Inovacije za drastično jeftinije solarne panele

Cijena solarnih panela pala je za više od 99 posto od 1970-ih, što je omogućilo široku primjenu fotonaponskih sustava koji pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju.

Nova MIT-ova studija detaljno analizira specifične inovacije koje su omogućile tako dramatično smanjenje troškova, otkrivajući da je tehnički napredak u mreži različitih istraživačkih napora i industrija odigrao ključnu ulogu.

Nalazi bi mogli pomoći tvrtkama za obnovljivu energiju u donošenju učinkovitijih odluka o ulaganjima u istraživanje i razvoj te pomoći kreatorima politika u identificiranju područja kojima treba dati prioritet kako bi se potaknuo rast proizvodnje i primjene.

Pristup modeliranja istraživača pokazuje da ključne inovacije često potječu izvan solarnog sektora, uključujući napredak u proizvodnji poluvodiča, metalurgiji, proizvodnji stakla, bušenju nafte i plina, građevinskim procesima, pa čak i pravnim područjima.

„Naši rezultati pokazuju koliko je složen proces smanjenja troškova i koliko su znanstveni i inženjerski napredak, često na vrlo osnovnoj razini, u središtu tih smanjenja troškova. Mnogo je znanja prikupljeno iz različitih područja i industrija, a ta mreža znanja ono je što poboljšava ove tehnologije“, kaže viša autorica studije Jessika Trancik, profesorica na MIT-ovom Institutu za podatke, sustave i društvo.

U ovoj studiji objavljenoj u časopisu PLOS One, istraživači su nastojali čim dublje istražiti znanstvena dostignuća koja su dovela do pada troškova.

Svoj kvantitativni model troškova kombinirali su s detaljnom, kvalitativnom analizom inovacija koje su utjecale na troškove materijala fotonaponskog sustava, korake proizvodnje i procese implementacije.

Nadovezujući se na raniji rad u kojem su identificirani ključni pokretači troškova, poput broja solarnih ćelija po modulu, učinkovitosti ožičenja i površine silicijskih pločica, istraživači su proveli strukturirano skeniranje literature za inovacije koje bi mogle utjecati na te pokretače. Zatim su grupirali te inovacije kako bi identificirali obrasce, otkrivajući klastere koji smanjuju troškove poboljšanjem materijala ili prefabrikacijom komponenti radi pojednostavljenja proizvodnje i ugradnje. Konačno, tim je pratio porijeklo i vrijeme svake inovacije u industriji te se konzultirao sa stručnjacima iz područja kako bi se usredotočio na najznačajnije inovacije.

Sveukupno su identificirali 81 jedinstvenu inovaciju koja je utjecala na troškove fotonaponskog sustava od 1970. godine, od poboljšanja stakla s antirefleksnim premazom do implementacije potpuno online sučelja za izdavanje dozvola.

„S inovacijama uvijek možete ići na dublju razinu, sve do stvari poput tehnika obrade sirovina, pa je bilo izazovno znati kada stati. Imati taj kvantitativni model kao osnovu za našu kvalitativnu analizu stvarno je pomoglo“, kaže Trancik.

Odlučili su odvojiti troškove fotonaponskih modula od takozvanih troškova ravnoteže sustava (BOS), koji pokrivaju stvari poput montažnih sustava, pretvarača i ožičenja.

Fotonaponski moduli, koji su međusobno povezani kako bi tvorili solarne panele, masovno se proizvode i mogu se izvoziti, dok se mnoge BOS komponente projektiraju, grade i prodaju na lokalnoj razini.

Troškovi BOS-a više ovise o 'mekim' tehnologijama, nefizičkim elementima poput postupaka izdavanja dozvola, koji su znatno manje doprinijeli poboljšanju troškova fotonaponske energije u prošlosti u usporedbi s inovacijama hardvera.

Istraživači su otkrili da inovacije iz poluvodičke, elektroničke, metalurške i naftne industrije igraju glavnu ulogu u smanjenju troškova fotonaponske energije i troškova opskrbe energijom (BOS), ali na troškove BOS-a utjecale su i inovacije u softverskom inženjerstvu i elektroprivredi.

Neinovacijski faktori, poput povećanja učinkovitosti od masovne kupnje i akumulacije znanja u industriji solarne energije, također su smanjili neke varijable troškova.

Analiza također otkriva ulogu koju bi veća računalna snaga mogla igrati u smanjenju troškova BOS-a kroz napredak poput automatiziranih sustava za inženjerski pregled i softvera za udaljenu procjenu lokacije.

Uz kvalitativnu analizu, istraživači su pokazali kako se ova metodologija može koristiti za procjenu kvantitativnog utjecaja određene inovacije ako se imaju numerički podaci za uključivanje u jednadžbu troškova.

U budućnosti, istraživači planiraju primijeniti ovu metodologiju na širok raspon tehnologija, uključujući i druge sustave obnovljive energije. Također žele dalje proučavati meku tehnologiju kako bi identificirali inovacije ili procese koji bi mogli ubrzati smanjenje troškova.