Rüzgara Dikkat: Yenilenebilir Enerji Büyüme Patlamasına İlişkin Görüşler

Yönetici Özeti

Yenilenebilir enerjinin maliyeti şimdi o kadar hızlı düşüyor ki, sadece birkaç yıl içinde geleneksel fosil yakıtlardan sürekli olarak daha ucuz bir elektrik üretim kaynağı olması gerekiyor. Kara rüzgarından elektrik üretme maliyeti 2010'dan bu yana yaklaşık %23 düşerken, güneş fotovoltaik (PV) elektriğinin maliyeti aynı dönemde %73 düştü.

Enerji sektöründeki müşterilere yardım etmeye çok zaman ayırdıktan sonra, bu makaledeki amacım şunları incelemektir:

1. Yenilenebilir enerji kaynaklarının son on yılda büyümesi ve öngörülen büyümesi.
2. Maliyetlerdeki ve dolayısıyla yenilenebilir enerji tarifelerindeki sürekli düşüşün arkasındaki nedenler.
3. Düşen tarifelerin iki kilit paydaş üzerindeki etkisi – elektrik üreten şirketler ve ekipman üreten şirketler.

Not: Bu makalede, güneş enerjisi ev sistemleri (SHS'ler), pil/depolama tabanlı uygulamalar, elektrikli araçlar gibi diğer büyüyen yenilenebilir teknolojilerin aksine, güneş fotovoltaik (solar PV) ve rüzgar tabanlı şebeke ölçekli güce odaklanıyoruz. EV'ler), ısıtma sistemleri, biyoyakıtlar vb.

1. Yenilenebilir Enerjinin Büyümesi

2017 yılında küresel yenilenebilir üretim kapasitesi 167 gigawatt (GW) artarak dünya çapında yaklaşık 2.200 GW'a ulaştı. Bunu bir perspektife oturtmak gerekirse, tüm enerji kaynaklarından elde edilen toplam küresel kurulu kapasite 6.700 GW civarındadır – yani yenilenebilir enerjiler kurulu tüm enerji santrallerinin %33'ünü oluşturur. Ancak bunun, üretilen tüm enerjinin %33'ünün yenilenebilir kaynaklardan olduğu anlamına gelmediğini unutmayın. Üretilen toplam enerji, bir kapasite faktörünün (CF/CUF) veya tesis yük faktörünün (PLF) bir fonksiyonudur ve kural olarak, kömür ve gaz gibi geleneksel enerji santralleri için daha yüksektir. Daha sonra kapasite faktörü ve tesis yükü faktörüne daha fazla gireceğim.

Aynı dönemde, kömür ve gaza dayalı enerjinin net ilaveleri, yenilenebilir kapasite ilavesinin yaklaşık %40'ı olan 70 GW idi. Güneş fotovoltaikleri (PV) 2017'de %32 gibi önemli bir büyüme gösterirken, onu %10 büyüyen rüzgar enerjisi takip ederken, kömür ilavesi azaldı.

Küresel yenilenebilir enerji geçişi, hızla düşen fiyatlar, teknolojik gelişmeler ve giderek daha elverişli bir politika ortamı nedeniyle hızlı bir şekilde ilerlemeye devam ediyor.

IEA tahminlerine göre, yenilenebilir enerji kaynakları, %43'lük bir kurulu kapasite artışı (yani 920 GW'lık ilave) ile 2022'ye kadar güçlü bir büyümeye tanık olacak. Ek olarak, rüzgar ve güneş birlikte önümüzdeki beş yıl içinde küresel yenilenebilir kapasite büyümesinin %80'inden fazlasını temsil edecek.

Yenilenebilir Enerji Büyümesine Solar PV, Rüzgar ve Çin Hakim Oluyor

Yenilenebilir kaynakların, dünyanın 2040'a kadar yeni enerji kapasitesine yatırım yapmayı planladığı 10 trilyon doların %86'sını kaplayacağı tahmin ediliyor. Küresel yenilenebilir kapasite büyümesinin %40'ından ve toplam yatırımın %45'inden tek başına Çin sorumludur. hava kirliliği ve kapasite hedefleri ile ilgili endişeler. Bu stratejinin tamamlayıcısı, Çinli şirketlerin küresel olarak yıllık toplam güneş pili üretim kapasitesinin yaklaşık %60'ını oluşturmasıdır. Çin'deki piyasa ve politika gelişmeleri, güneş PV talebi, arzı ve fiyatları için daha geniş küresel sonuçlara sahip olacaktır.

Enerji piyasalarındaki bu derin dönüşüm, 2023 yılına kadar Güneş ve kara rüzgarının ekonomik olarak ABD'deki yeni gaz santralleri ile rekabet edebileceği ve 2028 yılına kadar bu santralleri geride bırakacağı anlamına geliyor. İleriye dönük olarak, 2040 yılına kadar güneş ve rüzgar kurulu kapasitenin yaklaşık %50'sini ve 33'ten fazlasını oluşturacak. Üretim yüzdesi - rüzgar kapasitesinde 4x ve güneşte 14x artış.

Kurulu Kapasiteye Ek Üretilen Enerjide Büyüme

Yenilenebilir kaynaklar artık enerji üretimi açısından geleneksel enerji beygir gücü olan kömürü de yakalıyor. İşte güç (MW) ve enerji (MWh) arasındaki farkı anlamanın hızlı bir yolu – Genel olarak, yenilenebilir enerjiler geleneksel enerji santrallerinden daha düşük bir kapasite faktörüne (CF/CUF) veya tesis yük faktörüne (PLF) sahiptir, yani her 1 MW için yenilenebilir bir tesis, karşılık gelen konvansiyonel tesise göre daha az enerji (veya MWh) üretir.

Güneş ve rüzgar enerjisi santralleri için, PLF tipik olarak %15-30 arasında değişirken, kömür ve gaz santralleri için PLF %60-90 aralığında olabilir ve PLF'ler %95'e kadar da ulaşılabilir, yani 1 MW yenilenebilir bir tesis tipik olarak yılda 1.750 MWh üretirken, geleneksel bir tesis tipik olarak yılda 7.000 MWh üretir - çok büyük bir fark. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında yalnızca hidroelektrik, geleneksel güç PLF'leri ile rekabet edebilir ve bazı hidroelektrik santraller %70'in üzerinde PLF'ye sahiptir.

Düşük PLF'lerde bile, kapasite ekleme oranı, küresel bazda yenilenebilirlerin artık gaz santralleriyle aynı miktarda enerji ürettiği noktaya kadar yükseldi. Ayrıca, önemli bir başarıyı temsil eden, 2023 yılına kadar kömürle olan farkı (%17 fark) kapatmaları bekleniyor.

2. Düşen Üretim Maliyetleri

Solar PV'de Moore Yasası

Gözlemlerime göre, modüller ve invertörler, şebeke ölçeğinde bir güneş enerjisi projesinin maliyetinin yaklaşık %70'ini oluşturuyor - ve bunlar, güneş enerjisinin düşen maliyetini yönlendiren iki bileşen.

Bir modülün (gerçek panel) ve invertörün neye benzediğini ve bir güneş enerjisi santrali bağlamındaki önemini anlamak için Sarah Hwong'un şemasına atıfta bulunuyorum:

Solar modül ve inverter fiyatları, arz fazlası, Euro ve Yen'in değer kaybetmesi ve minimum ithalat fiyatlarının aşağı yönlü ayarlanması dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere çeşitli nedenlerle düşmüştür. Solar PV endüstrisinde, alıcılar ayrıca fiyat konusunda son derece hassastır ve bu da ekipman tedarikçileri üzerinde kalıcı bir fiyat baskısı yaratır. Çin hükümetinin Haziran 2018'de başlattığı yeni politikalarla güneş enerjisi büyümesini kısıtlaması nedeniyle, güneş enerjisi modüllerinin küresel ortalama satış fiyatının 2018'de yaklaşık %35 düşmesi bekleniyor.

Rüzgar ekipmanı fiyatlarındaki düşüşün nedenleri arasında düşen türbin ve invertör fiyatları, kurulum tekniklerindeki gelişmeler, daha iyi tedarik zinciri yönetimi ve üreticiler için daha düşük sermaye maliyeti yer alıyor.

Seviyelendirilmiş Maliyet veya LCOE Üzerindeki Etki

Seviyelendirilmiş elektrik maliyeti (LCOE), enerjide önemli bir ölçüdür; bir elektrik santralinden (tüm kullanım ömrü boyunca) her MWh elektrik üretmenin toplam maliyetini ölçer. Buna proje geliştirme, inşaat ve çeşitli işletme giderleri dahildir. 2018'de gördüğümüz şey, güneş enerjisi ve rüzgarın LCOE'sinin artık fosil yakıtlarla aynı seviyede olmasıdır.

Kara rüzgarı 45$/MWh ile en düşük ortalama seviyelendirilmiş maliyete sahiptir ve şebeke ölçekli fotovoltaik santraller 50$/MWh ile çok geride değildir. Karşılaştırıldığında, geleneksel teknolojilerden en düşük maliyet, ortalama 60$/MWh ile gaz kombine çevrim teknolojileri ve ortalama 102$/MWh ile kömür santralleriydi.

Rüzgar, güneş ve jeotermal gibi birçok yenilenebilir teknolojinin inşası ucuz değildir, ancak çalışmaya başladıklarında yakıt maliyetleri yoktur ve genellikle daha düşük İşletme ve Bakım maliyetlerine sahiptirler. Bu nedenle, yenilenebilir ekipmanın ekipman maliyetlerindeki bir düşüşün, geleneksel üretim kaynakları için ekipman maliyetlerinde benzer bir düşüşe kıyasla, LCOE'si üzerinde çok daha büyük bir etkisi vardır. Yakıt, işletme ve bakım maliyetleri genellikle 20-25 yıllık bir süre boyunca enflasyonla birlikte artar, dolayısıyla LCOE üzerinde orantısız derecede yüksek bir etkiye sahiptir.

Sonuç olarak, güneş PV ve rüzgar enerjisi satın alma anlaşmaları için açıklanan sözleşme fiyatları, yeni inşa edilen gaz ve kömür santrallerinin üretim maliyetiyle giderek daha karşılaştırılabilir veya daha düşük hale geliyor. Özellikle güneş enerjisi için daha düşük maliyetlerin etkisini aşağıda görebilirsiniz, burada 2017'deki LCOE'si 2009'dakinin sadece %14'ü kadardır.

Neden Hala Fosil Yakıtlara İhtiyaç Duyuyoruz?

Rüzgâr ve güneş, artık maliyet açısından rekabetçi ve fosil yakıtlara göre önemli çevresel avantajlar sunsa da, yine de “aralıklı” veya “değişken” enerji kaynakları olarak kabul ediliyorlar. Güneş her zaman parlamaz ve rüzgar her zaman esmez.

Sonuç olarak, rüzgar ve güneş, belirli geleneksel “temel yük” kaynaklarının sisteme sağladığı hizmetleri tamamen değiştiremez. Bununla birlikte, kamu hizmetleri ve elektrik operatörleri, bu teknolojilerin tüm elektrik şebekesine daha fazla değer sunabileceği çok sayıda yeni yol keşfediyor.

Yenilenebilir teknolojideki bir sonraki atılım, pillerin kullanıldığı ucuz, ölçeklenebilir ve verimli enerji depolaması olacak. Bir anlamda, bu yenilenebilir enerjinin kutsal kâsesidir, üretimin imkansız olduğu durumlarda kullanılmak üzere enerjiyi depolayabilmek. Lityum-iyon pil fiyatları 2014'ten bu yana yarı yarıya azaldı ve birçok analist, bir dizi büyük pil fabrikası inşa edildiğinden fiyatların daha da düşeceğini düşünüyor. Elon Musk'ın Tesla ve SolarCity gibi şirketlerde gördüğümüz gibi, pil alanında inovasyon ve dikey entegrasyon hızla ilerliyor.

3. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarından Düşen Tarifeler

Tarife Garantisi (FIT'ler) Üzerinden Rekabetçi Açık Artırmaların Yükselişi

Yenilenebilir enerji projeleri, tarihsel olarak, proje gelirlerine rehberlik etmek amacıyla, üretilen elektrik için alacakları tarife (veya Tarife Garantisi) konusunda kendilerine güven sağlamak için hükümet politikalarına dayanmıştır. Politikalar artık yön değiştiriyor ve birçok ülke, kamu hizmeti ölçekli projeler için devlet tarafından belirlenen tarifelerden uzun vadeli Enerji Satın Alma Anlaşmaları (PPA) ile rekabetçi ihalelere geçiyor.

Bir PPA, bir elektrik alıcısı veya "dağıtıcı" (devlete ait veya özel kuruluş veya özel şirket) ile bir elektrik üreticisi arasında, üretilen gücün bir kısmını veya tamamını önceden belirlenmiş bir maliyet veya "tarife" üzerinden satın almak için imzalanan bir anlaşmadır. belirli bir süre (yenilenebilir bağlamda normalde 20-25 yıl).

2017-22 döneminde yenilenebilir kapasite artışının yaklaşık %50'sinin, 2016'daki %20'nin biraz üzerinde olmasına kıyasla, rekabetçi PPA açık artırmalarından kaynaklanması bekleniyor. İhaleler yoluyla bu rekabetçi fiyat keşif mekanizması, tüm değer zinciri boyunca maliyetleri sıkıştırdı ve böylece daha fazla hükümetler için uygun maliyetli politika seçeneği.

Müzayede Fiyatları Düşmeye Devam Ediyor

Artan rekabet, Hindistan, Almanya ve Türkiye gibi bazı önemli ülkelerde sadece iki yıl içinde güneş enerjisi ve rüzgar projeleri için ücret düzeylerini %30-40 oranında azalttı. Yeni inşa edilen projelerin ortalama üretim maliyetleri yüksek kalmaya devam etse de, rüzgar ve güneş enerjisi için açıklanan açık artırma fiyatları düşmeye devam etti. 2017-22 döneminde, küresel ortalama üretim maliyetlerinin, şebeke ölçeğinde güneş PV için yaklaşık %25 ve kara rüzgarı için yaklaşık %15 oranında daha fazla düşeceği tahmin edilmektedir.

Düşük Teklifleri Kaydet

2017 ihalelerindeki en düşük tarifeler, ortalama güneş ve rüzgar tekliflerinin sırasıyla 20,80 $/MWh ve 18,60 $/MWh olduğu Meksika'dan geldi. Her iki rakam da dünya rekoru olarak kabul ediliyor. Hindistan'da, güneş enerjisi açık artırmaları, sadece 4 yıl önce 90-100$/MWh olan tarifelere şimdi 30-40$/MWh'ye düştü. Dünyadaki diğer açık artırmalardan farklı olarak, Hindistan'da kazanan tarifeler enflasyona endeksli değildir, bu nedenle gerçek değerleri hızla aşınır.

Kamu Hizmetleri ve Müşteriler için İyi Haber?

Düşen enerji tarifeleri, devlete ait kamu hizmetleri ve hükümetler için daha düşük harcamalar anlamına gelir. Düşük fiyatlar nihai tüketicilere (endüstriyel, ticari veya konut) yansıtılırsa, onlar da faydalanır. Özel şirketler gibi nihai tüketiciler, elektrik üreten şirketle doğrudan bir PPA'ya girdilerse de yararlanır.

Şimdi bu düşen tarifelerin enerji değer zincirindeki diğer paydaşlar, yani elektrik üreten şirketler ve ekipman üreticileri üzerindeki etkisine bakacağız.

4. Elektrik Üretim Şirketleri ve İmalat Şirketleri Üzerindeki Etkisi

Düşen tarifeler, elektrik üreten şirketleri maliyetleri uyarlamaya ve optimize etmeye zorladı. Daha düşük ekipman tedarik maliyetleri, daha düşük finansman maliyeti ve ölçek ekonomileri, projeleri fiilen uygulama yeteneğinden daha fazla önem kazanmıştır. Gelişmekte olan ülkelerde, geliştiricinin üstlenmesi gereken ek riskler de yerel para biriminin değer kaybetmesi, riskten korunma maliyetleri ve ithalat vergileri ve vergilerindeki belirsizlik yoluyla bu maliyetlere eklenir.

Maliyet Düşürücü Önlemler

Alıntılanan geçerli teklifler genellikle gerçek üretim maliyetinden daha düşüktür. Yukarıda sunulan verilere göre, güneş enerjisi için ortalama maliyetler 50$/MWh aralığındayken, kote edilen ve verilen teklifler şimdi 30$/MWh altı aralığındadır. 35-40$/MWh gibi daha düşük bir maliyete izin versek bile bu, güneş enerjisi üreticilerinin ortalamada olduğu anlamına geliyor. 5-10$/MWh üretilen kaybı . Elektrik üreticisini maliyetleri düşürmenin başka yollarını bulmaya zorlamak – bunlardan bazıları santralin 20-25 yıllık uzun vadeli performansını etkileyebilir. Ayrıntılı teknik özelliklerin sağlanmadığı veya denetim prosedürünün katı olmadığı tekliflerde, bu, aşağıdakiler gibi kalemlerde standartların altında kaliteye yol açabilir:

Modüller

Modülün imalatına giren her bileşen (yani hücre, arka levha, cam, çerçeve vb.) “maliyet açısından optimize edilebilir”, ancak bu alt-orta modüllerin 20-25 yıl boyunca nominal güç üretip üretmeyeceği belirsizliğini koruyor. görülecek. Bir modülde hücreler, güneş ışığı enerjisinden elektrik enerjisine dönüşümün gerçekleştiği yerdir. Belirli koşullarda yaklaşık 80 santigrat derece sıcaklıklara ulaşabilirler, bu nedenle daha düşük kaliteli hücreler, uzun vadede üretimi ciddi şekilde etkileyebilir.

invertörler

Rolleri, modüller tarafından üretilen doğru akımı (DC) şebekeye beslenebilir alternatif akıma (AC) dönüştürmektir; Solar PV sisteminin kalbini oluşturan devre. Günümüzde kullanılan invertörlerin çoğu 10-15 yıllık bir ömre sahiptir ve ortalama PPA süresi (yani 25 yıl) boyunca en az bir kez değiştirilmeleri gerekir. Ancak düşen tarifeler ve düşük İşletme ve Bakım bütçeleri ile invertör, yaygın bir maliyet düşürücü kazadır.

Yapılar

Modül montaj yapıları olarak da bilinen çelik yapılar, modülleri her türlü hava koşulunda 20-25 yıl süreyle ayakta tutma görevine sahiptir. En son trend, montaj yapılarında kullanılan çelik miktarını hem MW başına ton (MW başına 25 MT'den az) hem de kalınlık (1 mm'den az) olarak azaltmaktır. Çelik, enflasyona bağlı nispeten maliyetli bir bileşendir ve bu nedenle inşaat bütçelerini ciddi şekilde etkileyebilir.

Diğerleri

Günlük kablolar, iletkenler ve topraklamalar gibi Tesisin Dengesi maliyetleri önemsiz kalemler gibi görünebilir ancak çok önemlidir. Burada kaliteden ödün vermek, yetersiz ve hatta güvensiz tesislere yol açabilir. Benzer şekilde, bütçelerin düşük olduğu ve zaman çizelgelerinin kısıtlı olduğu durumlarda mühendislik ve kurulumda son noktanın beklendiği kurulum prosedürleriyle ilgili olarak

Derin Cepleri Olan Hakim Olacak ve Konsolidasyon Kaçınılmaz

Tüm bu maliyet düşürücü önlemler, tesislerin genel üretimini (PLF veya CUF) etkileyecek ve bu da daha yüksek bir LCOE'ye (üretilen kWh başına hesaplanır) yol açacaktır. Tarifelerin sabit olması ve dolayısıyla gerçekleşmelerin daha düşük olması nedeniyle üretici şirketler için bir kısır döngü başlıyor.

Yenilenebilir enerji varlıklarını geliştirmek artık sadece cepleri derin olan büyük oyuncular içindir. Büyük ve küçük, birden fazla güneş ve rüzgar proje müşterisi için teklif verme fırsatım oldu ve her durumda, daha küçük boyutlu (5 MW'dan az) teklifler, daha büyük proje boyutları (50 MW'ın üzerinde) kadar rekabetçi değildi. Bu, daha büyük projelerin sahip olduğu doğal bir fayda olsa da, birçok durumda 50 MW'lık bir güneş enerjisi projesi kurmak (bu, yaklaşık olarak 200-250 dönümlük bitişik arazi gereklidir) arazinin bulunmaması veya satın alınabilir olmaması nedeniyle mümkün olmayabilir. Not: Her MW güneş enerjisi, arazi şekli, arazi ve diğer saha koşullarına bağlı olarak artabilen 4-5 dönüm araziye ihtiyaç duyar.

Büyük ölçekli tesisler yerine dağıtılmış üretim ihtiyacı acil ve eski bir ihtiyaçtır, ancak düşük tarifeler yalnızca daha küçük üretim birimlerinin ölümünü hızlandıracaktır.

Hakim düşük teklif tarifeleri, yenilenebilir enerjinin gerçek maliyeti hakkında “alıcıların” (alıcıların) kafasında gerçekçi olmayan bir beklenti oluşturdu. İster devlete ait ister özel olsun, alıcılar, santralin boyutuna bakılmaksızın, herhangi bir yenilenebilir enerji için teklif edilen minimum tekliften çok daha yüksek bir ödeme yapmak istemiyorlar. Bu da yine, jeneratör için maliyet düşürme, optimal olmayan performans, daha yüksek LCOE ve kWh başına daha yüksek kayıp gibi kısır bir döngüye yol açar.

Bu, güneş enerjisi üretim endüstrisinde konsolidasyona yol açtı ve sadece bir avuç oyuncu, eyalet ve merkezi kamu hizmetleri tarafından açıklanan tüm büyük PPA sözleşmelerini paketledi. Daha küçük oyuncular iş modellerini döndürmek ve hızlı nakit akışları için EPC (Mühendislik, Tedarik ve İnşaat) modeline daha fazla odaklanmak zorunda kaldılar, ancak burada geçerli tarifeler nedeniyle marjlar çok ince. Daha büyük şirketler arasında bile, bozulan birim ekonomisi nedeniyle tasfiyeler ve işten çıkarmalar yaşandı.

Ekipman Üreticileri Üzerindeki Etki

Modül/hücre üreticileri, sürekli öngörülemezlik karşısında stratejilerini ayarlamak zorunda kaldılar. Çin, güneş enerjisine yönelik küresel talebin %40'ından fazlasını kontrol ettiğinden, burada alınan herhangi bir politika kararı imalat şirketlerini ciddi şekilde etkiliyor. Mayıs 2018'de Çin hükümeti Solar PV için desteğin geri çekildiğini duyurdu. Bu, piyasada arz fazlasına ve önümüzdeki yıllarda arz fazlasının devam edeceği korkusuna yol açtı. Üreticilerin önündeki seçenekler şunlardır:

1. Envantere otur.
2. Fazla üretimi emmek için yeni müşteriler bulun.
3. Ürünü önemli bir indirimle satın ve mevcut talep düzeyine hizmet etme kapasitesini azaltın.
4. Yukarıdakilerin hepsi.

Bu normalde, Çin ürünlerinin denizaşırı pazarlara tarihsel olarak düşük fiyatlarla taşması nedeniyle, hem Çin'deki hem de denizaşırı ülkelerdeki üretim tesislerinde işten çıkarmalara yol açar.

Düşen Fiyatların Olumlu Manşetlerinin Altında Gizli Tehlike Yatıyor

Yenilenebilir enerjinin maliyeti düşerken, kamuya açıklanan açık artırma tarifeleri, bu enerjiyi üretmenin gerçek maliyetini yansıtmamaktadır. Üreticinin elde ettiği gelir ile maliyet arasındaki pozitif fark değer zincirini olumsuz etkiler. Burada bahsedildiği gibi, birim ekonomi her zaman önemlidir (yenilenebilir enerjide bile) ve şirketler bunu kendi tehlikeleri altında görmezden gelmelidir.

Fiyatlardaki düşüş bir ilerleme örneği olarak kutlanmamalıdır. Fiyatlardaki düşüşlerin, ilerici bir yenilenebilir enerji rejiminin göstergesi olması için sürdürülebilir ve kapsayıcı olması gerekir.