Latem europejskie stowarzyszenie branży energetyki słonecznej SolarPower Europe opublikowało raport „Global Market Outlook for Solar Power”. Z opracowania wynika, że ​​pomimo ciągłego wpływu pandemii COVID-19, sektor energetyki słonecznej ustanowił nowy rekord instalacji. W 2020 roku zainstalowano 138,2 GW energii słonecznej, co stanowi 18 proc. wzrost w porównaniu z 2019 rokiem. Zgodnie z prognozami energetyka słoneczna jest na dobrej drodze, aby dodać do obecnych mocy 163 GW w 2021, 203 GW w 2022, 225 GW w 2023, 239 GW w 2024 i 266 GW w 2025 roku. W efekcie globalna moc słoneczna przekroczy kamienie milowe w ciągu najbliższych 5 lat tj. 900 GW w 2021, 1,1 TW w 2022, 1,3 TW w 2023, 1,6 TW w 2024 i 1,8 TW w 2025 roku.

W celu osiągnięcia celów polityki klimatycznej wymaga się zainstalowania 20-80 TW w fotowoltaice do 2050 roku i 80-170 TW do 2100 roku, czyli co najmniej sto razy więcej niż 707 GW istniejących na koniec 2020 roku. Zespół badawczy z udziałem ekspertów z Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE oraz Potsdam Institute for Climate Impact Research przeanalizował, czy przewidywany wzrost w sektorze PV jest możliwy z punktu widzenia zasobów, a jeśli tak, to pod jakimi warunkami.

Stwierdzają oni, iż w celu uniknięcia ograniczeń zasobów, należy utrzymać obecne wysokie tempo wdrażania innowacji w fotowoltaice. Transformacja energetyczna rodzi ogromne zapotrzebowanie na zasoby jak metale, surowce oraz różnego rodzaju komponenty, które są rzadko omawiane. W analizie skupiono się na głównych potrzebnych zasobach, niezależnie od specyfiki zastosowanej technologii, którymi są energia, szkło float (najpopularniejszy rodzaj szkła), inwestycje kapitałowe oraz przykładowy metal – srebro, którego wzrost cen jest już dziś widoczny.

W produkcji komponentów fotowoltaicznych kluczowy jest proces ich produkcji oraz emisyjność. Okazuje się, że w dłuższej perspektywie tylko 4-11 proc. energii elektrycznej wytwarzanej z fotowoltaiki będzie wykorzystane do produkcji systemów fotowoltaicznych. Pozostałą część pokryją inne źródła OZE, oraz co gorsze – jednostki konwencjonalne. W efekcie może wzrosnąć emisyjności przemysłu fotowoltaicznego.

Bez rozwoju technologii PV, czyli np. efektywności energetycznej, ograniczenia zasobów będą najprawdopodobniej utrudniać wdrażanie fotowoltaiki na skalę terawatową. Obiecujące są tandemowe ogniwa słoneczne na bazie perowskitów, które gwarantują wysoką wydajność przy niskich kosztach i niewielkim zużyciu zasobów (w szczególności energii elektrycznej).

Masowy rozwój fotowoltaiki zwiększy zapotrzebowanie na szkło, ale stały wzrost wydajności modułów zmniejszy jego powierzchnię w stosunku do mocy, co przełoży się na mniejsze zapotrzebowanie na szkło. Zespół szacuje, że do 2100 roku roczna powierzchnia produkowanych modułów wyniesie 12 000-22 000 km2, co odpowiada całej obecnej globalnej produkcji szkła float. Z punktu widzenia zasobów nie ma to prawdopodobnie decydującego znaczenia, ponieważ zasoby piasku są obfite, a szkło nadaje się do recyklingu. Jednak z racji tego, że obecna zdolność produkcyjna szkła typu „float” jest już w pełni wchłonięta przez inne rynki, zdolności produkcyjne szkła solarnego muszą zostać szybko zwiększone.

W przypadku srebra można zauważyć trend zmniejszania ilości dostępnego srebra ze względu na wysokie ceny oraz technologię “druku” srebrem. Jeśli ta tendencja się utrzyma, całkowite zużycie srebra pozostanie na poziomie poniżej 18 tys. ton lub, w najlepszym przypadku, może pozostać mniej więcej na obecnym poziomie. Innym elementem, który może stać się krytyczny jest metal ind, który jest używany do produkcji przezroczystych tlenków przewodzących w ogniwach wielozłączowych.

Potrzebne niskoemisyjne technologie energetycznego oraz recykling

Naukowcy przekonują, że opracowanie niskoemisyjnych technologii PV powinno stać się priorytetem. – W ciągu najbliższych 10 lat konieczna jest szybka rozbudowa zdolności produkcyjnych szkła float. Będziemy również potrzebować zakładów recyklingu, które poradzą sobie z ogromnymi przepływami materiałów – twierdzą naukowcy.

– Musimy również przenieść do przemysłu technologie wielozłączowe, aby osiągnąć niezbędną wysoką wydajność. Zastąpienie indu w przezroczystych warstwach przewodzących nadal stanowi wyzwanie – czytamy w podsumowaniu. Autorzy konkludują, że obecne i przyszłe inwestycje muszą być zatem ukierunkowane nie tylko na zwiększenie zdolności produkcyjnych, ale także na utrzymanie obecnego wysokiego wskaźnika innowacji z naciskiem na zrównoważony rozwój.

Redakcja: Patrycja Rapacka / Źródło: Instytut Fraunhofera, SolarPowerEurope

Redakcja GLOBEnergia