Ķīnas saules mašīna

Pirms desmit gadiem saules paneļi tika ražoti galvenokārt ASV, Vācijā un Japānā. Ķīnas ražotāji gandrīz nevienu neizgatavoja. Taču līdz 2006. gadam Ķīnas uzņēmums Suntech Power spēja ražot vairāk nekā miljonu silīcija saules paneļu gadā, un tas jau bija pasaulē trešais lielākais ražotājs. Mūsdienās Ķīnas ražotāji ražo aptuveni 50 miljonus saules paneļu gadā — vairāk nekā puse no pasaules piedāvājuma 2010. gadā, un tajos ietilpst četri no pieciem lielākajiem saules paneļu ražotājiem pasaulē. Īpaši iespaidīgu to padara tas, ka nozares apjoms citviet ir dubultojies ik pēc diviem gadiem, un Ķīnas ražotājiem ir izdevies vēl labāk, katru gadu dubultojot savu ražošanu.

Šis dominējošais stāvoklis nav saistīts ar lēto darbaspēku Ķīnas rūpnīcās: saules bateriju ražošanai ir nepieciešams tik dārgs aprīkojums un materiāli, ka darbaspēks veido tikai nelielu daļu no kopējām izmaksām. Tas nav arī tāpēc, ka Ķīnas uzņēmumi ir ieviesuši šūnas, kas darbojas ilgāk vai ražo vairāk enerģijas: lielākoties tie ražo tāda paša veida silīcija bāzes saules paneļus kā daudzi to konkurenti visā pasaulē, izmantojot to pašu aprīkojumu. Viņiem tas lielā mērā ir izdevies, jo viņiem ir ātrāk un lētāk būvēt rūpnīcas, pateicoties lētām, efektīvām būvniecības komandām un Ķīnas vienkāršotajam atļauju izsniegšanas procesam. Jaunajās rūpnīcās ir jaunākās, visefektīvākās iekārtas, kas palīdz samazināt izmaksas. Tā arī uzlabojiet efektivitāti, kas nāk ar izmēru. Rezultātā Ķīnas ražotāji ir spējuši piekāpties citiem silīcija saules paneļu ražotājiem un sagraut daudzu uzņēmēju cerības ieviest jaunas tehnoloģijas.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2012. gada janvāra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Taču saules enerģijas tirgus strauji attīstās, un tehnoloģiskās inovācijas kļūst arvien svarīgākas. Lai gan pieprasījums pēc saules enerģijas turpina pieaugt visā pasaulē, tirgus ir pārpludināts ar fotoelementu paneļiem: pasaules ražošanas jauda vairāk nekā dubultojās no 2009. līdz 2010. gadam un turpināja palielināties 2011. gadā. Jaudas pārpalikums bija tik liels, ka pagājušajā rudenī Ķīnas ražotājiem bija problēmas. pārdodot saules paneļus par vairāk nekā to izgatavošana maksāja. Šādā tirgū veids, kā atšķirt savu produktu — un iekasēt pietiekami daudz, lai tas paliktu virs ūdens —, ir padarīt to labāku par konkurentiem.

Mūsdienās saules enerģijas ražotājiem tas nozīmē tādu elementu izgudrošanu, kas efektīvāk pārvērš gaismu elektrībā. Tā kā saules paneļu cena ir samazinājusies, uzstādīšanas izmaksas veido lielāku procentuālo daļu no saules enerģijas izmaksām. Klienti vēlas jaudīgākus paneļus, lai tos varētu uzstādīt mazāk. No šī brīža Ķīnas ražotājiem labākais veids, kā samazināt izmaksas par saules enerģijas vatu, var nebūt ražošanas izmaksu samazināšana, bet gan katra paneļa ģenerēto vatu skaita palielināšana. Spēle tagad mainās, saka Marks Pinto, Applied Materials enerģētikas un vides risinājumu izpilddirektors viceprezidents Santaklārā, Kalifornijā, pasaulē lielākais saules enerģijas ražošanas iekārtu piegādātājs. Iepriekš tas viss bija saistīts ar mērogu. Tagad runa ir par konversijas efektivitāti, vienlaikus samazinot izmaksas.

Tas varētu izklausīties kā sliktas ziņas Ķīnas ražotājiem, kuri ir koncentrējušies uz standarta tehnoloģiju palielināšanu. Taču viņu pieredze parasto saules paneļu būvniecībā varētu palīdzēt viņiem ieviest jaunus dizainus, kas ievērojami uzlabo silīcija saules bateriju veiktspēju. Gadu gaitā šie ražotāji ir daļēji samazinājuši izmaksas, izstrādājot labākus veidus, kā ražot šūnas. Tas viņiem ir devis izpratni par to, kas darbojas un kas nedarbojas rūpnīcā. Viņiem ir arī kapitāls un inženieri, kas palīdz pārvērst jaunākas tehnoloģijas masveida ražošanā. Viņi, iespējams, sākotnēji nebija iecerējuši komercializēt šīs tehnoloģijas, taču tagad, apguvuši parasto saules paneļu tirgu, viņi ir gatavi to darīt.

IETURĒT TEPU

2010. gadā, kad ASV enerģētikas ministrs Stīvens Ču uzstājās ar runu Nacionālajā preses klubā, izklāstot savu viedokli, ka ASV atpaliek progresīvā ražošanā, Suntech Power bija viņa eksponāts A. Viņš bija apceļojis tās rūpnīcu un viņu iespaidoja redzētais. Tā ir augsto tehnoloģiju automatizēta rūpnīca, viņš teica. Tas neizdodas lētā darbaspēka dēļ. Viņš atzīmēja ne tikai to, bet arī Suntech ir izstrādājis saules bateriju veidu ar pasaules rekordu efektivitāti.

Tālu uz priekšu

Palielināt diagrammu.

Chu novērtējums, iespējams, pārsteidza dažus novērotājus, taču Suntech rekordus uzstādīja saules baterijas ir iespaidīgi. Tajos izmantotā tehnoloģija izmanto gan dizaina, gan ražošanas tehnikas izmaiņas. Vadošās metāla līnijas, kas savāc elektrisko lādiņu no silīcija, nav izveidotas ar sietspiedes metodēm, kā tas ir standarts. Tā vietā Suntech izmanto patentētu procesu, lai nogulsnētu daudz plānākas, ciešāk izvietotas līnijas, kas efektīvāk iegūst elektrību no šūnām. Izmaiņas ir ļāvušas uzņēmumam sasniegt efektivitātes līmeni un izmaksu samazinājumus, kas 2011. gadā izdotajā nozares ceļvedī bija izvirzīti kā mērķi 2020. gadam. Saskaitot visas šīs lietas kopā, mēs ne tikai darām labāk par to, ko cilvēki dara tagad, saka: Stjuarts Venhems, Suntech galvenais tehnoloģiju speciālists. Mums arī klājas labāk, nekā viņi domā, ka varētu paveikt pēc 10 gadiem.

Līdz šim Suntech ir izgatavojis salīdzinoši maz saules paneļu, pamatojoties uz jauno tehnoloģiju. Tā vietā tā ir koncentrējusi savus resursus uz ražošanas procesu pielāgošanu, lai samazinātu parasto silīcija saules paneļu ražošanas izmaksas. Bet tas drīz varētu mainīties. Šogad Suntech ir sācis palielināt jauno elementu ražošanu, un tagad tas katru gadu var ražot pietiekami daudz to, lai saražotu 500 megavatus jaudas — aptuveni 2,5 miljonus saules paneļu. Šis sasniegums lielā mērā ir saistīts ar uzņēmuma panākumiem kā tradicionālo produktu ražotājam.

Jauno šūnu tehnoloģija tika izstrādāta 90. gados Jaundienvidvelsas Universitātē, Austrālijā, taču laboratorijā izmantotās metodes bija pārāk dārgas komerciālai ražošanai. Tas bija šausmīgi sarežģīts process, ieskaitot fotolitogrāfiju, diezgan eksotisku metālu vakuuma nogulsnēšanos un visa veida ķīmiskos procesus, saka Venems, kurš ir arī UNSW fotoelementu pētniecības programmas vadītājs un agrāk bija Suntech izpilddirektora un dibinātāja Zhengrong Shi profesors. . Pēc Wenham teiktā, šī tehnoloģija bija laboratorijas zinātkāre gadu desmitiem, līdz Suntech pētnieki izdomāja, kā to pielāgot montāžas līnijai. Viņi nāca klajā ar vienkāršu, zemu izmaksu veidu, kā to visu aizstāt, vienlaikus sasniedzot tādus pašus rezultātus, viņš saka. Jaunā tehnoloģija varētu palielināt standarta izmēra saules paneļa jaudu no 205 vatiem līdz 220 vatiem vai vairāk, un elementu ražošana maksā mazāk nekā parastās.

Atsevišķas tehnoloģijas daļas ātri guva panākumus. Suntech tos ieviesa savās standarta ražošanas līnijās, lai izmaksu un efektivitātes ziņā apsteigtu savus konkurentus. Tomēr visa procesa palielināšana bija izaicinājums. 2009. gadā tika izveidota un darbojās izmēģinājuma ražošanas līnija, taču uzņēmumam bija jāizstrādā un jāievieš jaunas iekārtas, lai panāktu ražīgumu un ražošanas ātrumu līdz tādam līmenim, ka process bija ekonomisks. Šeit Suntech kā tirgus līdera pozīcija ar pieredzi jaunu ražošanas iekārtu izstrādē izrādījās kritiska. Uzņēmumam bija ne tikai nepieciešamās zināšanas procesa uzlabošanai; tai bija arī līdzekļi, lai turpinātu strādāt pie tehnoloģijas gadiem ilgi, nenesot ievērojamus ieņēmumus.

Suntech nav vienīgais Ķīnas saules enerģijas ražotājs, kas identificē daudzsološas jaunas tehnoloģijas un atrod veidus, kā tās ražot plašā mērogā. Pagājušā gada septembrī Yingli Green Energy, kas atrodas Baodingā, paziņoja, ka partnerība ar Nīderlandes pētniecības centru ECN ir devusi saules paneļus, kas spēj pārvērst 17,6 procentus no saules gaismas enerģijas elektrībā; vidējais rādītājs ir nedaudz virs 14 procentiem. ECN padarīja tehnoloģiju pieejamu ikvienam, kurš to vēlējās, saka Venema. Tomēr tikai Yingli ir izmantojis šo tehnoloģiju un izstrādājis, kā ar zemām izmaksām to izgatavot lielapjoma ražošanā.

MATERIĀLA PRIEKŠROCĪBA

Pat tagad, kad Ķīnas saules enerģijas ražotāji pārvērš uzmanību no ražošanas uz inovācijām, var būt ierobežojumi tam, ko viņi var darīt ar izvēlēto materiālu, kristālisko silīciju. Šis materiāls ir pievilcīgs, jo nozare zina, kā ar to strādāt, daļēji pateicoties gadu desmitiem ilgajiem pētījumiem par silīcija mikroshēmām. Bet, salīdzinot ar dažiem citiem pusvadītājiem, tas slikti absorbē saules gaismu. Dažas alternatīvas, piemēram, gallija arsenīds, var izgatavot no materiāla plēvēm, kas var radīt tikpat daudz elektroenerģijas kā tipiska silīcija šūna, bet ir tikai simtdaļu biezāka, potenciāli samazinot materiālu izmaksas. Šādas plānās plēves var būt arī elastīgas: tās varētu sarullēt, samazinot iepakošanas un nosūtīšanas izmaksas, un tās varētu iebūvēt jumta šindeļos, lai samazinātu uzstādīšanas izmaksas.

Tomēr, neskatoties uz to potenciālajām priekšrocībām, plānās kārtiņas saules baterijām ir bijis grūti konkurēt ar arvien mazākajām izmaksām un kristāliskā silīcija akumulatoru efektivitātes uzlabošanos. Vienam uzņēmumam, Arizonas štatā First Solar, ir izdevies izstrādāt zemu izmaksu ražošanas metodes plānslāņa saules paneļiem, taču šajās metodēs tiek izmantots materiāls — kadmija telurīds —, kā rezultātā paneļi ir mazāk efektīvi nekā silīcija paneļi. Citi uzņēmumi ir mēģinājuši konkurēt ar silīciju, izmantojot augstākas efektivitātes vara indija gallija selenīda plānslāņa paneļus. Tomēr dažiem no viņiem ir nācies pasludināt bankrotu un slēgt rūpnīcas, jo viņiem nav izdevies pietiekami ātri samazināt ražošanas izmaksas.

Neskatoties uz šīm grūtībām, Wenham uzskata, ka plānās plēves tehnoloģija galu galā izaicinās parastos saules paneļus. Ja tā ir taisnība, Ķīnas kristāliskā silīcija saules bateriju ražotāji var nedominēt tirgū mūžīgi. Taču stratēģija vispirms palielināt parasto tehnoloģiju un pēc tam ieviest novatoriskus dizainus, lai turpinātu samazināt izmaksas par saules enerģijas vatu, ir radījusi viņiem labu stāvokli, lai saglabātu savu pārsvaru gadiem ilgi. Tikmēr daži, piemēram, Suntech, strādā, lai ražotu savus plānslāņa paneļus. Ja kristālisko silīciju aizstāj plānās plēves, tās varētu ražot Ķīnas ražotāji.

Kevins Bulliss ir Tehnoloģiju apskats Enerģētikas vecākā redaktore.

paslēpties