A última edição do Relatório Fotovoltaico foi preparada conjuntamente pelo Dr. Simon Philipps do Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energia Solar e Werner Warmuth de Projectos PSE. O relatório analisa os principais detalhes da indústria fotovoltaica na Alemanha, na UE e em todo o mundo (incluindo a Ásia) no final de 2020.
Com o apoio dos Projectos PSE, o Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energia Solar tem vindo a publicar regularmente o Relatório PV nos últimos dez anos. Em particular, o relatório documenta o desenvolvimento do mercado fotovoltaico, a eficiência da célula solar e do módulo, assim como os preços nas últimas décadas.
O estudo mostra que a quota da Ásia na capacidade global de produção de módulos fotovoltaicos aumenta de 82% em 2010 para 92% em 2020, representando um aumento de sete vezes a capacidade anual ao longo desta década. As principais conclusões da última edição do relatório são as seguintes.
2010-2020 , capacidade instalada CAGR 34%
O mercado global de energia fotovoltaica cresceu rapidamente durante a última década, com a capacidade fotovoltaica instalada acumulada, incluindo projectos fora da rede, a crescer a uma CAGR de 34% de 2010 a 2020.
Em 2020, os produtores asiáticos são responsáveis por 95% da capacidade total de produção do módulo c-Si PV. A China (continente) assume a liderança com uma quota de 67%. A Europa contribui com 3% da quota; os EUA/Canadá contribuem com 2%.
A quota da Europa na capacidade fotovoltaica instalada acumulada atinge 22% em 2020 e 24% em 2019. Em comparação, a participação da China na capacidade instalada é de 33%.
Com foco no mercado alemão, a quota da Alemanha na capacidade fotovoltaica global acumulada instalada (707,5 GWp) é de cerca de 7,6% (53,6 GWp) em 2020, com cerca de 2 milhões de unidades de sistema fotovoltaico instaladas. em 2020, a nova capacidade instalada da Alemanha é de cerca de 5 GWp; em 2019 é de 4 GWp. em 2020, a PV cobre 9,2% da demanda total de eletricidade da Alemanha, enquanto a participação de todas as energias renováveis é de cerca de 45%.
Bateria solar / Eficiência dos módulos
A eficiência das células de laboratório foi de 26,7% para o silício monocristalino e 24,4% para a tecnologia de wafer de silício multicristalino.
As maiores eficiências de laboratório para a tecnologia de película fina foram 23,4% para CIGS (selenieto de gálio de cobre índio) e 21,0% para CdTe (telureto de cádmio) bateria solar. Foi alcançada uma eficiência laboratorial recorde de 25,5% para as células CdTe.
Na última década, a eficiência média dos módulos de silício comerciais aumentou de aproximadamente 15% para 20%. Ao mesmo tempo, a eficiência dos módulos CdTe aumentou de 9% para 19%.
O módulo de melhor desempenho no laboratório foi um módulo monocristalino com uma eficiência de 24,4%. A eficiência recorde mostra que há potencial para mais melhorias de eficiência a nível da produção.
No laboratório, a eficiência actual da bateria solar multijunções altamente densa é de 47,1%. Ao utilizar a tecnologia de concentrador, foram alcançadas eficiências de 38,9% dos módulos.
Uso decrescente de material, foco na recuperação de energia
Nos últimos 16 anos, o uso de material para células de silício caiu drasticamente de cerca de 16 g/Wp para cerca de 3 g/Wp devido à melhoria da eficiência, wafers mais finos, serras de fio diamantado e lingotes de silício maiores.
A localização geográfica determina o período de retorno de energia do sistema fotovoltaico. Dependendo da tecnologia de instalação e da eficiência da rede, o sistema nórdico fotovoltaico leva cerca de 1,2 anos para equilibrar a energia de entrada, enquanto o sistema fotovoltaico do sul pode equilibrar a energia de entrada em um ano ou até menos.
Um sistema fotovoltaico na Sicília utiliza módulos à base de silício com um período de retorno de energia de aproximadamente um ano e uma vida útil predefinida de 20 anos, um sistema que pode produzir 20 vezes mais energia do que a necessária para a sua geração.
Inversor
Os produtos de marca mais avançados têm inversores com eficiências de 98% ou superiores. A quota de mercado dos inversores de strings é estimada em 64%.
Estes inversores são utilizados principalmente em aplicações residenciais, pequenos e médios sistemas fotovoltaicos comerciais até 150kWp. Os inversores centralizados têm uma quota de mercado de cerca de 34% e são utilizados principalmente em grandes sistemas comerciais e utilitários.
Uma pequena parte do mercado (cerca de 1%) também pertence aos micro-invertidores (para módulos). Os conversores DC/DC também são conhecidos como "power optimisers" e a sua quota de mercado é estimada em 5% do mercado global de inversores.
Tendências: novas funções para digitalização, repotenciação, estabilização da rede e optimização da auto-utilização; armazenamento de energia; utilização de semicondutores inovadores (SiC ou GaN) que atingem uma eficiência muito elevada e um design compacto; tensão máxima de string DC de 1500 V.
Curva de Preço e Experiência
Na Alemanha, o preço de um sistema fotovoltaico típico de telhado com 10-100kWp era de cerca de 14.000/kWp em 1990. no final de 2020, o preço de tais sistemas será de apenas 7,4% do que era em 1990.
Ao longo do período de 30 anos, os preços líquidos retornaram em aproximadamente 92%.
A curva de experiência (também conhecida como curva de aprendizagem) mostra que para cada duplicação da capacidade acumulada dos módulos nos últimos 40 anos, os preços dos módulos caíram 26%. A redução de custos é o resultado de economias de escala e melhorias tecnológicas.