The New Commanding Heights: Yenilenebilir Enerjinin Yükselişi / Güneş Paneli Sektörü ve Güneş Paneli Üretiminde Kullanılan Kritik Mineral ve Madenlerin Değerlendirilmesi (1)
Bu blog yazısında, küresel güneş paneli sektörünün yıllar itibarıyla gelişimini, güneş paneli tedarik zincirini ve güneş paneli üretiminde kullanılan kritik mineral/metalleri analiz ederek siz değerli okuyuculara özetlemeye çalıştım.
Jeopolitik belirsizliklerin arttığı, küresel bir salgının atlatılmaya çalışıldığı ve iklim krizinin iyiden iyiye gündelik yaşamlarımızda hissedildiği bu günlerde, “Commanding Heights” olarak tanımlanabilecek en önemli sektörlerden biri olan enerji sektörünün ciddi bir değişim sürecinden geçtiği kanaatindeyim. Bir zamanlar “hayallerdeki ışıltılı gelecek” olarak nitelendirilebilecek yenilenebilir enerji teknolojileri, spesifik olarak güneş panelleri, maliyetlerin düşmesi ve verimliliğin artması ile birlikte yatırımcıların ve ülkelerin dikkatlerini üzerine çekmektedir. Sadece iklim krizi ile mücadelede önemli bir araç olarak değil, aynı zamanda ülkelerin enerji karışımını çeşitlendirmek ve enerji güvenliğini sağlamak açısından da önemli bir kaynak olan güneş panellerinin, gelecek yıllarda enerji sektörünün lokomotiflerinden biri olacağı öngörülerin ötesinde bir gerçek olarak önümüzde durmaktadır.
Bu doğrultuda, yazı dizisinin başlığını “The New Commanding Heights: Yenilenebilir Enerjinin Yükselişi” olarak belirledim. Türkçe çevirisinin aynı anlam ve vurguyu veremediğini düşündüğüm için de başlığın orijinal hali ile kalmasına karar verdim.
Umarım bilgi dolu ve keyifli bir okuma olur.
Kısa Tarihçe
Güneşten gelen ışınları elektrik enerjisine dönüştürmeyi başarabilen güneş hücrelerinin ilk prototiplerine 1950’li yıllarda rastlanmaktadır. 1950’den günümüze kadar ise küresel güneş paneli pazarının büyümeye devam ettiği gözlenmektedir. Hatta 1992 ve 2018 yılları arasında gelişim ivmesinin neredeyse eksponansiyel bir seviyeye ulaştığı dikkat çekmektedir.
Tarihsel olarak güneş paneli pazarının gelişimine bakıldığında, pek çok ülkede güneş paneli üretiminin “Feed-in-Tariff”(1) gibi çeşitli hükümet destek programları aracılığıyla sübvanse edildiği ve bu alanda yeni yatırımların teşvik edildiği görülmektedir. Yıllar itibarıyla öğrenme eğrisi, ölçek ekonomisi ve teknolojik gelişmelerin de etkisiyle güneş paneli maliyetlerinin düşüş seyri izlediği ve güneş paneli aracılığıyla üretilen elektriğin diğer enerji kaynakları içinde rekabetçi hale geldiği görülmektedir.
2010’lu yıllara kadar güneş paneli pazarında gerçekleşen büyümede, önde gelen Avrupa ülkelerinin ve Japonya’nın etkili olduğu gözlemlenirken; 2013 yılından itibaren Çin’in küresel güneş paneli pazarı içinde liderlik konumuna yükseldiği ve takip eden yıllarda güneş paneli tedarik zincirinin hemen hemen her kademesinde liderliği elinde bulundurduğu izlenmektedir.
- İngot (kütük) üretimi için hammadde olarak kuvars kumu kullanılmaktadır. Kuvarsın dünyada en çok bulunan ikinci element olmasına karşın, kuvars kumunun silikona (polisilikon) çevrilmesi için ark ocaklarında yüksek sıcaklıklarda işleme tabi tutulması gerekmektedir. Bu nedenle yüksek kalitede silikon üretmek, enerji yoğun ve maliyeti yüksek bir proses olarak ön plana çıkmaktadır.
- Kuvars kumu aracılığıyla elde edilen ve çoğunlukla sert kayacıklar halinde bulunan silikon silindir şeklinde ingotları elde etmek için, çok yüksek sıcaklıklarda eritme yapılmaktadır.
- Silikon ingotun ince disk biçiminde dilimlere ayrılması ile birlikte, plaka (wafer) elde edilmektedir. Plakanın oldukça ince bir ürün olmasından ötürü, hassas bir kesim için tel kesici tercih edilmektedir. Saf silikonun parlak olması ve güneş ışınları yansıtması sebebiyle son olarak plakanın üzerine antirefle kaplama uygulanmaktadır.
- Plakaların üzerine matriks şeklinde metal iletkenler eklenerek güneş hücresi oluşturulmaktadır. Güneş ışınlarının antirefle kaplama ile soğurulması sağlanıp, metal iletkenler aracığıyla elektrik enerjisine dönüşmesi sağlanmaktadır.
- Güneş hücreleri metal iletkenler ile bir araya getirilerek güneş panelleri oluşturulmaktadır.
- Alüminyum Çerçeve: Camın etrafını sararak taşıma ve montaj kolaylığı sağlar. Aynı zamanda camın mukavemetini artırır.
- Temperli Cam: 3 - 4 mm kalınlığındaki ön cam, hücreleri hava muhalefetinden korur. Düşük demir oranı ve arka tarafında yansımaya karşı kaplama bulunur.
- Enkapsülat, EVA film: Hücre performansının uzun sürmesi için onu dış etkenlerden koruyan, transparan ve dayanıklı bir polimerdir. Güneş ışınının geri yansımasını önler.
- Güneş Hücreleri: Güneş ışığını DC elektrik enerjisine çevirir. Bir panelde GES’in tipine göre 60,72 veya 96 hucre bulunur.
- Sırt Folyosu (Backsheet): Hücre yapısını nemden korur ve elektromanyetik yalıtım sağlar. PP, PET veya PVF malzemelerinden bir ya da ikisi kullanılır.
- Bağlantı Kutusu: Panellerindeki hücreleri bbirbirine seri olarak bağlayan kabloların/ribonların ve dışarıya çıkan kabloların birleşme noktasıdır.
Yıllar itibarıyla güneş paneli aracılığıyla üretilen elektrik miktarındaki artış oldukça dikkat çekici boyutlara ulaşmıştır. Bu doğrultuda, 2021 yılı itibarıyla küresel elektrik üretimine yüzde 4 oranında katkı sağlayan güneş panellerinin yenilenebilir enerji kaynakları içindeki payının ise yüzde 13 seviyelerine ulaştığı takip edilmektedir. Ülkelerin 2030 ve 2050 hedefleri çerçevesinde ve güneş paneli pazarında gözlemlenen büyüme trendi ile beraber, güneş panellerinin gelecek yıllarda küresel elektrik üretiminden almış olduğu payın artmaya devam edeceği öngörülmektedir.
Geçtiğimiz 20 yıl boyunca güneş paneli kurulu güç kapasitesinde çift haneli büyümeler kaydedilmiştir. 2011 yılında toplam güneş paneli kurulu gücü 70 GW seviyelerinde iken, bu rakam 2021 yılı sonu itibarıyla 935 GW seviyelerine ulaşmıştır. 2011-2021 yılları arasında kurulu gücün yıllık bileşik bazda yüzde 30 büyüme gösterdiği hesaplanmaktadır. Güneş panelleri, teknolojik gelişmeler ve ölçek ekonomisinin faydaları neticesinde, güneş paneli üretim ve kurulum süreçlerinin maliyetlerinin azalması; ülkelerin, çevresel faydaları gözeterek yenilenebilir enerji üretimi miktarını artırmak için çeşitli kapasite artırımlarını hedeflemesi paralelinde hızlı bir ivmeyle büyüme kaydetmiş olup, gelecek yıllarda bu büyümenin ivmeli şekilde devam edeceği tahmin edilmektedir.
2021 yılı itibarıyla 935 GW seviyesine ulaşan kümülatif küresel güneş paneli kurulu gücü içinde Çin’in 308,5 GW toplam kurulu güç kapasitesi ile liderliği elinde bulundurduğu izlenirken; Avrupa Birliği’nin 178,7 GW seviyesinde kurulu güç kapasite ile ikinci, ABD’nin ise 123 GW seviyesinde kurulu güc kapasite ile küresel güneş paneli pazarında üçüncü sırayı aldığı görülmektedir.
Çin’in halihazırda sahip olduğu kurulu güç kapasitesi ile küresel güneş panel pazarının yüzde 33’ünü oluşturduğu izlenmektedir.
Küresel güneş paneli pazarında yıllar itibarıyla gerçekleşen bu büyümede, avantajlı hükümet politikalarının ve azalan fiyat ve kurulum maliyetlerinin, pazardaki en temel sürükleyici etkenler olarak ön plana çıktığı izlenmektedir.
2013-2021 yılları arasında pek çok ülkede güneş paneli fiyatlarının yüzde 60’ın üzerinde gerilediği görülmektedir. Buna paralel olarak güneş paneli sistemleri seviyelendirilmiş elektrik maliyetinin (LCOE)(1) ise 2015-2021 yılları arasında bileşik bazda yüzde 14 oranında gerileyerek 0,05 ABD Doları/kWh seviyesine düştüğü izlenmektedir.
Güneş paneli teknolojisini yatırımlar için cezbedici kılan etmenler, sadece teknolojik gelişmelerden ötürü verimliliğin artması ve maliyetlerde yaşanan gerilemeler ile sınırlandırılmamalıdır.
Son yıllarda, iklim krizi ile mücadele kapsamında Birleşmiş Milletler’in açıkladığı Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri, Paris Anlaşması gibi uluslararası kuruluşlar ve ülkeler tarafından yönlendirilen bir dizi gelişme yaşanmıştır. Bu doğrultuda gelişmiş ve gelişmekte olan dünyanın önemli ekonomilerinin 2030 ve 2050 yılları için karbon-nötr olma hedefleri açıkladığı takip edilmektedir.
İklim krizi ile mücadele kapsamında alınan önlemler consensus sağlanan mutabakatların ve hedeflerin yanı sıra, ülkelerin dış ticaretini ve firmaların operasyonlarını etkileyecek boyuta da ulaşmıştır. 2019 yılında açıklanan Avrupa Yeşil Mutabakatı kapsamında, sera gazı emisyonlarının yüzde 55 oranında azaltılması adına 14 Temmuz 2021 tarihinde bir nevi aksiyon ve yol haritası niteliğinde olan “Fit For 55 Package”(2) yayımlanmıştır.
Paket, AB Emisyon Ticaret Sistemi’nde (ETS) gerçekleştirilmesi beklenen reformların yanı sıra ETS dışı sektörleri, enerji verimliliğini, emisyon standartlarını ve enerjinin vergilendirilmesini düzenleyen karar ve yönergeleri içermektedir. Bu düzenlemede yer alan önemli unsurlardan biri de “Sınırda Karbon Düzenlemesi”dir. SKD doğrultusunda, ETS uygulaması veya muadili bir karbon vergisi uygulaması olmayan ülkelerden yapılacak olan ithalatlar, Sınırda Karbon Düzenlemesi adı altında henüz oluşturulmakta olan mali yaptırımlara tabi olacaktır.
Özetle, artık iklim krizi ile mücadeleye katkı sunmamanın veya iklim krizine katkı yapmanın da bir finansal karşılığı olacak.
İklim krizi ile mücadelede başarının sağlanabilmesi için en önemli basamaklardan biri, küresel enerji sektörünün karbon-yoğun enerji kaynaklarından arındırılmasıdır. 2020 yılı itibarıyla enerji sektörünün küresel iklim krizinin en büyük nedeni olan sera gazı emisyonlarının yüzde 60’dan fazlasını oluşturduğu(3) düşünüldüğünde; yenilenebilir enerji kaynaklarına geçişin (yeşil dönüşümün), sadece teknolojik gelişmeler doğrultusunda rekabetçi yeni sektörlere geçiş olarak değil, bir zorunluluk olarak ortaya çıktığı görülmektedir.
Bunun yanı sıra, son zamanlarda küresel enerji sektörünün jeopolitik belirsizliklerden ötürü oldukça zorbir süreçten geçtiği gözlemlenmektedir. Enerji ihtiyacı kapsamında net ithalatçı ülkelerin enerji güvenliğini sağlamalarının, ülkelerin ekonomik refahı ve büyüme hedefleri için oldukça önemli bir yer teşkil ettiği görülmektedir. Özellikle Ukrayna-Rusya arasında çıkan savaşın ardından yükselen petrol ve doğal gaz fiyatları sadece enerji sektörünü değil, enerjinin önemli bir girdi olarak kullanıldığı pek çok sektörü de etkilemektedir. Kıta Avrupası başta olmak üzere pek çok ülke, enerji sektöründe yaşanan gelişmelerden ciddi ölçüde etkilenmiş olmakla birlikte, enerji fiyatlarındaki yukarı yönlü trendinküresel enflasyonun yükselmesinde de etkili olduğu dikkat çekmektedir. enerji, özellikle bu bağlamda ülkelerin dahili enerji arzlarını ve enerji güvenliklerini artırmaları adına oldukça stratejik bir öneme sahiptir. Her ülkede doğalgaz veya petrol bulunmasa da pek çok ülke yenilenebilir enerji kaynakları aracılığıyla enerji konusunda dışa bağımlılığını önemli ölçüde azaltabilir.
Kısaca;
- İklim krizi ile mücadelede mutabakat ve hedeflerin ötesinde finansal bağlayıcılığı olan politika ve yasaların yürürlüğe girecek olması,
- Enerji güvenliğinin ve yerel kaynaklar ile enerji arzını sağlamanın, küreselleşmiş ekonomik sistem içindeki öneminin artması, yenilenebilir enerji kaynaklarını yatırımcılar ve ülkeler için sadece cazip ve karlı değil, aynı zamanda stratejik bir hale getirmiştir ki son 20 yılda yenilenebilir enerji sektöründe gözlemlenen gelişmeler bunu kanıtlar niteliktedir.
Yenilenebilir enerji kaynakları içinde ise genel anlamda teknolojik gelişmeler ve ölçek ekonomisi sayesinde seviyelendirilmiş elektrik maliyetinin, güneş paneli fiyatlarının ve kurulum maliyetlerinin ciddi oranlarda düşmesi, fotovoltaik güneş panellerini küresel enerji sektörü dahilinde önemli bir aktör olarak ortaya çıkarmaktadır.
Bu doğultuda, küresel güneş paneli pazarı yıllar itibarıyla tutar bazında artış trendini devam ettirmektedir. 2021 yılında bir önceki seneye göre yüzde 22 oranında büyüyerek 936 milyar ABD doları seviyesine yükseldiği tahmin edilen küresel güneş paneli pazarının takip eden yıllarda da yakaladığı güçlü büyüme trendini devam ettireceği öngörülmektedir.
(1)Tarife garantisi, yenilenebilir enerji üreticilerine uzun vadeli sözleşmeler sunarak yenilenebilir enerji teknolojilerine yatırımı hızlandırmak için tasarlanmış bir politika mekanizmasıdır.
(2)Seviyelendirilmiş elektrik maliyeti veya seviyelendirilmiş enerji maliyeti, bir jeneratörün kullanım ömrü boyunca elektrik üretiminin ortalama net mevcut maliyetinin bir ölçüsüdür.
(3)The EU’s plan for a green transition: Fit for 55, https://www.consilium.europa.eu/en/policies/green-deal/fit-for-55-the-eu-plan-for-a-green-transition/
KAYNAKÇA:
- International Energy Agency, PVPS Trends Report – 2019, 2020, 2021
- International Energy Agency, PVPS Snapshot – 2022
- IRENA, Power Generation Costs – 2020, 2021
- U.S Deparment of Energy, Solar Photovoltaics, Supply Chain Deep Dive Assesments – 2022
- International Energy Agency, Special Report on Solar PV Supply Chains – 2022
