Energia odnawialna - coraz bardziej atrakcyjna dla biznesu, ale podatna na zawirowania polityczne

Najbardziej efektywne gospodarki świata generują blisko sześciokrotnie wyższy produkt krajowy brutto niż te najmniej efektywne, zużywając przy tym tę samą ilość energii, co wymownie pokazuje, ile da się osiągnąć za pomocą technologii. UE jest liderem w zakresie technologii źródeł odnawialnych na świecie, a Polska, będąc członkiem wspólnoty, musi się dostosować do uzgodnionych progów i udziałów. Nasze zobowiązania są podwaliną biznesu dla wielu krajowych firm zajmujących się tą tematyką, które czekają na moment, aż pragmatyka weźmie górę nad polityką.

Mówiąc o rynku energii odnawialnej i produktach kierowanych w taki obszar rynku, należy pamiętać, że sektor ten ma wiele gałęzi, które nierzadko są daleko od siebie odsunięte, tak że tworzą prawie inne rynki.

Do pierwszej kategorii można zaliczyć duże instalacje PV lub wiatrowe, obliczone i skonstruowane pod kątem wytwarzania dużej ilości energii elektrycznej, która trafia wyłącznie do sieci energetycznej. Takie instalacje nazwane są farmami i zwykle są budowane przez koncerny energetyczne i spółki zajmujące się wytwarzaniem energii. Z uwagi na skalę inwestycji są one poza zasięgiem rynku dystrybucji, bowiem kupno, instalacja i serwis to efekty umów na wysokim szczeblu.

Drugą kategorię tworzą podobne instalacje, ale działające w mniejszej skali. Instalowane są one przez odbiorców indywidualnych, małe i średnie firmy, które wytwarzaną energię zużywają na własne potrzeby, a ewentualne nadwyżki sprzedają do sieci. To najbardziej perspektywiczny sektor rynku, atrakcyjny z punktu widzenia dystrybucji i wciąż w naszym kraju czekający na swoje pięć minut. To dlatego, że warunki biznesowe dla tego obszaru rynku są ustalane przez ustawodawstwo prawnie regulujące zasady i ceny sprzedaży nadwyżek energii do sieci.

Kolejną kategorię tworzą instalacje specjalistyczne, które nie są połączone z siecią energetyczną, zasilając obiekty i instalacje w miejscach, gdzie prądu z sieci nie ma lub jego podłączenie nie jest opłacalne (tzw. off grid). Przykładem może być stacja meteorologiczna umieszczona na szczycie niedostępnej góry, która jest zasilana energią słońca.

Takie instalacje rozwijają się bez przeszkód, bo są wyjęte z regulacji ustawowych dotyczących OZE, a na dodatek z uwagi na niszowe rozwiązanie nie ma w nich dyktatu niskiej ceny. Zwykle w takich instalacjach liczy się pewność i niezawodność działania, co powoduje, że klienci sięgają po komponenty wysokiej jakości lub drogie unikalne rozwiązania takie jak np. ogniwa paliwowe.

Ostatnią grupę produktową tworzą instalacje bardzo małej mocy przeznaczone do zasilania aplikacji specjalistycznych takich jak IoT. Mowa o szeroko rozumianym wykorzystaniu energii wolnodostępnej za pomocą urządzeń (harvesterów) przechwytujących ją ze środowiska. Generatory tego typu jeszcze nie są bardzo popularne, ale szybko zyskują na znaczeniu wraz z tym, jak spada zapotrzebowanie na prąd w samej elektronice. Największa różnica kryje się w mocy takich rozwiązań, która tutaj praktycznie zawsze podawana jest w miliwatach.

Przez pryzmat produktów

Rys. 1. Ocena aktualnych tendencji w koniunkturze na rynku w omawianym sektorze oraz stopnia konkurencji pomiędzy firmami

Podziału rynku można też dokonać w dziedzinie produktowej. Pierwszą grupę tworzą źródła, a więc przetworniki/generatory energii, takie jak panele i ogniwa fotowoltaiczne, generatory wiatrowe i mechaniczne oraz ogniwa paliwowe. Różnią się one wielkością (mocą), sprawnością, ceną w odniesieniu do generowanej mocy i przeznaczeniem.

Moduły fotowoltaiczne są przeważnie płaskie i zawierają od 18 do 180 monokrystalicznych lub polikrystalicznych ogniw krzemowych. Moc wyjściowa waha się od 30 do 120 Wp. Sprawność modułów komercyjnych zwiększa się z roku na rok wraz z poprawą technologii. Najbardziej zaawansowane komercyjne moduły z krzemu krystalicznego mają obecnie sprawność powyżej 16%, podczas gdy przeciętne moduły zawierające krzem mono- lub polikrystaliczny mają sprawność około 11 do 13%. Polikrystaliczne ogniwa są trochę mniej wydajne niż monokrystaliczne, ale ich koszt produkcji jest też trochę niższy. Większość z nich ma czas życia co najmniej 20 lat.

Na rynku znajduje się szeroki wachlarz modułów PV o różnej wielkości i tym samym mocy. Wytwarza się specjalne moduły, które są zintegrowane z dachami lub fasadami budynków. Produkowane są również moduły szczególnie odporne na korozję wywołaną słoną wodą morską. Znajdują one zastosowanie na łodziach żaglowych, znakach nawigacyjnych i w latarniach morskich, gdzie muszą być szczególnie odporne na korozję od słonej wody. Ostatnim osiągnięciem w tej dziedzinie jest wytworzenie półprzezroczystego modułu, który może być używany jako okno w budynkach.

Uzupełnieniem źródeł są konwertery energii przekształcające generowane przez źródła napięcie na postać standardową umożliwiającą zasilanie odbiornika, współpracę z siecią lub transformację. Ponieważ większość takich źródeł odnawialnych dostarcza napięcia stałego, konwertery muszą zamienić je na napięcie przemienne. Stąd też obiegowo nazywa się je falownikami, bo "falują" napięcie stałe na przemienne.

Tabela 1. Przegląd ofert krajowych dostawców komponentów do budowy instalacji zasilania energią odnawialną

Napięcie generowane przez źródła nie nadaje się w 99% przypadków do bezpośredniego wykorzystania praktycznego, bo waha się w dużym zakresie oraz nieliniowo zmienia się wraz z oświetleniem, i siłą wiatru i obciążeniem. Z uwagi na powyższe falowniki są w hierarchii ważności drugą pozycją w inwestycji.

Trzecia grupa to magazyny energii, takie jak akumulatory i superkondensatory, pozwalające przechwycić nadwyżkę mocy wytwarzanej nad zużywaną, wspomagające chwilę, gdy obciążenie jest bardzo duże. Gdy instalacja nie jest połączona z siecią energetyczną, akumulator jest praktycznie niezbędny i od jego pojemności i niezawodności zależy w dużym stopniu dostępność energii zasilającej.

Ostatnia kategoria obejmuje komponenty i akcesoria przeznaczone do budowy instalacji energii odnawialnej. Są to kable i złącza przeznaczone do prądów stałych o dużym natężeniu i pracy w trudnych warunkach środowiskowych, przekaźniki (styczniki) i urządzenia zabezpieczające, umożliwiające podłączanie lub odłączanie gałęzi ogniw, liczniki energii / bezpieczniki. Są to także komponenty do monitoringu stanu instalacji i akumulatorów oraz rejestratory i systemy pomiarowe. Wiele farm i obiektów tego typu pracuje autonomicznie bez opieki ludzi i ich praca musi być zdalnie kontrolowana.

Rozwój rynku

Rys. 2. Roczne stopy wzrostów i spadków sprzedaży dla krajowych dostawców komponentów, źródeł i urządzeń dla rynku energii odnawialnej za lata 2013-2015

Tempo rozwoju rynku energii odnawialnej zależy w dużej mierze od tego, o jakiej kategorii instalacji spośród wymienionych powyżej się mówi. I tak w zakresie tych najmniejszych aplikacji związanych z energy harvesting, czyli źródłami wolnodostępnymi, dzieje się na razie niewiele. Brakuje dobrych i tanich przetworników (harvesterów).

Pierwsze konstrukcje przechwytujące energię mechaniczną z drgań są niestety drogie, duże i mało wydajne. Jedyny chyba sensowny produkt to system dla inteligentnego domu firmy EnOcean, niestety zbyt unikalny, aby być powszechny. Generatory termoelektryczne i fotoelektryczne lub z pola w.cz. są raczej ciekawostkami technicznymi niż standardowymi produktami.

Niemniej nadchodząca rewolucja związana z elektroniką noszoną i aplikacjami IoT musi to zmienić. Zapotrzebowanie wielu takich aplikacji na energię jest coraz mniejsze i zapewne w perspektywie kilku lat kilkumiliwatowa wydajność źródeł wolnodostępnych będzie wystarczająca. Niedowiarkowie mogą sięgnąć pamięcią 20 lat wstecz i przypomnieć sobie zegarki mechaniczne nakręcane automatycznie za pomocą koła zamachowego. Skoro wówczas dało się zasilać układ mechaniczny energią wolnodostępną przez potrząsanie, to teraz też problem ten zostanie przezwyciężony.

W zakresie instalacji specjalistycznych, a więc tych o co najwyżej średniej mocy i niepołączonych z siecią energetyczną, rozwój można uznać za dobry. Bazują one na dobrej jakości produktach, są zaawansowane od strony technicznej i nierzadko wykorzystują unikalne rozwiązania techniczne. Dla potrzeb tego sektora rynku powstają też specjalizowane produkty zintegrowane, które w jednej obudowie zawierają niezbędną całość, taką jak falownik, układ ładowania akumulatora, komputer z dostępem zdalnym, zabezpieczenia itp.

Instalacje OZE w takim przypadku (off grid, małej mocy) często są częścią nowoczesnego systemu oświetlenia ledowego, pozwalając na doświetlanie wieczorami przejść dla pieszych, znaków drogowych lub reklam w miejscach z dala od sieci.

W ofertach dostawców jest coraz więcej produktów wyspecjalizowanych pod kątem pracy w "zielonych" instalacjach, jak złącza, kable, falowniki, elementy pomiarowo-kontrolne i zabezpieczające. Ta specjalizacja pozwala na budowanie instalacji z klocków i osiąganie dobrych parametrów jakościowych, co nie było możliwe, albo przynajmniej łatwe, przy użyciu zwykłych podzespołów ogólnego przeznaczenia.

Podobnie jest w zakresie źródeł energii, bo oferta paneli PV poszerzyła się i na rynku jest też wiele produktów o mniejszych wymiarach i mocy niż te standardowe jednostki o mocy 250 W, z których najczęściej zestawia się duże instalacje. Są też generatory wiatrowe o mocy poniżej kilowata, a nawet specjalizowane ogniwa paliwowe przeznaczone do zastosowań specjalnych (wojsko). Takie rozwiązania pozwalają zapewnić pewne zasilanie tam, gdzie nie ma dostępu do energii elektrycznej. Najbardziej widać je w urządzeniach montowanych przy drogach (znaki, zasilanie kamer monitoringu, lamp ostrzegawczych).

Problem z programem Prosument

Rys. 3. Rozkład obrotów dla dostawców produktów związanych z energią odnawialną. Obroty co trzeciej firmy zawierają się w przedziale 250-500 tysięcy zł

Relatywnie dobry rozwój rynku w latach 2014-2015 było widać także w zakresie instalacji montowanych przez odbiorców indywidualnych i firmy z przeznaczeniem na własne potrzeby plus z możliwością sprzedaży nadwyżek prądu. Na rynku są one nazywane mikroinstalacjami zapewne dlatego, aby odróżnić je od dużych farm.

Takie mikroinstalacje mają zwykle po kilka kilowatów i na ich budowę można uzyskać dofinansowanie rzędu 40-50% z programu Prosument wspierającego tworzenie rozproszonych, odnawialnych źródeł energii. Bezsprzecznie takie dofinansowanie, które pojawiło się na początku 2014 roku, w połączeniu z obecnością na rynku wyspecjalizowanych firm montujących instalacje, stało się głównym czynnikiem sprawczym rozwoju rynku. Są też programy gminne wspierające takie działania oraz preferencyjne kredyty, a same ceny instalacji zaczęły spadać, bo obroty na rynku wzrosły.

W zakresie dużych farm rozwój koncentruje się głównie na energii wiatru, bo w Polsce są do tego dobre warunki (lokalizacje). Co ciekawe, w ubiegłym roku turbiny wyprodukowały w Polsce 10 tys. GWh energii. To wciąż niewiele w porównaniu z elektrowniami węglowymi, które wyprodukowały 221 tys. GWh, ale nie jest to też mało.

Rosnąca w siłę energetyka odnawialna jest solą w oku lobby węglowego i źródłem tarć politycznych. Aktualnie odbija się to negatywnie na systemie wsparcia dla mikroinstalacji OZE. Terminy przyjmowania nowych wniosków są przesuwane, zapowiadana jest nowelizacja ustawy określanej terminem Prosument i istnieje realne zagrożenie, że w tym sektorze rynku energetycznego pojawi się stagnacja.

Bezsprzecznie największym wrogiem harmonicznego rozwoju rynku energii odnawialnej jest dzisiaj polityka. Opłacalność budowy mikroinstalacji determinuje wsparcie z funduszy rządowych, ceny urzędowe energii i stopy procentowe kredytów. Stabilne prawo i dobre regulacje są podstawą do wypracowania długoterminowej decyzji na temat inwestycji, a każda niestabilność, czego przykładem może być projekt ustawy o regulacji lokalizacji farm wiatrowych lub blokowanie przyjmowania wniosków na dofinansowanie, odbija się negatywnie na sprzedaży.

Potrzebna jest duża świadomość rynku i taryfy

Rys. 4. Zestawienie ilustrujące, jaki procent sprzedaży firmy uzyskują z produktów dla sektora energii odnawialnej. Dla 83% firm produkty te przynoszą maksymalnie 10% obrotów

Specjaliści w ankietach zwracali uwagę, że problemem jest także ogólny brak wiedzy fachowej u użytkowników końcowych i nierzadko u firm zajmujących się wykonawstwem. Skutkiem są nieoptymalne instalacje lub wręcz błędne projekty, zamknięcie się na nowe technologie oraz niechęć do edukacji. Skutkiem takich nie najlepszych decyzji są też zbyt wysokie ceny.

Ponieważ instalacje są kosztowne (można szacować, że 3-kilowatowa PV to wydatek 20 tys. zł), biznes potrafią psuć też tanie słabe chińskie produkty i oszczędności za wszelką cenę. Maksymalizacja zysku kosztem jakości instalowanych komponentów i zabezpieczeń jest niestety plagą wielu firm instalacyjnych. Dyktat ceny jest silny, bo nierzadko decyduje o opłacalności.

Na rynku polskim taryfy energetyczne nie sprzyjają rozwiązaniom energooszczędnym. Pochodzą z okresu, gdy do sieci nie dołączano źródeł OZE, a na nowe ustalenia nie ma perspektyw. Nowoczesne układy energoelektroniczne oszczędzają energię, ale przy obciążeniach klienta za tzw. moc bierną traci się sens ekonomiczny stosowania tego typu rozwiązań energooszczędnych. Stąd bierze się też nastawienie na to, aby głównie zużywać energię na własne potrzeby.