A napenergia fotovillamos hasznositásának lehetőségei és perspektivája

Átírás

1 A napenergia fotovillamos hasznositásának lehetőségei és perspektivája Pálfy Miklós Solart-System 1

2 Bevezetés Sugárzás Potenciál Napelemek (mennyiség, ár, költség, hatásfok, gyártás) Alkalmazások Stratégia 2

3 Sugárzási energia / kwh/m 2 Magyarország területére 1.16*10 14 kwh/év kwh/m 2 Legnagyobb nemzeti energia kincsünk! Ez 2900 szorosa az éves villamosenergia fogyasztásnak. Egy háztartás éves villamos-energia igénye = 2 m 2 -re érkező napenergia 3

4 Sugárzási térkép 4

5 POTENCIÁL ÖSSZESEN Vizszintes felület (km 2 ) 30 o os felület (km 2 ) 45 o os felület (km 2 ) 60 o os felület (km 2 ) Elvileg beépithető napelem felület (km 2 ) Valóságban kedvezően beépithető napelem felület (km 2 ) Beépitési dőlésszög ( o ) Beépithető napelem teljesitmény (MWp) Éves villamos energia termelés (10 9 kwh) Nagypanel és alagutzsalus házak 3,94 1,698 0, ,416 0, Egyéb lakóépületek , ,26025 Mezőgazdasági épületek 13,5 5,819 2, ,8325 0, Mezőgazdasági épületek 9,5445 9,545 4, ,5025 0, Oktatási épületek 1,68 0,724 0, ,5836 0, Oktatási épületek 2, ,771 1, ,7148 0, Önkormányzati épületek 1,992 0,859 0, , , Önkormányzati épületek 3, ,286 1, , , Gyep-legelő , ,95 246,93714 Új mezőgazdaságilag felszabadult területek , ,74 Vasútvonalak mentén 47,388 47,388 10, ,23 1, Autópályák mentén 1, ,342 0, , , Összesen 20631,112 47,388 78, , , , ,12 485,

6 POTENCIÁL Magyarországon potenciálisan telepithető napelemes berendezések éves villamos energia termelése: 486 milliárd kwh. Az éves villamos energia termelés értéke a Magyarország jelenlegi villamos energia fogyasztásának több mint 12 szerese. 6

7 Mai helyzet 2008-ben 5850 MWp PV Éves növekedés 110%! 2009-ben 7310 MWp PV Éves növekedés 22%! 2010-ben MWp PV Éves növekedés 62%! 2011-ben MWp PV Éves növekedés 67%! (EPIA) EU a legnagyobb piac 2008-ban 82%, 2009-ben 77% 2010-ben 71% 2011-ben 75% (EPIA) 7

8 Mai helyzet 8

9 Napelemes berendezések a világon 2011-ben Forrás:EPIA 9

10 Napelemes berendezések a világon 2011-ben Forrás:EPIA 10

11 Napelem piac megoszlása a világon 2011-ben Forrás:EPIA 11

12 Napelem gyártás növekedése a világon Forrás:EUPVObserver 12

13 Napelem gyártás lokális eloszlása a világon 2009-benForrás:EUPVObserver 13

16 A 10 legnagyobb napelem gyártó a világon 2010-benForrás:EUPVObserver 16

17 A 10 legnagyobb napelem gyártó a világon 2011-benForrás:EUPVObserver 17

18 A telepitett napelemes berendezések és az összes energiatermelésük Európában (MW) Forrás:EUPVObserver 18

19 Az összes és az egy főre jutó napelemes berendezés Európában (MW) Forrás:EUPVObserver 19

20 Az összes és az új napelemes berendezések Európában 2011-ben Forrás:EUPVObserver 20

21 Az összes napelemes berendezés növekedése az EU új tagállamaiban 21

22 Az összes napelemes berendezés az EU új tagállamaiban 2010-ben 22

23 A napenergiával termelt villamos áram átvételi ára az EU új tagállamaiban a piac indulásakor Cseh Köztársaság 0,47 /kwh Szlovénia 0,399 /kwh Ciprus 0,383/0,36 /kwh (magán/vállalkozás) Bulgária 0,394/0,366 /kwh (<5kW/>5kW) Szlovákia 0,45 /kwh (2009-től) Magyarország ~0,1 /kwh 23

24 Magyarországi alkalmazások 2011-ben Felmérés 2003 óta (több száz levél) Gyártók, viszonteladók, szakcégek, áramszolgáltatók Hálózatra dolgozó rendszerek: kb.4000 kwp, kb.900 berendezés Autonom áramforrások: kb.100 kwp kb. 80 berendezés(300 kwp? kb. 200 berendezés?) 24

25 Magyarországi alkalmazások kw est 2012est off grid (kw) on-grid (kw) total (kw)

26 PV piac éves növekedésének alakulása Forrás:EPIA 2009-es becslése 26

27 Napelemes berendezések várható alkalmazása Európában Forrás:EPIA 27

28 Napelem modulok eladási ára 28

29 Napelemek ára 2012 februárban (Forrás:Solarbuzz) 29

30 Napelemes berendezés egységeinek ára 2012 februárban (Forrás:Solarbuzz) 30

31 Napelemes berendezésekkel előállitott villamos energia ára 2012 februárban (Forrás:Solarbuzz) PV moduls > 125W Residential: Rooftop PV modules, Σ 2kW grid connected+battery backup Commercial: Ground mounted PV modules, grid connected 50 kw Industrial: Flat roof mounted PV modules Grid connected 500 kw 31

32 Fotovillamos energiaátalakítás Energia átalakítási hatásfok elvben akár 60-70% (Delaware University max: 42,8%) Két elektron gerjesztési lehetőség! Gyakorlatban amorf Si 4-6%, kristályos Si 15-17% (SANYO HIT 19,5 %) 32

33 Napelemgyártás Magyarországon VKI Pannonglas SOLARLAB Solart-System Dunasolar SANYO PV napelem gyár? Korax napelem gyár Heliogrid napelem gyár Rétság. (~70 MEuro beruházás) Genesis Környe. (~100 MEuro beruházás) 33

34 Napelemgyártás Magyarországon Napjainkban néhány új beruházás Great Solar, Berttyóujfalu 200 MWp (12,774 MEuro) AlternativEnergia.hu Greensolar, Budapest. FSD, Budaőrs. Jülich GLAS, Székesfehérvár. Solar Energy System, Komló. (4,44 MEuro)

35 SANYO 35

36 KORAX 36

37 Heliogrid 37

38 Alkalmazások Autonom áramforrások Hálózatra dolgozó rendszerek Kváziautonom áramforrások Közszükségleti cikkek 38

39 Alkalmazások Hálózat független energiaellátás Hálózat kapcsolt rendszer Fogyasztói alkalmazások Ipari alkalmazások Távoli települések Elosztott Centralizált beltéri szabadtéri számológépek villamos mérlegek órák villamos műszerek mobil telefonok töltő készülékek szökőkutak zseblámpák kerti fények házszámok autó szellőztetés csónakok telekommunikáció közlekedési jelek távközlés kijelzők navigációs fények katódos védelem táv felügyelet hegyi éttermek/hotelek villamos világítók háztartási szolár rendszerek falu energiaellátása akkumulátor töltés víztisztítás öntözés utcai világítás iskolák magán tetők oktatás/ iskolák homlokzatba integrálás közüzemi energiaellátó osztatlan közös tulajdon hang terelőkorlát oltóanyag hűtés 39

40 Hálózatkiépités vagy napelemes áramforrás [m] NAPELEMES ÁRAMFORRÁS OLCSÓBB HÁLÓZATKIÉPÍTÉS OLCSÓBB [kwh/év] 40

41 Napelemes áramforrás egyenáramú fogyasztóknak (forrás:soltrain) töltésszabályzó Napelemek feszültség szabályozó Fogyasztó akkumulátor 41

42 Napelemes áramforrás váltakozóáramú fogyasztóknak (forrás:soltrain) töltésszabályzó napelem inverter házban lévő hálózat akkumulátor 42

43 Napelemes áramforrás egyenáramú fogyasztóknak kisegitő generátorral (forrás:soltrain) Napelem töltésszabályozó kisegítő generátor feszültség szabályozó Egyenáramú fogyasztó akkumulátor 43

44 Napelemes hibrid rendszer (forrás:soltrain) napelem szélturbina töltésszabályozó akkumulátor töltő Egyenáramú fogyasztó Váltakozóáramú fogyasztók motor generátor akkumulátor töltő akkumulátor inverter 44

45 Szoláris hányad - tervezés (forrás:soltrain) 100 Szoláris hányad [%] ,5 1 1,5 2 2,5 Telepített PV csúcs-teljesítmény [kw] 45

46 Töltésszabályozó (forrás:soltrain) töltésszabályzó Napelemek feszültség szabályozó Fogyasztó akkumulátor 46

47 Az első hazai napelemes áramforrás 1975-ben 47

48 0,5/1,4 kw-os kombinált napelemesszélgenerátoros autonóm áramforrás 48

49 Napelemes hálózatra kapcsolt rendszer (forrás:soltrain) Napelem csatlakozó doboz DC főkapcsoló inverter hálózat 49

50 Napelemes hálózatra kapcsolt rendszer (forrás:soltrain) 50

51 Követelmények a hálózatra dolgozó inverterrel szemben (forrás:soltrain) L Fotovillamos generátor inverter Elektromos hálózat Technikai követelmények MPP megkeresése és követése Nagy hatásfok Hálózati interferencia minimalizálása Egyszerű rendszer monitorozás Gazdasági követelmények Alacsony ár Nagy megbízhatóság Hozzáférés a működési adatokhoz Egyszerű technikai megoldás Nagy terhelhetőségű eszköz N 51

52 Egy hálózatra dolgozó inverter hatásfokgörbéje (forrás:soltrain) hatásfok [%] Normalizált kimenő teljesítmény (Pac/Pac névl.) [%] 52

53 1,35 kwp kváziautonóm napelemes áramforrás 53

54 10 kwp lapostetőre szerelt napelemes áramforrás 54

55 10 kwp autópálya parkolóban elhelyezett napelemes áramforrás 55

56 5 kwp homlokzatra szerelt napelemes áramforrás Sátoraljaujhelyen 56

57 19,6 kwp tetőre szerelt napelemes rendszer Budapesten 57

58 20,16 kwp tetőre szerelt napelemes rendszer Budapesten 58

59 3x7 kwp napkövetőre szerelt napelemes rendszer Gyálon 59

60 50 kwp állványzatra szerelt napelemes áramforrás 60

61 100 kwp tetőre szerelt napelemes áramforrás (2009) 61

62 403,1 kwp szabad földre telepitett napkövetős napelemes áramforrás (Újszilvás 2011 okt.) 62

63 Napelemek elhelyezése épületeken (forrás:soltrain) mounting options above sloped roof (stand-off) in sloped roof on flat roof, tilted on flat roof, layed in front of facade in facade saw-toothed roof awning 63

64 Napelemes homlokzat 64

65 Napelemes homlokzat (forrás:soltrain) 65

67 Napelemes homlokzat 67

68 Napelemes bevilágitó (forrás:soltrain) 68

70 Napelemek tetőbe integrálása (forrás:soltrain) Mounting profiles for regular modules PV roof tiles combined PV/ solar thermal systems 70

71 Napelemek tetőbe integrálása (forrás:soltrain) 71

74 Napelemek lapostetőn (forrás:soltrain) 74

77 PV alkalmazások várható alakulása Európában a NREAP szerint 77

78 PV alkalmazások várható alakulása Európában a NREAP szerint 78

79 PV alkalmazások várható alakulása Európában a jelenlegi trendek és a NREAP szerint Forrás:EUPVObserver 79

80 PV alkalmazások várható alakulása Magyarországon NREAP szerint 80

81 PV alkalmazások várható alakulása Magyarországon NREAP szerint 81

82 82 PV alkalmazások várható alakulása Magyarországon , , , , , ,5 6, sum.: 46046, , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,5 0, , , ,75 0, , , ,25 0, , /1000m 3 / substitution/ton/ Gas subtitution CO 2 emission PJ MWh MWp Year

83 PV alkalmazások várható alakulása Magyarországon 2020-ig Cumulated PV installation in Hungary (forecast) PV electricity production in Hungary (forecast) M W p 10 1 M W h /y e a r , year year 83

84 EU PV Stratégiai Programja (SRA) 1980 Ma Hosszú-távon várható A telepítés teljes költsége (2006. évi értéken, /Wp) > Villamos energia előállítási Költsége (2006. évi értéken, /kwh) > * 0.06 ** 0.03 A kereskedelemben elérhető sík napelem modulok maximális hatásfoka (%) Max 8% Max 15% Max 20% Max 25% Max 40% A kereskedelemben elérhető koncentrátoros modulok hatásfoka (%) (~10%) Max 25% Max 30% Max 40% Max 60% A rendszer energia megtérülése Dél Európában (év) > * versenyképes kiskereskedelmi ár ** versenyképes nagykereskedelmi ár 84

85 EU PV Stratégiai Programja (SRA) 85

86 EU PV Stratégiai Programja (SRA) 86

87 EU PV Stratégiai Programja (SRA) A. Fotovillamos elemek, napelemek és modulok: - anyagok; - átalakítási módszerek és eszközök; - gyártás és összeszerelés (beleértve a berendezéseket is). B. Kiegészítő rendszer elemek (Balance of System, BoS): - rendszer elemek és telepítés - anyagok beépítése C. Koncentrátoros rendszerek D. Környezetvédelmi minőség E. Alkalmazhatóság F. A fotovillamos rendszerek társadalmi-gazdasági összefüggései 87

88 EU PV Platform 2010 februári nyilatkozata (Photovoltaic technologies: the benefits of diversity) 30 év óta folyamatos az árcsökkenés Aktivan támogatja a különböző technológiák fejlesztését Ellene van egy vagy néhány technológia kiemelésének Alacsony költség és fenntarthatóság Gigawattból terawatt nagyságrend Globális hatásvizsgálat 88

89 EU PV Platform + EPIA 2010 január Megvalósitási terv re (Solar Europe Industry Initiative SEII) Célkitűzés: PV EU villamos energia igényben részesedés 2020-ra 12 % 2030-ban 20 % 2050-ben 30 % 89

90 EU PV Platform + EPIA 2010 január Megvalósitási terv re (Solar Europe Industry Initiative SEII) 90

91 Magyar PV stratégiai célja a versenyképesség növelése; a hatékonyság növelése; a munkahelyek megtartása, ill. új munkahelyek teremtése; az unikális fejlesztések, specializálódás, prioritások kiemelése. 91

92 Javasolt fő fejlesztési irányok technológiai tekintetben - a hatásfok, a stabilitás és az élettartam során termelt energia növelése mellett - : - a fotovillamos eszközök, napelemek és modulok, kiemelten a vékonyréteg technológiák és a gyártásközi mérő- és ellenőrző eljárások fejlesztése; - a kiegészítő rendszer-elemek fejlesztése, kiemelten az épületintegrálást valamint a rendszerelemeket minősítő berendezések fejlesztését. 92

93 Javasolt fő fejlesztési irányok társadalmi hatások vonatkozásában - a fotovillamos technológiák szélesebb körű elterjedése és az energiatudatosság növelése céljával - ; - a fotovillamos technológiák alkalmazhatóságának vizsgálata, beleértve a teljes napelemes terméklánc jogi és árszabályozásának, valamint szabványosításának, a piacbővítésnek a kérdéseit; - kommunikációs stratégiák kidolgozása, kiemelten egyes célcsoportok tájékoztatására, oktatására 93

94 Javasolt fő fejlesztési irányok A. Fotovillamos technológiai (process) kutatásfejlesztés 1. Fotovillamos elemek, napelemek és modulok: Vékonyréteg technológiák Vékonyréteg technológiai berendezések Gyártásközi mérő és vizsgáló berendezések Feltörekvő- és új technológiák Nanokompozit- és polimer technológiák Koncentrátoros rendszerek 94

95 Javasolt fő fejlesztési irányok 2. Kiegészítő rendszer elemek (Balance of System, BoS): Intelligens áramátalakítók és szabályozók Épületintegrálási rendszerek Távmonitorozó rendszerek Minősítő berendezések 95

96 Javasolt fő fejlesztési irányok B. A fotovillamos rendszerek elterjesztésének eszközrendszere 1. Alkalmazhatóság Újabb alkalmazások Jogi környezet, szabványosítás Szórt sugárzás térkép 2. Társadalmi hatások kutatása Energiatudatosság, kommunikáció Oktatási és demonstrációs rendszerek 96

97 A versenyképességünk feltételei Az oktatási és demonstrációs rendszerek színvonalának azonnali növelése, ideértve a műszaki és természettudományos képzést a megfelelő szintű munkaerő kibocsátásához, és a tájékoztatási projekteket (awareness) is. A nagy hozzáadott értékű fotovillamos K+F kiemelt támogatása; különös tekintettel a vékonyréteg napelemek fejlesztésére 97

98 A versenyképességünk feltételei A műszeripari hagyományokra épülő, fotovillamos mérőműszer fejlesztést és gyártás megerősítése A hazai ártámogatási rendszerek (beruházási támogatás és visszavásárlási ár) európai szintre történő emelése, megfelelő törvényi és szabályozási rendszerek életbeléptetésével. Lehetőség szerint kiterjedt hazai fotovillamos K+F hálózat és rá épülő nagykapacitású hazai termelés létrehozása. 98

99 Nálunk is süt a nap Köszönet a figyelemért! palfymiklos@solart-system.hu 99