Holistische visie van duurzaam ondernemen: de case van energieproductie met zonnepanelen

Transcriptie

1 UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT ECONOMIE EN BEDRIJFSKUNDE ACADEMIEJAAR Holistische visie van duurzaam ondernemen: de case van energieproductie met zonnepanelen Masterproef voorgedragen tot het bekomen van de graad van Master in de Toegepaste Economische Wetenschappen: Handelsingenieur Jan Lievens onder leiding van Prof. Dentchev N.

2

3 UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT ECONOMIE EN BEDRIJFSKUNDE ACADEMIEJAAR Holistische visie van duurzaam ondernemen: de case van energieproductie met zonnepanelen Masterproef voorgedragen tot het bekomen van de graad van Master in de Toegepaste Economische Wetenschappen: Handelsingenieur Jan Lievens onder leiding van Prof. Dentchev N.

4 PERMISSION Ondergetekende verklaart dat de inhoud van deze masterproef mag geraadpleegd en/of gereproduceerd worden, mits bronvermelding. Jan Lievens

5 Woord vooraf Een masterproef komt niet tot stand zonder de medewerking van een aantal personen. Daarom wil ik mijn oprechte dank uiten aan mijn promotor Prof. Nikolay Dentchev die mij bijgestaan heeft in het schrijven van mijn thesis. Daarnaast wil ik de 20 respondenten bedanken die een deel van hun kostbare tijd hebben willen vrijmaken om mee te werken aan mijn onderzoek. Mijn familie en vooral mijn vriendin Tineke waren een geweldige steun voor mij en hielpen mij om door te zetten tijdens deze tweejarige masterproef. I

6 Inhoud Woord vooraf... I Lijst van figuren... IV 1. Inleiding Abstract Voordelen van PV Toepassingen van PV-panelen Potentieel van PV Huidige situatie Grootste hindernis voor PV-panelen Literatuurstudie: PV Overheid Markt van de verhandelbare groenestroomcertificaten Feed-in tariff Wetenschappers Vlakke plaat technologieën Concentrator technologieën Next-generation technologieën Consumenten Individuen als consument Bedrijven als consument S-curve Bedrijven Belangrijke factoren voor het realiseren van duurzaamheid in bedrijven Leer- en ervaringscurve Case studie: de energieproductie met PV Inleiding II

7 3.2 Onderzoeksmethode Resultaten en interpretatie Onderzoeksvraag Onderzoeksvraag Onderzoeksvraag Besluit Bibliografie... V Bijlage A: Berekening van de terugverdientijd... IX III

8 Lijst van figuren Figuur 1.1: meerdere onderling afhankelijke verantwoordelijkheden van consumenten, bedrijven, overheid en wetenschap.2 Figuur 1.2: wereldwijde procentuele verdeling van de primaire energieconsumptie naar oorsprong in Figuur 1.3: procentuele verdeling van de primaire energieconsumptie in België naar herkomst in Figuur 2.1: huidige en in 2020 te bereiken aandeel uit hernieuwbare energiebronnen 10 Figuur 2.2: de markt voor de GSC...11 Figuur 2.3: S-curve...19 Figuur 2.4: price experience curves voor PV-panelen..22 Figuur 2.5: leercurves en vooruitgangsratio's voor elektriciteitsgenererende technologieën in EU tussen 1980 en Figuur 3.1: supply chain van de zonne-energiesector...34 Figuur 3.2: het holistische model van duurzaam ondernemen verduidelijkt voor fotovoltaïsche zonnepanelen.39 Figuur 3.3: het holistische model uitgebreid voor de PV-sector..44 IV

9 1. Inleiding 1.1 Abstract Er bestaat geen onenigheid over het feit dat het gebruik van duurzame energiebronnen (zoals windenergie, zonne-energie, biomassa, ) een noodzaak wordt. Er is daarentegen wel onduidelijkheid over wie de verantwoordelijkheid draagt voor de verspreiding van deze hernieuwbare energietechnologieën. In deze masterproef wordt de ecocentrische visie 1 op duurzaam ondernemen op de korrel genomen. In laatstgenoemde visie wordt de volledige verantwoordelijkheid voor de negatieve ontwikkelingen op sociaal en milieugebied in de schoenen geschoven van de bedrijven. In de holistische visie op duurzaam ondernemen daarentegen worden bedrijven slechts als één deelgroep in de maatschappij gezien die kunnen bijdragen tot het proces van duurzame ontwikkeling. Volgens deze visie zou het ongepast zijn om de bedrijven als enige verantwoordelijk te stellen voor de negatieve gevolgen op sociaal en milieugebied. In de holistische visie wordt er van vier groepen een bijdrage verwacht om het proces van duurzaam ondernemen op gang te brengen, met name de bedrijven, de consumenten, de overheid en de wetenschappers. (Dentchev & Heene, 2003) Figuur 1.1 toont de schematische voorstelling van dit model. Op het eerste zicht is het duidelijk dat de bedrijven niet als enige verantwoordelijk mogen gesteld worden voor de omschakeling naar duurzaamheid. De logica voor de verwerping van het ecocentrische model kan snel gevolgd worden. Anderzijds is de dynamiek van dit holistische model onvoldoende gekend. Het is dan ook de bedoeling om in deze masterproef de aanwezige onderliggende wisselwerkingen tussen de verschillende stakeholders naar voor te brengen door middel van een case studie. Op die manier pogen we tot belangrijke inzichten te komen: welke specifieke verantwoordelijkheden hebben de verschillende stakeholders, hoe beïnvloeden acties van een bepaalde stakeholder de toekomstige gedragingen van andere stakeholders, volstaan deze vier primaire stakeholders voor een correcte en volledige weergave van de realiteit, enz Ik gebruik de energieproductie met fotovoltaïsche zonnepanelen als casus. PV zal in deze masterproef besproken worden als een mogelijke weg naar duurzaamheid. Er moet wel opgemerkt worden dat ons toekomstig elektriciteitsverbruik nooit 100 procent afkomstig zal 1 De tegenpool van het ecocentrisme (mens en natuur op gelijke voet) is de antropocentrische visie, waarbij de mens centraal staat en de natuur geen intrinsieke waarde heeft los van de mens. (Healy, 1995) 1

10 zijn van zonne-energie alleen. Er zal een mix moeten komen van hernieuwbare energiebronnen waarbij zonne-energie maar een beperkt gedeelte voor zijn rekening zal nemen. Figuur 1.1: meerdere onderling afhankelijke verantwoordelijkheden van consumenten, bedrijven, overheid en wetenschap (Dentchev & Heene, 2003) De probleemstelling kan aangekaart worden door een antwoord te vinden op de volgende algemene onderzoeksvragen: Wat zijn de rollen en de bijdragen van de verschillende groepen (consumenten, bedrijven, overheid en wetenschappers) voor de verspreiding van zonnepanelen? Is het holistische model op duurzaam ondernemen geen al te simplistische voorstelling van de realiteit waarbij aan bepaalde groepen geen verantwoordelijkheid toegewezen wordt? Onder welke omstandigheden kunnen de zonnepanelen een succesvolle markt worden zonder de hulp van de overheid? Na dit inleidend gedeelte worden achtereenvolgens de voordelen, de verschillende toepassingen, het potentieel en de huidige situatie van PV besproken. We sluiten dit eerste hoofdstuk af met de grootste hindernis waarmee fotovoltaïsche zonnepanelen te kampen 2

11 hebben, namelijk hun hoge prijs. Het tweede hoofdstuk behelst een korte beschrijving van de bestaande PV-literatuur over de vier primaire stakeholders uit het holistische model. Het belangrijkste deel van dit proefschrift vindt u in hoofdstuk 3 die mijn onderzoek belicht. Via kwalitatief onderzoek bij 20 deskundigen in zonnepanelen wordt de onderliggende dynamiek van het holistische model onderzocht in de PV-sector. Zo wordt duidelijk wat de rollen en verantwoordelijkheden van de 4 stakeholders zijn. Tevens zal het model verduidelijkt worden voor de PV-sector en zullen de beperkingen en tekortkomingen van het holistische model onderzocht worden. Tenslotte moet er een toekomstplan gecreëerd worden waarbij de fotovoltaïsche zonnepanelen kunnen uitgroeien tot een succesvolle en zelfstandige business. 1.2 Voordelen van PV Geen verwoesting van ongeschonden gebieden Mogelijkheid om tweede functie te verrichten naast produceren elektriciteit Geen verlies door transport Werkgelegenheid Rural electrification Geen uitstoot van vervuilende gassen Geen lawaai tijdens werking Onafhankelijkheid Fotovoltaïsche zonnepanelen bieden fantastische voordelen voor de maatschappij. Indien we nu de gepaste acties ondernemen, dan hebben onze kinderen en kleinkinderen nog een mooie toekomst voor zich. Zonnepanelen zullen geen ongeschonden gebieden verwoesten. Het zijn immers ruimtebesparende systemen die op verschillende plaatsen geïnstalleerd kunnen worden, bijvoorbeeld op daken en façades van huizen. (Dalenbäck, 1996) Tevens kunnen zonnepanelen tegelijkertijd met het produceren van elektriciteit ook een tweede functie verrichten, zoals het vormen van een geluidsmuur bij autowegen, het bieden van bescherming voor wind en regen, bijdragen tot de isolatie van het dak, (EPIA & Greenpeace, 2007) Een ander voordeel die zonnepanelen biedt, is dat er weinig verlies is door transport van elektriciteit. Deze laatste wordt immers opgewekt dicht bij de consument waardoor de betrouwbaarheid van zonne-energie voor de klanten verhoogd wordt. (Faúndez, 2008) 3

12 De markt van de zonne-energie is een jonge en dynamische markt. Deze markt biedt dan ook enorme sociale voordelen, bijvoorbeeld op het gebied van jobcreatie. Er is geschat dat er tegen 2030 maar liefst 6,3 miljoen jobs gecreëerd zullen worden. Meer dan de helft van deze jobs zou nodig zijn om de panelen te installeren. Het aandeel van de jobs in de productie zou eerder beperkt blijven te wijten aan de automatisering van de productieprocessen. (EPIA & Greenpeace, 2007) Dankzij off-grid PV-systemen kan er in de ontwikkelingslanden waar geen toegang is tot het elektriciteitsnet toch elektriciteit geleverd worden (rural electrification). (Nouni, Mullick, & Kandpal, 2009) Deze alleenstaande systemen kunnen door hun flexibiliteit gemakkelijk overal ter wereld geïnstalleerd worden. Kleinere PV-systemen kunnen een belangrijke bijdrage leveren voor het huishouden (verlichting) en sociale behoeften (hygiëne), terwijl grotere systemen kunnen aangewend worden voor productieve activiteiten (school, boerderijen). (Ilskog, 2008) Het grootste voordeel van zonnepanelen is dat er tijdens zijn werking geen uitstoot van vervuilende gassen plaatsvindt. CO 2 bijvoorbeeld is verantwoordelijk voor de helft van het door de mens veroorzaakte broeikaseffect. Zonnepanelen zorgen wel voor een CO 2 -uitstoot tijdens hun productie, maar dit is slechts 50 tot 60 gram CO 2 per kilowattuur. (Alsema & Nieuwlaar, 2000) Het voordeel dat een zonnepaneel biedt op het vlak van CO 2 -uitstoot is natuurlijk afhankelijk van welke generatiemethode het vervangt. Gemiddeld genomen is er een vermindering van de CO 2 -uitstoot met een gemiddelde van 0,6 kg per kilowattuur output van een zonnegenerator. Jaarlijks komt dit neer op een besparing van 1 miljard ton CO 2 - uitstoot. (EPIA & Greenpeace, 2007) De zonnepanelen kunnen bovendien gerecycleerd worden en de grondstoffen kunnen hergebruikt worden. De hoeveelheid energie nodig om een zonnepaneel te vervaardigen zal dus verder afnemen. Een bijkomend voordeel van zonnepanelen is dat er tijdens zijn werking geen lawaai voortgebracht wordt. Vandaag de dag zijn we enorm afhankelijk van andere landen voor onze energievoorziening. Daardoor is onze onderhandelingspositie zeer zwak ten opzichte van de landen met een voorraad aan brandstoffen. De Europese Unie durfde op 31 augustus 2008 bijvoorbeeld geen maatregelen nemen tegen Rusland over het conflict in Georgië omdat 40% van het gas en één derde van de ruwe olie in de EU afkomstig is uit Rusland. De vrees bestond dat Rusland de gas- en oliekraan zou dichtdraaien en zou tonen wie de sterkste is. De zon is daarentegen een 4

13 collectief goed dat door niemand kan toegeëigend worden. Door de opwekking van energie uit de zon kan deze afhankelijkheidspositie stelselmatig afgezwakt worden en de EU in zijn eigen energievoorziening voldoen. (Leonhard, 2005) 1.3 Toepassingen van PV-panelen De term fotovoltaïsch is afgeleid van de Engelse term Photovoltaic, vandaar de afkorting PV-panelen. Photovoltaic is een samensmelting van 2 woorden: photo die licht betekent en voltaic die verwijst naar elektriciteit. De fotovoltaïsche technologie, verwijzend naar de hardware die nodig is om zonne-energie om te zetten in bruikbare energie, genereert elektriciteit uit licht. 2 Meestal worden zonnepanelen onderscheiden op basis van hun verbondenheid aan het elektriciteitsnetwerk. Netgekoppelde (Grid-connected) toepassingen kunnen hun geproduceerde elektriciteit direct leveren aan een elektriciteitsnetwerk. Hier wordt gebruik gemaakt van een invertor om gelijkstroom in wisselstroom om te zetten. Deze omzetting gebeurt aan een rendement van 90%. Netgekoppelde systemen hebben geen batterij nodig omdat het openbare elektriciteitsnet dienst doet als virtuele opslag. Dit zorgt niet voor onstabiliteit op het net zolang het aandeel van deze technologie niet groter wordt dan 10% van het totale opgewekte vermogen. Autonome (Off-grid) toepassingen daarentegen bevatten meestal batterijen om hun geproduceerde elektriciteit in op te slaan en hebben geen toegang tot het elektriciteitsnetwerk. Tijdens zonnige uren levert de PV-module rechtstreeks elektriciteit aan de gebruiker en de niet-verbruikte elektriciteit wordt opgeslagen in de batterij. s Nachts en bij lage zoninstraling wordt de energie die opgeslagen is in de batterij gebruikt. Bijvoorbeeld: parkeermeters, rekenmachines, horloges, (IEA & PVPS, 2007) Deze standalone toepassingen hebben een enorm potentieel, voornamelijk voor rural electrification. Dit laatste verwijst naar het proces van het brengen van elektriciteit naar landelijke en afgelegen streken. Ontwikkelingslanden kunnen zo een hogere productiviteit bij lagere kost realiseren en trachten om op die manier de kloof met de westerse landen te verkleinen. (Zahnd & Kimber, 2009) Er bestaan weliswaar ook autonome systemen die rechtstreeks aan elektriciteitsverbruikers aangesloten worden zonder gebruik van batterijen. Kleine 2 Een misvatting die soms gemaakt wordt, is dat er elektriciteit zou worden geproduceerd uit warmte. Tevens mag een fotovoltaïsche zonnepaneel (PV) niet verward worden met een zonneboiler. Dit laatste is een zonnecollector waarin de elektromagnetische straling van de zon wordt omgezet in warmte. 5

14 airconditioninginstallaties kunnen op die manier energie ontvangen op het moment dat ze het nodig hebben. De koeling hoeft alleen maar te werken als de zon schijnt. In de jaren 90 bestond het merendeel van de PV-installaties uit autonome systemen terwijl vandaag de dag de netgekoppelde systemen de bovenhand nemen. In de voorbije jaren zijn de verkopen van de netgekoppelde toepassingen gegroeid aan een tempo die het dubbele is van de autonome toepassingen. (Celik, Muneer, & Clarke, 2009) 1.4 Potentieel van PV Fotovoltaïsche zonnepanelen hebben een enorm potentieel en dat blijkt uit de volgende cijfers. Indien we 3,2% van het Belgische grondgebied zouden bedekken met PV-panelen kunnen we onze consumptiebehoeften volledig voldoen met de elektriciteit uit zonne-energie. (Suri, Huld, Dunlop, & Ossenbrink, 2007) Een goede positionering en hellingsgraad van de panelen is noodzakelijk voor een optimaal rendement. Suri et al. (2007) beweert dat voor België de optimale hellingshoek van de panelen rond de 35 graden ligt voor een naar het zuiden gerichte module. Op deze manier kan in ons land een elektriciteitsproductie van gemiddeld 850 kwh/kwp bereikt worden. Bij een horizontale of vertikale plaatsing daalt het rendement respectievelijk naar 700 tot 800 kwh/kwp en 650 kwh/kwp. (Suri, Huld, Dunlop, & Ossenbrink, 2007) Balat (2006) beweert dat afhankelijk van de grootte van de overheidssteun PV in ,9 tot 9,9% van de primaire energieconsumptie voor zijn rekening zal nemen. 1.5 Huidige situatie Het kleinste aandeel van de energiemix komt momenteel van geothermische energiebronnen en zonne- en windenergie. Volgens het International Energy Agency (2008) is slechts 0,6% van onze primaire energieconsumptie afkomstig van voorgaande groene energiebronnen (zie figuur 1.2). Het besef groeit dat een geleidelijke overgang naar deze hernieuwbare energiebronnen via de afbouw van fossiele brandstoffen en kernenergie de enige manier is om onze volgende generaties een gezonde toekomst te bieden. Bij vergelijking van figuur 1.2 en 1.3 kan je afleiden dat België wat achterop hinkt in vergelijking met de rest van de wereld wat betreft het gebruik van duurzame energiebronnen. Er moeten inspanningen geleverd worden om die kloof zo snel mogelijk te dichten. (IEA, 2008) 6

15 Figuur 1.2: wereldwijde procentuele verdeling van de primaire energieconsumptie naar oorsprong in 2006 (IEA, Energy statistics, 2008) Figuur 1.3: procentuele verdeling van de primaire energieconsumptie in België naar herkomst in 2006 (IEA, Energy statistics, 2008) 7

16 1.6 Grootste hindernis voor PV-panelen Ondanks tal van voordelen (cf. supra) hebben de zonnepanelen moeite om te concurreren met de conventionele energiebronnen. Vooral de hoge investeringsprijs is een struikelblok voor vele geïnteresseerden om over te schakelen naar PV-panelen. Ik heb berekend dat de terugbetalingperiode tussen 5 en 7 jaar bedraagt voor de installatie van 1 kwp en tussen 8 en 10 jaar voor 3kWp. Een gedetailleerde uitwerking van de berekening van de terugverdientijden vindt u in bijlage A. Tevens staat de ontwikkeling van PV-panelen nog maar in zijn kinderschoenen vergeleken met reeds efficiëntere technologieën als nucleaire energie, windenergie, biomassa, 8

17 2. Literatuurstudie: PV Het de taak van zowel wetenschappers (innovaties leiden tot kostenreducties), bedrijven (schaaleconomieën realiseren), overheid (marktondersteuningsprogramma s invoeren) en consumenten (vraag creëren) om zonnepanelen competitief te maken met fossiele brandstoffen. De bestaande PV-literatuur over deze vier primaire stakeholders uit het holistische model worden dan ook in dit hoofdstuk besproken. 2.1 Overheid Op 23 januari 2008 keurde het Europese Parlement het klimaatplan goed. Daarin werd beslist om het aandeel van groene elektriciteit in Europa te verhogen van 8,5% tot 20% van het bruto elektriciteitsverbruik tegen De nationale doelstelling voor België is om het aandeel van elektriciteit opgewekt uit hernieuwbare energiebronnen op te trekken tot 13%. Figuur 2.1 toont de huidige en de in 2020 te bereiken percentages van het totale energieverbruik uit hernieuwbare energiebronnen. (Lissens, 2008) Om deze milieuvriendelijke doelstellingen te bereiken, heeft de overheid de verantwoordelijkheid om beleidsmaatregelen en marktondersteuningsprogramma s in te voeren die in overeenstemming zijn met de marktprincipes. Vroeger moedigde de overheid de installatie van zonnepanelen uitsluitend aan via subsidies. Het nadeel van deze methode was dat als de staat geen ruimte meer vond in haar begroting, het project voor duurzame energie op de helling stond. (Toke, 2007) Het systeem van de groenestroomcertificaten ondervindt geen hinder van laatstgenoemd nadeel. Vlaanderen heeft dan ook in navolging van Nederland en Denemarken de markt van de verhandelbare groenestroomcertificaten (GSC) opgericht. Na een bespreking van laatstgenoemd systeem wordt kort een ander systeem van productiesteun besproken, namelijk het feed-in tariff. 9

18 Figuur 2.1: huidige en in 2020 te bereiken aandeel uit hernieuwbare energiebronnen Markt van de verhandelbare groenestroomcertificaten De belangrijkste eigenschap van GSC markt is de creatie van een aparte financiële markt voor verhandelbare certificaten, naast de markt van de geproduceerde elektriciteit. Figuur 2.2 toont de werking van de GSC markt in Vlaanderen en Wallonië. Onderaan wordt de werking van deze markt besproken voor fotovoltaïsche zonnepanelen. 10

19 Figuur 2.2: de markt voor de GSC (Verbruggen, 2004) Voor de productie van een eenheid groene elektriciteit (1000 kwh) zullen de producenten een verhandelbare groenestroomcertificaat ontvangen van de Vlaamse overheid [(1) in Fig. 2.2]. Dit certificaat zullen zij slechts ontvangen na een aanvraag bij de VREG. Dankzij dit certificaat wordt het informatieprobleem van de consumenten door de overheid opgelost. Zonder dit certificaat zou de consument immers geen absolute zekerheid hebben over de greenness van de elektriciteit, te wijten aan de complexiteit van de informatie en het gebrek aan kennis door de consument. (Dentchev & Heene, 2003) Dit unieke certificaat is het enige officiële bewijs en de garantie dat een eenheid groene elektriciteit werd geproduceerd. De overheid biedt daardoor duidelijke informatie aan de consument over de oorsprong van de elektriciteit en garandeert dat aan alle nodige verplichtingen is voldaan. In Wallonië zullen de producenten van groene elektriciteit slechts een certificaat ontvangen als er een uitstoot van 450 kg CO 2 vermeden is. De RES-E producenten kunnen hun GSC verkopen aan de netbeheerder (voor recente installaties) of aan Elia (voor oudere installaties) [(2) in Fig. 2.2]. Voor zonnepanelen die voor 1 januari 2006 in dienst zijn genomen bedraagt de minimumprijs van een GSC 150 euro en dit tot 10 jaar na de indienststelling van de installatie. Voor zonnepanelen die na 1 januari 2006 in dienst zijn genomen bedraagt de minimumprijs van een GSC 450 euro en dit tot 20 jaar na de indienststelling van de installatie. Nadat de installatie meer dan 10 of 20 jaar in dienst is, worden nog steeds GSC verhandeld op de certificatenmarkt tegen een onderhandelde prijs. 11

20 Elke producent van groene elektriciteit produceert in feite 2 verschillende producten. Ten eerste wordt er fysische elektriciteit geproduceerd dat gevoed wordt aan het net en verkocht wordt aan de regerende marktprijzen in de fysische elektriciteitsmarkt [(3) in Fig. 2.2]. Ten tweede wordt er ook een GSC geproduceerd die de greenness van de geproduceerde elektriciteit bewijst. De prijs die een RES-E producent voor de elektriciteit zal ontvangen is dus de som van de marktprijs voor de fysische elektriciteit en de prijs van de GSC. De prijsvorming op deze twee markten is onderling afhankelijk. (Jensen & Skytte, 2002) Als de prijs voor de fysische elektriciteit laag is, zal er een hogere prijs voor de certificaten verwacht worden. Als daarentegen de prijs voor de fysische elektriciteit aan de hoge kant is, zal een lagere prijs voor de certificaten aanvaard worden. (Morthorst, 2003) De vraag voor de GSC wordt opgelegd aan de stroomleveranciers door de regionale overheden die eisen dat een bepaald aandeel (quota) van de elektriciteit uit hernieuwbare bronnen moet komen [(4) in Fig. 2.2]. Ook de quota s kunnen de toekomstige prijs van de certificaten beïnvloeden. Als de overheid een snelle ontwikkeling van de zonnepanelen eist, zal de prijs van de GSC de neiging hebben om te stijgen. Als de overheid echter lagere quota s vooropstelt, zal de prijs voor de GSC dalen. (Morthorst, 2003) De stroomleveranciers kunnen zowel zelf groene elektriciteit produceren of kunnen GSC kopen op de certificatenmarkt [(5) in Fig. 2.2] om aan hun quotaverplichting te voldoen. In Wallonië kan de overheid ook zelf optreden als koper van GSC [(6) in Fig. 2.2]. Op het einde van het jaar zullen de stroomleveranciers hun GSC corresponderend met de opgelegde quota moeten overdragen aan de regionale overheden [(7) in Fig. 2.2]. De stroomleveranciers die niet aan hun certificatenverplichting kunnen voldoen moeten boetes (125 euro per certificaat tekort) betalen [(8) in Fig. 2.2] die in een fonds gestopt worden om nieuwe zonnepanelen te kunnen financieren [(9) in Fig. 2.2]. In Wallonië mogen de producenten van groene elektriciteit hun GSC wisselen met de regionale overheid tegen een subsidie [(10) in Fig. 2.2]. Een belangrijke eigenschap van de GSC markt is de mogelijkheid om de certificaten internationaal te verhandelen. Zo worden zonnepanelen geïnstalleerd in landen met de grootste productiemogelijkheden (zuiden) en waar de hernieuwbare energie kan geproduceerd worden aan de laagste kost. Landen die niet aan de nationaal opgelegde quota voldoen, kunnen GSC importeren terwijl landen met een overschot aan certificaten aan export kunnen doen. Zo wordt de nationale doelstelling om hernieuwbare energie technologieën te installeren bereikt op de meest kostefficiënte manier. (Morthorst, 2003) Het systeem van de GSC heeft echter twee grote problemen. 12

21 Ten eerste biedt de onzekerheid omtrent de huidige en toekomstige prijs van de certificaten financiële risico s voor RET (Renewable Energy Technology) ontwikkelaars waardoor hun bereidheid tot investeren in RET afgeremd wordt. Een sterke stijging in de prijs van de certificaten veroorzaakt eveneens verhoogde risico s voor elektriciteitsbedrijven en klanten. (Lesser & Su, 2008) Dit probleem kan echter opgelost worden door lange termijncontracten af te sluiten tussen RET ontwikkelaars en de elektriciteitsbedrijven. Dit biedt immers de garantie dat de zonnepanelen die vandaag geïnstalleerd worden niet het onderspit zullen moeten delven van toekomstig geïnstalleerde panelen. Daarenboven zal het stijgende aantal investeerders in de markt een neerwaartse druk uitoefenen op de prijs van de certificaten die verkocht worden in de lange termijncontracten. (Agnolucci, 2007) Ten tweede wordt door de GSC de competitie aangewakkerd tussen verschillende RET die zich in verschillende stadia van ontwikkeling bevinden. Technologisch rijpere technologieën, zoals windmolens, produceren reeds aan lage kost en zullen de markt domineren. Veelbelovende technologieën die zich nog in een vroege fase van ontwikkeling bevinden, zoals zonnepanelen, krijgen daardoor van dit systeem te weinig steun om de door de overheid opgelegde doelstellingen te bereiken. Het resultaat kan een grotere inefficiëntie en hogere kosten op lange termijn zijn. (Lesser & Su, 2008) Feed-in tariff In sommige landen zoals Duitsland wordt een ander systeem gebruikt, namelijk het feed-in tariff. De eigenaars van hernieuwbare energie systemen ontvangen een premie per opgewekte kwh en krijgen deze premie voor een vaste tijdsperiode (bijvoorbeeld 20 jaar). De premie varieert met de technologie naargelang de opwekkingskost van de elektriciteit. Zo kunnen we stellen dat de premie voor een kwh opgewekte zonnestroom meer zal zijn dan voor een kwh opgewekte elektriciteit uit windenergie. De lange termijn prijsgarantie van 20 jaar zorgt voor marktstabiliteit en zekerheid voor de investeerders. In Duitsland wordt een constante druk uitgeoefend op de PV-industrie om de kosten te doen dalen door de feed-in tariff jaarlijks te verlagen met 5 %. Dit tarief blijft dan constant voor een periode van 20 jaar. (Lipp, 2007) In principe is er weinig verschil tussen beide systemen van productiesteun. Bij een feed-in tariff wordt de prijs vastgelegd en de hoeveelheid gevariëerd, terwijl bij de groenestroomcertificaten quota opgelegd worden en de prijs door de markt bepaald worden. 13

22 2.2 Wetenschappers Volgens de holistische visie zijn de wetenschappers partieel verantwoordelijk om druk uit te oefenen op de prijs van zonnepanelen. Dit doen ze door kostenreducties door te voeren dankzij de nieuwe ontwikkelingen en innovaties die ze door de jaren heen uitvinden. Hier zal ik de technologieën die beschreven staan in de literatuur kort samenvatten Vlakke plaat technologieën De twee vlakke plaat technologieën waarmee zonnecellen gefabriceerd worden zijn de kristallijne silicium (c-si) en de dunne film technologie Kristallijne silicium technologie Na zuurstof is silicium het meest voorkomende element in de aardkorst. De aardkorst bestaat voor 25,7% uit silicium in zijn verschillende verbindingen. In de natuurlijke vorm komt silicium niet in de natuur voor. De meest voorkomende verbinding is siliciumdioxide dat wordt gereduceerd tot metallurgical-grade silicium, die op zijn beurt moet gezuiverd worden tot electronic-grade silicium. (Alsema & Nieuwlaar, 2000) De c-si technologie heeft zijn betrouwbaarheid reeds aangetoond en vertoont hoge efficiënties van 10 tot 15%. (Green M. A., 2004) Niet enkel de efficiëntie, maar ook de dikte van de zonnecellen is een belangrijke factor. Aangezien de kosten voor de zuivering van het silicium 40% van de kost van het eindproduct bedragen (Green M. A., 2004), worden enorm dunne laagjes silicium gebruikt zodanig dat er minder silicium nodig is per zonnecel. Op die manier kan de hoge materiaalkost wat gedrukt worden. Toch blijft de c-si technologie een dure techniek door de hoge graad van zuiverheid die vereist is. (Andersson & Jacobsson, 2000) De zuiverheidscriteria voor silicium gebruikt in zonnecellen moeten echter niet zo hoog gesteld worden als voor silicium gebruikt in de electronicasector. Zo kunnen de energievereisten en de bijhorende kosten wat gedrukt worden dankzij de creatie van solar-grade silicium. (Müller & Ghosh, 2006) Wegens siliciumtekorten werd de gemiddelde jaarlijkse groei van de kristallijne silicium markt van 45% tussen 1999 en 2005 niet aangehouden. In 2005 was nog 20 kton beschikbaar voor de PV-industrie, maar die beschikbaarheid nam af naar respectievelijk 14,5 en 16 kton 14

23 voor 2006 en Via het bouwen van extra silicium productiefaciliteiten is dit probleem tegen midden 2008 opgelost. (van Sark, Brandsen, Fleuster, & Hekkert, 2007) Dunne film technologie Om een weg te vinden naar goedkopere fotovoltaïsche cellen zijn inspanningen geleverd om dunne film zonnecellen met een dikte van 1 tot 3 micrometer te ontwikkelen. De dunne film panelen worden gefabriceerd door enorm dunne lagen lichtgevoelige materialen op een goedkoop materiaal zoals glas te plaatsen. (Jäger-Waldau, 2004) Het meest gebruikte materiaal is amorf silicium (a-si) die weliswaar een lagere efficiëntie heeft van 4 tot 8%. Concurrerende dunne film technologieën zijn cadmium-telluride (CdTe) en koper-indiumdiselenide (CIS) die een groter potentieel hebben om lage productiekosten te combineren met goede prestaties. (Diehl, Sittinger, & Szyszka, 2005) De dunne film technologieën hebben als voordeel dat ze een zeer laag materiaal- en energieverbruik (1600MJ/m² (Alsema & Nieuwlaar, 2000)) hebben. Tevens hebben ze een grote ruimtelijke depositie, geautomatiseerde monolithische serieverbinding van cellen, kortere energieterugverdientijden dan c-si, een potentieel voor lagere vervaardigingskosten voor de panelen en zijn ze onafhankelijk van tekorten van siliciumtoevoer. (Surek, 2005) Er wordt geëxperimenteerd met een nieuwe methode die tracht om de voordelen van beide vlakke plaat technologieën te combineren en draagt de naam crystalline silicon on glass (CSG) thin film modules. Zulke panelen vergen maar 1% of minder van de hoeveelheid silicium die momenteel nodig is bij een traditionele kristallijne silicium techniek en halen hogere efficiënties (momenteel 8 à 9%, op weg naar 12 à 13%) dan de gemiddelde dunne film technologie. (Green, et al., 2004) Concentrator technologieën Een andere, minder verspreide technologie maakt gebruik van een beperkt aantal gespecialiseerde en efficiënte zonnecellen waarop zonlicht geconcentreerd wordt met behulp van optische Fresnel lenzen. Er zijn reeds module efficiënties van 20% aangetoond gebruikmakend van 25%-efficiënte zonnecellen. Ondanks hun lage vervaardigingskosten wordt hun gebruik op grote schaal belemmerd door hun beperkte werking bij diffuus licht. Concentrator systemen vereisen direct zonlicht om efficiënt te werken waardoor hun 15