Uwaga na wiatr: poglądy na boom wzrostu energii odnawialnej

Podsumowanie wykonawcze

Koszt energii odnawialnej spada obecnie tak szybko, że w ciągu zaledwie kilku lat powinna być ona stale tańszym źródłem wytwarzania energii elektrycznej niż tradycyjne paliwa kopalne. Koszt wytwarzania energii z wiatru na lądzie spadł o około 23% od 2010 roku, podczas gdy koszt energii fotowoltaicznej (PV) spadł w tym samym okresie o 73%.

Poświęciwszy dużo czasu na pomoc klientom z sektora energetycznego, moim motywem w tym artykule jest zbadanie:

1. Rozwój OZE w ostatniej dekadzie i jego przewidywany wzrost.
2. Przyczyny utrzymującego się spadku kosztów, a co za tym idzie taryf energii odnawialnej.
3. Wpływ spadających taryf na dwóch kluczowych interesariuszy – przedsiębiorstwa energetyczne i przedsiębiorstwa produkujące urządzenia.

Uwaga: w tym artykule koncentrujemy się na energii słonecznej fotowoltaicznej (PV) i wiatrowej na skalę użytkową, w przeciwieństwie do innych rozwijających się technologii odnawialnych, takich jak domowe systemy słoneczne (SHS), aplikacje oparte na bateriach/magazynach, pojazdy elektryczne ( pojazdów elektrycznych), systemów grzewczych, biopaliw itp.

1. Rozwój OZE

W 2017 r. globalna moc wytwórcza energii odnawialnej wzrosła o 167 gigawatów (GW) i osiągnęła prawie 2200 GW na całym świecie. Aby to zobrazować, całkowita globalna moc zainstalowana ze wszystkich źródeł energii wynosi około 6700 GW – więc odnawialne źródła energii stanowią 33% wszystkich zainstalowanych elektrowni. Należy jednak pamiętać, że nie oznacza to, że 33% całej wytwarzanej energii pochodzi ze źródeł odnawialnych. Całkowita wytworzona energia jest funkcją współczynnika wydajności (CF/CUF) lub współczynnika obciążenia elektrowni (PLF) i z reguły jest wyższa w przypadku konwencjonalnych elektrowni, takich jak węgiel i gaz. W dalszej części omówię współczynnik wydajności i współczynnik obciążenia zakładu.

W tym samym okresie przyrosty netto energii opartej na węglu i gazie wyniosły 70 GW, co stanowi około 40% przyrostu mocy ze źródeł odnawialnych. Fotowoltaika słoneczna (PV) wzrosła o znaczące 32% w 2017 r., a następnie energia wiatrowa, która wzrosła o 10%, podczas gdy dodawanie energii z węgla spadło.

Globalna transformacja w zakresie energii odnawialnej nadal postępuje w szybkim tempie z powodu szybko spadających cen, ulepszeń technologicznych i coraz bardziej sprzyjającego otoczenia politycznego.

Zgodnie z prognozami MAE, do 2022 r. OZE będą odnotowywać silny wzrost, przy wzroście zainstalowanej mocy o 43% (tj. dodanie 920 GW). Dodatkowo, energia wiatrowa i słoneczna razem stanowić będą ponad 80% globalnego wzrostu mocy odnawialnych w ciągu najbliższych pięciu lat.

Wzrost energii odnawialnej jest zdominowany przez fotowoltaikę, wiatr i Chiny

Przewiduje się, że odnawialne źródła energii przejmą 86% z 10 bilionów dolarów, które świat planuje zainwestować w nowe moce energetyczne do 2040 r. Same Chiny odpowiadają za ponad 40% globalnego wzrostu mocy w zakresie odnawialnych źródeł energii i 45% całkowitych inwestycji, co jest w dużej mierze napędzane przez obawy dotyczące zanieczyszczenia powietrza i celów w zakresie przepustowości. Uzupełnieniem tej strategii jest fakt, że chińskie firmy odpowiadają za około 60% całkowitej rocznej zdolności produkcyjnej ogniw słonecznych na całym świecie. Rozwój rynku i polityki w Chinach będzie miał szersze globalne konsekwencje dla popytu, podaży i cen fotowoltaiki słonecznej.

Ta głęboka transformacja rynków energii oznacza, że ​​do 2023 r. energia słoneczna i wiatrowa będą konkurencyjne ekonomicznie w stosunku do nowych elektrowni gazowych w USA, przewyższając je do 2028 r. W przyszłości do 2040 r. energia słoneczna i wiatrowa będą stanowić prawie 50% zainstalowanej mocy % produkcji - 4x skok mocy wiatru i 14x skok energii słonecznej.

Wzrost energii wytwarzanej w dodatku do mocy zainstalowanej

Odnawialne źródła energii doganiają teraz również tradycyjny wół roboczy energetyczny, węgiel, pod względem wytwarzania energii. Oto szybki sposób na zrozumienie różnicy między mocą (MW) a energią (MWh) – Ogólnie rzecz biorąc, odnawialne źródła energii mają niższy współczynnik mocy (CF/CUF) lub współczynnik obciążenia elektrowni (PLF) niż elektrownie konwencjonalne, tj. na każdy 1 MW mocy, elektrownia odnawialna wytwarza mniej energii (lub MWh) niż odpowiednia elektrownia konwencjonalna.

W przypadku elektrowni słonecznych i wiatrowych PLF zwykle mieści się w zakresie 15-30%, podczas gdy w przypadku elektrowni węglowych i gazowych PLF może mieścić się w zakresie 60-90%, przy czym osiągalne są również wielkości PLF do 95%, tj. elektrownia odnawialna o mocy 1 MW zazwyczaj wytwarza 1750 MWh rocznie, podczas gdy konwencjonalna elektrownia zazwyczaj generuje 7000 MWh rocznie – ogromna różnica. Wśród odnawialnych źródeł energii tylko hydroenergia może konkurować z konwencjonalnymi elektrowniami PLF, przy czym niektóre elektrownie wodne mają PLF powyżej 70%.

Nawet przy niskich PLF, tempo zwiększania mocy wzrosło do punktu, w którym, w skali globalnej, odnawialne źródła energii wytwarzają teraz taką samą ilość energii, jak elektrownie gazowe. Przewiduje się również, że do 2023 r. zlikwidują lukę węglem (17%), co jest znaczącym osiągnięciem.

2. Spadające koszty produkcji

Prawo Moore'a w fotowoltaice słonecznej

Z moich obserwacji wynika, że ​​moduły i falowniki stanowią około 70% kosztów projektu energii słonecznej na skalę użytkową – i to są dwa elementy, które napędzają spadający koszt energii słonecznej.

Aby zrozumieć, jak wygląda moduł (właściwy panel) i falownik oraz ich znaczenie w kontekście elektrowni słonecznej, odwołam się do schematu Sarah Hwong:

Ceny modułów fotowoltaicznych i falowników spadły z różnych powodów, w tym między innymi: nadpodaży, deprecjacji euro i jena oraz korekty w dół minimalnych cen importowych. W branży fotowoltaicznej nabywcy są również bardzo wrażliwi na ceny, co powoduje ciągłą presję cenową na dostawców sprzętu. Oczekuje się, że światowa średnia cena sprzedaży modułów fotowoltaicznych spadnie o około 35% w 2018 r., ze względu na ograniczenie przez rząd chiński wzrostu energii słonecznej za pomocą nowych polityk wprowadzonych w czerwcu 2018 r.

Czynnikami napędzającymi spadek cen sprzętu wiatrowego są spadające ceny turbin i falowników, usprawnienia w technikach instalacji, lepsze zarządzanie łańcuchem dostaw oraz niższy koszt kapitału dla producentów.

Wpływ na wyrównany koszt lub LCOE

Uśredniony koszt energii elektrycznej (LCOE) jest ważnym miernikiem energii; mierzy całkowity koszt wytworzenia każdej MWh energii elektrycznej z elektrowni (w całym okresie jej użytkowania). Obejmuje to koszty opracowania projektu, budowy i różne wydatki operacyjne. W 2018 r. obserwujemy, że LCOE fotowoltaiki i wiatru jest teraz na równi z paliwami kopalnymi.

Wiatr na lądzie ma najniższy średni uśredniony koszt na poziomie 45 USD/MWh , a elektrownie fotowoltaiczne na skalę użytkową nie są daleko w tyle z 50 USD/MWh . Dla porównania, najniższy koszt z technologii konwencjonalnych to gazowe technologie cyklu skojarzonego, średnio 60 USD/MWh i elektrownie węglowe, średnio 102 USD/MWh.

Wiele technologii odnawialnych, takich jak energia wiatrowa, słoneczna i geotermalna, nie jest tanich w budowie, ale nie generują kosztów paliwa po uruchomieniu i generalnie mają niższe koszty eksploatacji i utrzymania. Stąd spadek kosztów sprzętu odnawialnego ma znacznie większy wpływ na jego LCOE niż podobny spadek kosztów sprzętu dla konwencjonalnych źródeł wytwórczych. Koszty paliwa, eksploatacji i konserwacji zazwyczaj rosną wraz z inflacją w okresie 20-25 lat, stąd mają nieproporcjonalnie duży wpływ na LCOE.

W rezultacie ogłoszone ceny umowne dotyczące umów zakupu fotowoltaiki i energii wiatrowej są coraz bardziej porównywalne lub niższe niż koszty wytwarzania w nowo budowanych elektrowniach gazowych i węglowych. Poniżej możesz zobaczyć efekt niższych kosztów w szczególności na energię słoneczną, gdzie LCOE w 2017 roku wynosi zaledwie 14% tego, co było w 2009 roku.

Dlaczego nadal potrzebujemy paliw kopalnych?

Chociaż wiatr i energia słoneczna są obecnie konkurencyjne cenowo i oferują znaczne korzyści środowiskowe w porównaniu z paliwami kopalnymi, nadal są uważane za źródła energii „nieciągłe” lub „zmienne”. Słońce nie zawsze świeci, a wiatr nie zawsze wieje.

W rezultacie energia wiatrowa i słoneczna nie są w stanie całkowicie zastąpić usług, które niektóre konwencjonalne źródła „podstawowe” zapewniają systemowi. Jednak przedsiębiorstwa użyteczności publicznej i operatorzy energii odkrywają wiele nowych sposobów, w jakie te technologie mogą oferować większą wartość sieci energetycznej we wszystkich dziedzinach.

Kolejnym przełomem w technologii odnawialnej będzie tanie, skalowalne i wydajne magazynowanie energii przy użyciu baterii. W pewnym sensie jest to święty Graal energii odnawialnej, możliwość magazynowania energii do użytku, gdy wytwarzanie jest niemożliwe. Ceny akumulatorów litowo-jonowych spadły o połowę od 2014 r., a wielu analityków uważa, że ​​ceny spadną jeszcze bardziej w wyniku budowy mnóstwa dużych fabryk akumulatorów. Jak widzieliśmy w przypadku firm takich jak Tesla i SolarCity Elona Muska, innowacyjność i pionowa integracja w obszarze baterii postępują szybko.

3. Spadające taryfy od OZE

Wzrost liczby konkurencyjnych aukcji w stosunku do taryf gwarantowanych (FIT)

Projekty energii odnawialnej w przeszłości opierały się na polityce rządu, aby zapewnić im pewność co do taryfy (lub taryfy gwarantowanej), którą otrzymają za wytworzoną energię elektryczną, aby dać wytyczne dotyczące przychodów projektu. Polityka zmienia teraz kierunek i wiele krajów przechodzi z taryf ustalanych przez rząd na konkurencyjne aukcje z długoterminowymi umowami zakupu energii (PPA) dla projektów na skalę użyteczności publicznej.

Umowa PPA to umowa podpisana między nabywcą lub „odbiorcą” energii (państwowe, prywatne lub prywatne przedsiębiorstwo) a wytwórcą energii na zakup części lub całości wytworzonej energii po z góry ustalonym koszcie lub „taryfie” w ciągu określony okres czasu (zwykle 20-25 lat w kontekście odnawialnym).

Oczekuje się, że prawie 50% rozbudowy mocy ze źródeł odnawialnych w latach 2017-22 będzie napędzane przez konkurencyjne aukcje PPA, w porównaniu do nieco ponad 20% w 2016 r. Ten konkurencyjny mechanizm ustalania cen w drodze przetargów ograniczył koszty w całym łańcuchu wartości, dzięki czemu opłacalna opcja polityczna dla rządów.

Ceny aukcji nadal spadają

Zwiększona konkurencja obniżyła poziomy wynagrodzeń za projekty fotowoltaiczne i wiatrowe o 30-40% w ciągu zaledwie dwóch lat w niektórych kluczowych krajach, takich jak Indie, Niemcy i Turcja. Ogłoszone na aukcjach ceny energii wiatrowej i słonecznej nadal spadają, chociaż średnie koszty wytwarzania nowych projektów pozostają wyższe. Szacuje się, że w latach 2017-22 średnie globalne koszty wytwarzania będą dalej spadać o około 25% w przypadku fotowoltaiki na skalę przemysłową io prawie 15% w przypadku wiatru na lądzie.

Rekordowo niskie stawki

Najniższe taryfy z aukcji 2017 pochodziły z Meksyku – gdzie średnie oferty na energię słoneczną i wiatrową wynosiły odpowiednio 20,80 USD/MWh i 18,60 USD/MWh . Obie liczby są uważane za rekordowo niskie na świecie. W Indiach na aukcjach energii słonecznej obowiązują obecnie taryfy w wysokości 30-40 USD/MWh, w porównaniu z 90-100 USD/MWh zaledwie 4 lata temu. W przeciwieństwie do innych aukcji na całym świecie, wygrywające taryfy w Indiach nie są indeksowane inflacją, więc ich rzeczywista wartość szybko spada.

Dobre wieści dla przedsiębiorstw użyteczności publicznej i klientów?

Spadające taryfy na energię oznaczają niższe wydatki dla państwowych przedsiębiorstw użyteczności publicznej i rządów. Jeśli niższe ceny zostaną przeniesione na konsumentów końcowych (przemysłowych, handlowych lub mieszkaniowych), oni również na tym skorzystają. Odbiorcy końcowi, tacy jak prywatne przedsiębiorstwa, również odnoszą korzyści, jeśli bezpośrednio zawarli umowę PPA z przedsiębiorstwem wytwarzającym energię.

Przyjrzymy się teraz wpływowi tych spadających taryf na innych interesariuszy w energetycznym łańcuchu wartości – tj. przedsiębiorstwa energetyczne i producentów sprzętu.

4. Wpływ na przedsiębiorstwa energetyczne i produkcyjne

Spadające taryfy zmusiły przedsiębiorstwa energetyczne do dostosowania się i optymalizacji kosztów. Niższe koszty zakupu sprzętu, niższy koszt finansowania i ekonomia skali zyskały na znaczeniu niż możliwość faktycznej realizacji projektów. W krajach rozwijających się dodatkowe ryzyko, które musi ponieść deweloper, również zwiększa te koszty, poprzez deprecjację waluty lokalnej, koszty hedgingu i niepewność co do ceł importowych i podatków.

Środki redukcji kosztów

Podane ceny ofertowe są zazwyczaj niższe od rzeczywistych kosztów produkcji. Z przedstawionych powyżej danych wynika, że ​​średnie koszty energii słonecznej mieszczą się w przedziale 50 USD/MWh, podczas gdy oferowane i rozstrzygane oferty mieszczą się obecnie w przedziale poniżej 30 USD/MWh. Nawet jeśli pozwolimy na niższy koszt 35-40 USD/MWh, oznacza to, że producenci energii słonecznej są średnio. traci 5-10 USD/MWh . Zmuszenie producenta energii do znalezienia innych sposobów na obniżenie kosztów – niektóre z nich mogą wpłynąć na długoterminową wydajność elektrowni przez 20-25 lat. W ofertach, w których nie podano szczegółowych specyfikacji technicznych lub gdy procedura kontroli nie jest ścisła, może to prowadzić do gorszej jakości takich pozycji, jak:

Moduły

Każdy element, który jest używany do produkcji modułu (tj. ogniwo, tylna ścianka, szkło, rama itp.) można „zoptymalizować pod względem kosztów”, ale czy te podrzędne moduły będą generować moc znamionową przez 20-25 lat pozostaje być widzianym. W module komórki są miejscem konwersji energii słonecznej na energię elektryczną. W pewnych warunkach mogą osiągać temperatury około 80 stopni Celsjusza, dlatego ogniwa o niższej jakości mogą poważnie wpłynąć na wytwarzanie w dłuższej perspektywie.

Falowniki

Ich rolą jest przekształcenie prądu stałego (DC) wytwarzanego przez moduły w prąd zmienny (AC), który może być podawany do sieci; obwody, które stanowią serce systemu fotowoltaicznego. Większość używanych obecnie inwerterów ma żywotność 10-15 lat i wymaga wymiany co najmniej raz w okresie przeciętnego PPA (tj. 25 lat). Jednak przy spadających taryfach i niskich budżetach na O&M falownik jest częstą ofiarą cięcia kosztów.

Struktury

Konstrukcje stalowe, zwane również konstrukcjami montażowymi modułów, mają za zadanie utrzymywać moduły przez okres 20-25 lat w każdych warunkach pogodowych. Najnowszym trendem jest zmniejszenie ilości stali używanej w konstrukcjach montażowych zarówno pod względem ton na MW (mniej niż 25 MT na MW), jak i grubości (mniej niż 1 mm). Stal jest stosunkowo kosztownym elementem związanym z inflacją, a zatem może poważnie wpłynąć na budżet budowlany.

Inni

Bilans kosztów zakładu, takich jak kable codziennego użytku, przewodniki i uziemienia, może wydawać się drobnymi elementami, ale ma kluczowe znaczenie. Kompromis w zakresie jakości może prowadzić do nieoptymalnych, a nawet niebezpiecznych roślin. Podobnie jest w przypadku procedur instalacyjnych, w których należy się liczyć z cięciem rogów w zakresie inżynierii i instalacji, gdy budżety są niskie, a terminy napięte

Ci z głębokimi kieszeniami zwyciężą, a konsolidacja jest nieunikniona

Wszystkie te środki redukcji kosztów wpłyną na całkowitą produkcję (PLF lub CUF) elektrowni, co prowadzi do wyższego LCOE (który jest obliczany na wytworzoną kWh). Rozpoczęcie błędnego koła dla wytwórców, ponieważ taryfy są stałe, a co za tym idzie realizacje są niższe.

Rozwój aktywów w zakresie energii odnawialnej jest teraz dostępny tylko dla dużych graczy z głębokimi kieszeniami. Miałem okazję składać oferty dla wielu klientów projektów fotowoltaicznych i wiatrowych, dużych i małych – i we wszystkich przypadkach oferty o mniejszym rozmiarze (poniżej 5 MW) nie były tak konkurencyjne, jak większe projekty (powyżej 50 MW). Chociaż jest to naturalna korzyść, jaką cieszą się większe projekty, w wielu przypadkach utworzenie projektu energii słonecznej o mocy 50 MW (wymaga to około 200-250 akrów gruntu przyległego) może nie być wykonalne ze względu na niedostępność lub niedostępność gruntu . MW energii słonecznej potrzebuje 4-5 akrów ziemi, która może wzrosnąć w zależności od ukształtowania terenu, ukształtowania terenu i innych warunków terenowych.

Zapotrzebowanie na generację rozproszoną, a nie na duże elektrownie, jest pilne i stare, ale niskie taryfy tylko przyspieszą upadek mniejszych jednostek wytwórczych.

Obowiązujące niskie taryfy ofertowe wywołały nierealistyczne oczekiwania w umysłach „odbiorców” (nabywców) co do prawdziwych kosztów energii odnawialnej. Odbiorcy, zarówno państwowi, jak i prywatni, nie chcą płacić znacznie więcej niż minimalna podana cena za jakąkolwiek energię odnawialną – niezależnie od wielkości elektrowni. To znowu prowadzi do błędnego koła obniżania kosztów, nieoptymalnej wydajności, wyższego LCOE i wyższych strat na kWh dla generatora.

Doprowadziło to do konsolidacji w branży produkującej energię słoneczną, a tylko garstka graczy zebrała wszystkie główne kontrakty PPA ogłoszone przez państwowe i centralne przedsiębiorstwa użyteczności publicznej. Mniejsi gracze musieli zmienić swój model biznesowy i skupić się bardziej na modelu EPC (Engineering, Procurement & Construction) w celu zapewnienia szybkich przepływów pieniężnych, ale tutaj marże są bardzo niskie ze względu na obowiązujące taryfy. Nawet wśród większych firm dochodziło do likwidacji i zwolnień ze względu na pogarszającą się ekonomikę jednostki.

Wpływ na producentów sprzętu

Producenci modułów/ogniw musieli dostosować strategię w obliczu ciągłej nieprzewidywalności. Ponieważ Chiny kontrolują ponad 40% światowego popytu na fotowoltaikę, wszelkie decyzje polityczne podjęte tutaj mają poważny wpływ na firmy produkcyjne. W maju 2018 r. chiński rząd ogłosił wycofanie poparcia dla fotowoltaiki. Doprowadziło to do nadpodaży na rynku i strachu przed ciągłą nadpodażą w nadchodzących latach. Opcje przed producentami to:

1. Usiądź na ekwipunku.
2. Znajdź nowych klientów, aby wchłonąć nadwyżkę produkcji.
3. Sprzedaj produkt ze znaczną zniżką i zmniejsz możliwości obsługi aktualnego poziomu popytu.
4. Wszystkie powyższe.

Zwykle prowadzi to do zwolnień w zakładach produkcyjnych zarówno w Chinach, jak i za granicą, ponieważ chińskie produkty zalewają rynki zagraniczne po historycznie niskich cenach.

Pod pozytywnymi nagłówkami o spadających cenach kryje się ukryte niebezpieczeństwo

Choć koszt energii odnawialnej spadł, publikowane taryfy aukcyjne nie odzwierciedlają rzeczywistych kosztów wytwarzania tej energii. Dodatnia różnica między kosztem a przychodem uzyskiwanym przez wytwórcę ma negatywny wpływ na łańcuch wartości. Jak wspomniano tutaj, ekonomia jednostkowa zawsze ma znaczenie (nawet w przypadku energii odnawialnej), a firmy muszą to ignorować na własne ryzyko.

Spadek cen nie powinien być uważany za przykład postępu. Spadki cen muszą być trwałe i sprzyjać włączeniu społecznemu, aby wskazywać na progresywny system energii odnawialnej.