bedeutet, dass Solar- und Onshore-Windenergie bis 2023 mit neuen US-Gasanlagen wirtschaftlich wettbewerbsfähig sein und diese bis 2028 übertreffen werden. In Zukunft werden Solar- und Windenergieanlagen bis 2040 fast 50 % und über 33 % der installierten Kapazität ausmachen % der Erzeugung - ein 4-facher Anstieg der Windkapazität und ein 14-facher Anstieg der Solarenergie.

Wachstum der zusätzlich zur installierten Kapazität erzeugten Energie

Auch bei der Energiegewinnung holen die Erneuerbaren inzwischen das traditionelle Energie-Arbeitspferd Kohle ein. Hier ist ein schneller Weg, um den Unterschied zwischen Leistung (MW) und Energie (MWh) zu verstehen – Im Allgemeinen haben erneuerbare Energien einen niedrigeren Kapazitätsfaktor (CF/CUF) oder Anlagenlastfaktor (PLF) als konventionelle Kraftwerke, dh für jedes 1 MW Kapazität erzeugt eine erneuerbare Anlage weniger Energie (oder MWh) als die entsprechende konventionelle Anlage.

Bei Solar- und Windkraftwerken liegt der PLF typischerweise im Bereich von 15–30 %, während der PLF bei Kohle- und Gaskraftwerken im Bereich von 60–90 % liegen kann, wobei PLFs von bis zu 95 % ebenfalls erreichbar sind, dh eine erneuerbare 1-MW-Anlage erzeugt typischerweise 1.750 MWh pro Jahr, während eine konventionelle Anlage typischerweise 7.000 MWh pro Jahr erzeugt – ein gewaltiger Unterschied. Unter den erneuerbaren Energien kann nur Wasserkraft mit konventionellen Strom-PLFs konkurrieren, wobei einige Wasserkraftwerke PLFs von über 70 % aufweisen.

Selbst bei niedrigen PLFs hat sich die Kapazitätszubaurate bis zu dem Punkt erhöht, an dem erneuerbare Energien auf globaler Basis jetzt die gleiche Energiemenge wie Gaskraftwerke erzeugen. Es wird auch prognostiziert, dass sie bis 2023 die Lücke zur Kohle schließen werden (17 % Lücke), was eine bedeutende Leistung darstellt.

2. Sinkende Produktionskosten

Mooresches Gesetz in der Solar-PV

Nach meinen Beobachtungen machen Module und Wechselrichter rund 70 % der Kosten eines Solarstromprojekts im Versorgungsmaßstab aus – und das sind die beiden Komponenten, die die sinkenden Kosten für Solarstrom vorangetrieben haben.

Um zu verstehen, wie ein Modul (das eigentliche Panel) und ein Wechselrichter aussehen und welche Bedeutung sie im Kontext eines Solarkraftwerks haben, verweise ich auf das Schema von Sarah Hwong:

Die Preise für Solarmodule und Wechselrichter sind aus verschiedenen Gründen gefallen, darunter, aber nicht beschränkt auf: Überangebot, Euro- und Yen-Abwertung und die Anpassung der Mindestimportpreise nach unten. In der Solar-PV-Branche sind die Käufer zudem äußerst preissensibel, was einen anhaltenden Preisdruck auf die Ausrüster ausübt. Der globale durchschnittliche Verkaufspreis von Solarmodulen wird im Jahr 2018 voraussichtlich um rund 35 % sinken, da die chinesische Regierung das Solarwachstum durch im Juni 2018 eingeführte neue Richtlinien einschränkt.

Zu den Treibern für einen Preisrückgang bei Windkraftanlagen gehören fallende Preise für Turbinen und Wechselrichter, Verbesserungen bei den Installationstechniken, ein besseres Lieferkettenmanagement und niedrigere Kapitalkosten für die Hersteller.

Auswirkungen auf Levelized Cost oder LCOE

Stromgestehungskosten (LCOE) sind eine wichtige Kennzahl im Energiebereich; es misst die Gesamtkosten für die Erzeugung jeder MWh Strom aus einem Kraftwerk (über seine gesamte Nutzungsdauer). Dazu gehören die Kosten für die Projektentwicklung, den Bau und verschiedene Betriebskosten. Was wir im Jahr 2018 sehen, ist, dass die Stromgestehungskosten von Solar-PV und Wind jetzt auf Augenhöhe mit fossilen Brennstoffen sind.

Onshore-Wind hat mit 45 $/MWh die niedrigsten durchschnittlichen Stromgestehungskosten, und Photovoltaikanlagen im Versorgungsmaßstab liegen mit 50 $/MWh nicht weit dahinter. Im Vergleich dazu waren die niedrigsten Kosten herkömmlicher Technologien Gas-Kombikraftwerke mit durchschnittlich 60 $/MWh und Kohlekraftwerke mit durchschnittlich 102 $/MWh.

Viele erneuerbare Technologien wie Wind, Sonne und Geothermie sind nicht billig zu bauen, aber sie haben keine Brennstoffkosten, sobald sie in Betrieb sind, und haben im Allgemeinen auch niedrigere Betriebs- und Wartungskosten. Daher hat ein Rückgang der Ausrüstungskosten für erneuerbare Energiequellen einen viel größeren Einfluss auf die Stromgestehungskosten als ein ähnlicher Rückgang der Ausrüstungskosten für konventionelle Erzeugungsquellen. Kraftstoff-, Betriebs- und Wartungskosten steigen in der Regel mit der Inflation über einen Zeitraum von 20 bis 25 Jahren und haben daher einen unverhältnismäßig hohen Einfluss auf die LCOE.

Infolgedessen sind angekündigte Vertragspreise für Solar-PV- und Windkraft-Kaufverträge zunehmend vergleichbar mit oder niedriger als die Erzeugungskosten neu gebauter Gas- und Kohlekraftwerke. Unten sehen Sie den Effekt der niedrigeren Kosten insbesondere für Solar, wo die LCOE im Jahr 2017 nur 14 % des Wertes von 2009 betragen.

Warum brauchen wir immer noch fossile Brennstoffe?

Obwohl Wind und Sonne heute kostengünstig sind und erhebliche Umweltvorteile gegenüber fossilen Brennstoffen bieten, gelten sie dennoch immer noch als „intermittierende“ oder „variable“ Energiequellen. Die Sonne scheint nicht immer und der Wind weht nicht immer.

Infolgedessen sind Wind und Sonne nicht in der Lage, die Dienste vollständig zu ersetzen, die bestimmte herkömmliche „Grundlast“-Quellen für das System bereitstellen. Versorgungsunternehmen und Strombetreiber entdecken jedoch eine Vielzahl neuer Möglichkeiten, wie diese Technologien dem Stromnetz auf breiter Front einen Mehrwert bieten können.

Der nächste Durchbruch in der erneuerbaren Technologie wird mit billigen, skalierbaren und effizienten Energiespeichern unter Verwendung von Batterien sein. In gewisser Weise ist dies der heilige Gral der erneuerbaren Energien, Energie speichern zu können, wenn keine Erzeugung möglich ist. Die Preise für Lithium-Ionen-Batterien haben sich seit 2014 halbiert, und viele Analysten gehen davon aus, dass die Preise weiter fallen werden, wenn eine Reihe großer Batteriefabriken gebaut werden. Wie wir bei Unternehmen wie Tesla und SolarCity von Elon Musk gesehen haben, schreiten Innovation und vertikale Integration im Batteriebereich schnell voran.

3. Sinkende Tarife für erneuerbare Energien

Anstieg kompetitiver Auktionen gegenüber Einspeisetarifen (FITs)

Projekte für erneuerbare Energien haben sich in der Vergangenheit auf staatliche Richtlinien verlassen, um ihnen Vertrauen in den Tarif (oder Einspeisetarif) zu geben, den sie für den erzeugten Strom erhalten, um die Projekteinnahmen zu bestimmen. Die Politik ändert nun die Richtung und viele Länder wechseln von staatlich festgelegten Tarifen zu wettbewerbsfähigen Auktionen mit langfristigen Stromabnahmeverträgen (PPAs) für Projekte im Versorgungsmaßstab.

Ein PPA ist eine Vereinbarung, die zwischen einem Käufer oder „Abnehmer“ von Strom (staatliches oder privates Versorgungsunternehmen oder privates Unternehmen) und einem Stromerzeuger unterzeichnet wird, um einen Teil oder den gesamten erzeugten Strom zu einem vorher festgelegten Preis oder „Tarif“ zu kaufen definierten Zeitraum (normalerweise 20-25 Jahre in einem erneuerbaren Kontext).

Es wird erwartet, dass fast 50 % des Kapazitätsausbaus erneuerbarer Energien im Zeitraum 2017-22 durch wettbewerbsorientierte PPA-Auktionen vorangetrieben werden, verglichen mit etwas mehr als 20 % im Jahr 2016. Dieser wettbewerbsorientierte Preisfindungsmechanismus durch Ausschreibungen hat die Kosten entlang der gesamten Wertschöpfungskette gedrückt und ist somit zu einem Mehr geworden kostengünstige Politikoption für Regierungen.

Auktionspreise fallen weiter

Der verschärfte Wettbewerb hat in einigen Schlüsselländern wie Indien, Deutschland und der Türkei das Vergütungsniveau für Solar-PV- und Windprojekte in nur zwei Jahren um 30-40 % gesenkt. Die angekündigten Auktionspreise für Wind- und Solarenergie sind weiter gesunken, obwohl die durchschnittlichen Erzeugungskosten von Neubauprojekten nach wie vor höher sind. Für den Zeitraum 2017-22 wird geschätzt, dass die globalen durchschnittlichen Erzeugungskosten um etwa 25 % für Solar-PV im Versorgungsmaßstab und um fast 15 % für Onshore-Windenergie sinken werden.

Erfassen Sie niedrige Gebote

Die niedrigsten Tarife aus den Auktionen 2017 kamen aus Mexiko – wo die durchschnittlichen Gebote für Solar- und Windenergie bei 20,80 $/MWh bzw. 18,60 $/MWh lagen . Beide Werte gelten als Weltrekordtiefs. In Indien werden Solarauktionen jetzt mit Tarifen von 30-40 $/MWh verglichen mit 90-100 $/MWh vor nur 4 Jahren. Im Gegensatz zu anderen Auktionen auf der ganzen Welt sind Gewinnzölle in Indien nicht inflationsindexiert, sodass ihr realer Wert schnell untergräbt.

Gute Nachrichten für Energieversorger und Kunden?

Sinkende Energietarife bedeuten geringere Ausgaben für staatliche Versorgungsunternehmen und Regierungen. Werden die günstigeren Preise an die Endverbraucher (Industrie, Gewerbe oder Privathaushalte) weitergegeben, profitieren auch diese. Auch Endverbraucher wie Privatunternehmen profitieren, wenn sie direkt mit dem Stromerzeuger einen PPA abgeschlossen haben.

Wir werden uns nun die Auswirkungen dieser sinkenden Tarife auf andere Akteure in der Energiewertschöpfungskette ansehen – dh Stromerzeugungsunternehmen und Gerätehersteller.

4. Auswirkungen auf Stromerzeugungs- und Fertigungsunternehmen

Sinkende Tarife zwingen Stromerzeuger zur Anpassung und Kostenoptimierung. Niedrigere Anschaffungskosten für Ausrüstung, niedrigere Finanzierungskosten und Größenvorteile sind wichtiger geworden als die Fähigkeit, Projekte tatsächlich umzusetzen. In Entwicklungsländern tragen zusätzliche Risiken, die vom Entwickler getragen werden müssen, zu diesen Kosten bei, durch Abwertung in lokaler Währung, Absicherungskosten und Ungewissheit bei Einfuhrzöllen und Steuern.

Kostensenkungsmaßnahmen

Die vorherrschenden Gebote sind im Allgemeinen niedriger als die tatsächlichen Produktionskosten. Aus den oben präsentierten Daten gehen die durchschnittlichen Kosten für Solarenergie im Bereich von 50 $/MWh hervor, während angebotene und zugeschlagene Gebote jetzt im Bereich von unter 30 $/MWh liegen. Selbst wenn wir niedrigere Kosten von 35-40 $/MWh berücksichtigen, bedeutet dies, dass die Solarstromproduzenten im Durchschnitt liegen. Verlust von $5-10/MWh generiert . Dies zwingt den Stromerzeuger, andere Möglichkeiten zur Kostensenkung zu finden – von denen einige die langfristige Leistung der Anlage über 20-25 Jahre beeinträchtigen können. Bei Angeboten, bei denen keine detaillierten technischen Spezifikationen bereitgestellt werden oder bei denen das Inspektionsverfahren nicht streng ist, kann dies zu einer unterdurchschnittlichen Qualität bei folgenden Artikeln führen:

Module

Jede Komponente, die in die Herstellung des Moduls einfließt (dh Zelle, Rückseitenfolie, Glas, Rahmen usw.), kann „kostenoptimiert“ werden, aber ob diese unterdurchschnittlichen Module 20-25 Jahre lang Nennleistung erbringen, bleibt offen gesehen zu werden. In einem Modul findet die Umwandlung von Sonnenlichtenergie in elektrische Energie in den Zellen statt. Sie können unter bestimmten Bedingungen Temperaturen von etwa 80 Grad Celsius erreichen, daher können Zellen geringerer Qualität die Erzeugung langfristig stark beeinträchtigen.

Wechselrichter

Ihre Aufgabe ist es, den von den Modulen erzeugten Gleichstrom (DC) in netzeinspeisefähigen Wechselstrom (AC) umzuwandeln; Schaltung, die das Herzstück des Solar-PV-Systems bildet. Die meisten heute verwendeten Wechselrichter haben eine Lebensdauer von 10-15 Jahren und müssen mindestens einmal während der Laufzeit des durchschnittlichen PPA (dh 25 Jahre) ersetzt werden. Aber bei sinkenden Tarifen und niedrigen O&M-Budgets ist der Wechselrichter ein häufiges Kostensenkungsopfer.

Strukturen

Stahlkonstruktionen, auch Modulhalterungskonstruktionen genannt, haben die Aufgabe, die Module über einen Zeitraum von 20-25 Jahren bei allen Wetterbedingungen zu halten. Der neueste Trend besteht darin, die Menge an Stahl, die in den Montagestrukturen verwendet wird, sowohl in Tonnen pro MW (weniger als 25 Tonnen pro MW) als auch in der Dicke (weniger als 1 mm) zu reduzieren. Stahl ist eine relativ kostspielige Komponente, die an die Inflation gebunden ist und daher die Baubudgets stark beeinträchtigen kann.

Andere

Betriebskosten wie alltägliche Kabel, Leitungen und Erdungen mögen nebensächlich erscheinen, sind aber entscheidend. Kompromisse bei der Qualität könnten hier zu suboptimalen und sogar unsicheren Anlagen führen. Ähnlich verhält es sich mit Installationsverfahren, bei denen bei knappen Budgets und engen Zeitvorgaben mit Abstrichen bei Engineering und Installation zu rechnen ist

Diejenigen mit tiefen Taschen werden sich durchsetzen und eine Konsolidierung ist unvermeidlich

Alle diese Kostensenkungsmaßnahmen wirken sich auf die Gesamtproduktion (PLF oder CUF) der Anlagen aus, was zu höheren LCOE (die pro erzeugter kWh berechnet werden) führt. Beginn eines Teufelskreises für Erzeugerunternehmen, da die Tarife fest und damit die Erlöse geringer sind.

Die Entwicklung erneuerbarer Energieanlagen ist jetzt nur noch etwas für die großen Player mit tiefen Taschen. Ich hatte die Gelegenheit, Gebote für mehrere große und kleine Solar- und Windprojektkunden abzugeben – und in allen Fällen waren die Gebote für kleinere Projekte (weniger als 5 MW) nicht so wettbewerbsfähig wie größere Projekte (über 50 MW). Während dies ein natürlicher Vorteil größerer Projekte ist, ist die Einrichtung eines 50-MW-Solarenergieprojekts (das sind etwa 200 bis 250 Hektar zusammenhängendes Land erforderlich) in vielen Fällen möglicherweise nicht machbar, da das Land nicht verfügbar oder unbezahlbar ist . Hinweis: Alle MW Solar benötigt 4-5 Acres Land, was je nach Landform, Gelände und anderen Standortbedingungen zunehmen kann.

Der Bedarf an dezentraler Erzeugung anstelle von Großanlagen ist dringend und uralt, aber niedrige Tarife werden den Niedergang kleinerer Erzeugungseinheiten nur beschleunigen.

Die vorherrschenden niedrigen Gebotstarife haben in den Köpfen der „Abnehmer“ (Käufer) eine unrealistische Erwartung über die wahren Kosten erneuerbarer Energien geweckt. Abnehmer, ob staatlich oder privat, sind nicht bereit, viel mehr als das angebotene Mindestgebot für erneuerbaren Strom zu zahlen – unabhängig von der Größe des Kraftwerks. Dies führt wiederum zu einem Teufelskreis aus Kostensenkung, suboptimaler Leistung, höheren Stromgestehungskosten und höheren Verlusten pro kWh für den Generator.

Dies hat zu einer Konsolidierung in der Solarstromerzeugungsbranche geführt, wobei nur eine Handvoll Akteure alle wichtigen PPA-Verträge einsacken, die von staatlichen und zentralen Versorgungsunternehmen angekündigt wurden. Kleinere Akteure mussten ihr Geschäftsmodell umstellen und sich für schnelle Cashflows mehr auf das EPC-Modell (Engineering, Procurement & Construction) konzentrieren, aber hier sind die Margen aufgrund der vorherrschenden Tarife hauchdünn. Selbst bei den größeren Unternehmen gab es aufgrund der sich verschlechternden Wirtschaftslage der Einheiten Liquidationen und Entlassungen.

Auswirkungen auf Gerätehersteller

Modul-/Zellhersteller mussten angesichts der anhaltenden Unvorhersehbarkeit ihre Strategie anpassen. Da China mehr als 40 % der weltweiten Nachfrage nach Solar-Photovoltaik kontrolliert, wirken sich alle hier getroffenen politischen Entscheidungen stark auf die produzierenden Unternehmen aus. Im Mai 2018 kündigte die chinesische Regierung den Entzug der Unterstützung für Solar PV an. Dies hat zu einem Überangebot auf dem Markt und der Angst vor einem anhaltenden Überangebot für die kommenden Jahre geführt. Die Optionen vor den Herstellern sind:

1. Setzen Sie sich auf das Inventar.
2. Finden Sie neue Kunden, um die überschüssige Produktion aufzunehmen.
3. Verkaufen Sie das Produkt mit einem erheblichen Preisnachlass und reduzieren Sie die Kapazität, um die aktuelle Nachfrage zu bedienen.
4. Alles das oben Genannte.

Dies führt normalerweise zu Entlassungen in Produktionsstätten sowohl in China als auch im Ausland, da chinesische Produkte zu historisch niedrigen Preisen die Märkte in Übersee überschwemmen.

Unter den positiven Schlagzeilen fallender Preise verbirgt sich eine versteckte Gefahr

Während die Kosten für erneuerbare Energie gesunken sind, spiegeln die veröffentlichten Auktionstarife nicht die wahren Kosten für die Erzeugung dieser Energie wider. Die positive Differenz zwischen den Kosten und den Einnahmen des Erzeugers wirkt sich negativ auf die Wertschöpfungskette aus. Wie hier erwähnt, spielt die Wirtschaftlichkeit der Einheit immer eine Rolle (auch bei erneuerbaren Energien), und Unternehmen müssen dies auf eigene Gefahr ignorieren.

Der Preisverfall sollte nicht als Fortschritt gefeiert werden. Preisrückgänge müssen nachhaltig und integrativ sein, um auf ein fortschrittliches Regime für erneuerbare Energien hinzuweisen.