Vieme predvídať zlacňovanie OZE?

Solar and wind power have become one of the cheapest energy sources and are said to follow the so-called Wright’s law that describes the often-observed correlation between the cumulative deployment of a technology and its price. In 2025, trade barriers and geopolitics could slow cost declines, but clean energy remains on track for a 2–11% price drop for solar, wind and battery storage.

Kľúčovým dôvodom nízkych nákladov na výrobu elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov je, že obnoviteľné zdroje energie nemajú náklady na palivo a relatívne nízke náklady na prevádzku a údržbu. To znamená, že vyrovnané náklady na elektrickú energiu (LCOE) z obnoviteľnej energie sa mení takmer výlučne so zmenami investičných nákladov na príslušné technológie, ktoré z dlhodobého hľadiska vykazujú pokles úmerný rastu kumulatívneho inštalovaného výkonu.

Táto korelácia, niekedy nazývaná „krivka učenia“ alebo Wrightovo pravidlo, robí sektor udržateľnej energetiky jedinečným. Obnoviteľné zdroje sú podľa nej často vnímané ako technológie so stabilným poklesom nákladov a zvyšujúcou sa kvalitou produktov, ale realita je komplexnejšia. Ich ceny sú tiež ovplyvnené aj faktormi ako je geopolitická situácia či dostupnosť potrebných materiálov, ktoré môžu stáť za niektorými prekvapivými cenovými vývojmi.

Wrightovo pravidlo teda nie je „zákonom“ v pravom slova zmysle, ale len koreláciou, ktorú možno s podozrivou pravidelnosťou pozorovať pri dozrievaní rôznych technológií (Obrázok č. 1) – nie však bez výnimiek.
 

Obrázok č. 1: Vizualizácia tzv. Wrightovho pravidla, t. j. korelácie medzi kumulatívnym inštalovaným výkonom a priemernou cenou technológie

Zdroj: IRENA

SOLÁRNY „RACE TO THE BOTTOM“

Dramatický pokles nákladov na solárne fotovoltaické moduly, o 99 % za posledné štyri desaťročia, je často označovaný za veľký úspech inovácii v sektore obnoviteľnej energie. Za štyri dekády sa solárna energia v mnohých krajinách zmenila z jedného z najdrahších zdrojov elektriny, používaného iba na poháňanie vesmírneho satelitu, na jeden z aktuálne najlacnejších zdrojov elektrickej energie. Síce v rokoch 2021 až 2023 sa kvôli pandémii Covid 19 a vysokej inflácii cena solárnej energie zvýšila o 30 až 100 %, technologický rozvoj a inovovanie fotovoltaických panelov zaručilo ich vyššiu efektivitu, čím cena začala postupne opäť klesať.

Efektivitu solárneho panelu ovplyvňuje hneď niekoľko faktorov. Medzi hlavné z nich patrí použitý materiál a množstvo svetla, ktoré absorbuje. Dnes sú takmer všetky solárne panely vyrobené z kremíka, ako sľubná nová technológia solárnych panelov sa však ukázali perovskitové solárne články.

Perovskity absorbujú iné vlnové dĺžky svetla ako tie, ktoré absorbujú kremíkové články, ktoré dnes predstavujú 95 % solárneho trhu. Ich veľkou výhodou je nízka cena, ale aj vysoká tolerancia voči poškodeniu. Zatiaľ čo v kremíkových fotovoltaických článkoch musia byť kryštály dokonale zarovnané, aby článok fungoval, a kékoľvek poškodenie robí bunku nepoužiteľnou, perovskity sa dajú jednoducho navrstviť na povrch, čím je výroba lacnejšia a jednoduchšia.

Okrem toho si vedci všimli, že vysoko efektívne výsledky prináša spojenie kremíkového substrátu, ktorý zachytáva dlhé vlnové dĺžky, s perovskitom, ktorý zachytáva krátke vlnové dĺžky. Panely využívajúce perovskit boli síce vyvinuté už v roku 2009, no v tom čase dosahovali na iba 3 % účinnosť. V rokoch 2022 a 2023 ale niekoľko skupín vedcov vytvorilo perovskitovo-kremíkové tandemové solárne články s účinnosťou viac ako 30 %, kedy už prekonali efektívnosť aj originálnych kremíkových fotovoltaických článkov.

Nové materiály však nie sú jediným spôsobom, ako zvýšiť účinnosť solárnych panelov. Množstvo slnečného svetla, ktoré daná bunka dokáže zachytiť, sa odvíja hlavne od jej samotného dizajnu, ktorí sa vedci v posledných rokoch snažia čo najviac zefektívniť. Jednou z inovácii v tejto oblasti sú aj bifaciálne solárne panely – teda tradičné silikónové panely nakonfigurované tak, aby zachytávali svetlo na svojich oboch stranách. To im umožňuje absorbovať svetlo, ktoré sa odráža od zeme alebo iných materiálov.

Síce výroba bifaciálnych solárnych panelov je drahšia ako výroba tradičných jednostranných panelov, táto inovatívna metóda však pomáha zachytiť o 3 % až 27 % viac energie. Nielen že sa takto znižujú celkové náklady potrebné na výrobu jednej MWh elektriny o 6 % až 23 %, no taktiež majú bifaciálne solárne panely dlhšiu životnosť.

VIETOR SA WRIGHTOVMU PRAVIDLU VZPIERA

Veterná energia bola dlhé roky taktiež príbehom klesajúcich nákladov, no v poslednej dekáde zaznamenala značný nárast cien. Najmä náklady na výstavbu elektrární na mori sú v porovnaní s inými technológiami v jedinečnej situácii.

Vo všeobecnosti sa po energetickej kríze spôsobenej vojnou na Ukrajine LCOE z obnoviteľných zdrojov stabilizovali alebo začali klesať. Priemerné LCOE pre veternú a solárnu energiu sú síce stále približne o 10 % vyššie ako predkrízové ​​úrovne, no od začiatku roku 2024 sa znížili o 2 % a 5 %. Naopak, offshore energia bola na vzostupe o 11 %.

Prečo ten rozdiel? Kľúčovým problémom pre veternú energiu na mori je nedostatočne rýchla a ekonomicky efektívna výroba potrebných komponentov. Zatiaľ čo solárne panely sa vyrábajú v miliónoch a využívajú rovnaký rozsah a efekty učenia ako iné masovo vyrábané produkty na trhu, offshore je len malý čiastkový trh celého veterného priemyslu s množstvom špecifických produktov, čo sťažuje dosahovanie výroby v dostatočnom rozsahu.

Na stavbu veterných turbín je taktiež potrebných veľa surovín vrátane ocele, železa či hliníka, ktorých cena prudko stúpa. Napríklad cena ocele vzrástla o 180 % v porovnaní s úrovňami pred pandémiou, zatiaľ čo globálne ceny železa a medi vzrástli iba v roku 2021 približne o 50 %.

Tieto problémy by však mohli riešiť inovatívne projekty, ako napríklad rýchlejšie softvérové modelovanie komponentov veternej turbíny. Napríklad prediktívna technológia na báze digitálneho „dvojčaťa“ by mohla znížiť hmotnosť ocele a súvisiace náklady na základy veterných turbín na mori až o tretinu a pri výkone 1 GW ušetriť 60 000 metrických ton ocele.

WRIGHTOV ROK?

Očakáva sa, že náklady na technológie čistej energie ako sú veterné či solárne technológie v roku 2025 ďalej klesnú o 2–11 %, čím prekonajú minuloročný rekord (Obrázok č. 2). Medzitým ale čínska nadmerná kapacita výroby čistých technológií viedla k rastúcemu protekcionizmu vo forme dovozných ciel zo strany západných krajín, aby zabránili lacnému dovozu, ktorý by ohrozil ich vlastné energetické trhy. Obchodné bariéry by tak mohli pokles nákladov dočasne zastaviť.

Obrázok č. 2: LCOE zásadných technológií energetickej tranformácie – 2024 (vľavo), 2025 (uprostred, odhad), 2035 (vpravo, odhad) Pozn.: Globálne referenčné hodnoty sú priemerné hodnoty vážené inštalovaným výkonom, vypočítané na základe prognóz BNEF. LCOE sú uvádzané bez dotácií alebo daňových úľav. Náklady na výrobu elektriny z veterných elektrární na mori zahŕňajú aj náklady na prenos. Náklady na skladovanie energie z batérií odrážajú so štvorhodinovou kapacitou.

Zdroj: BloombergNEF

Čas ukáže, či rok 2025 bude zodpovedať očakávaniam založeným na Wrightovej krivke, alebo to bude ďalší rok, v ktorom nepredvídateľné politické a hospodárske faktory prispejú k dočasnej odchýlke od doterajšej „krivky učenia“.

O AUTORKE

Kristína Zavodníková študuje na Vrije Universiteit Brussel v Belgicku odbor European and International Governance. Spolupracovala s Asociáciou pro mezinárodní otázky (AMO), kde sa podieľala na tvorbe edukačného projektu Pražský študentský summit.

Kontakt: kristina.zavodnikova@gmail.com