سری فتوولتائیک: روندهای بازار آینده؟ 

بیایید سر و صدا را قطع کنیم. همه درباره گسترش مقیاس تراوات و O&M مبتنی بر هوش مصنوعی صحبت می‌کنند، اما داستان واقعی در سنگرها است - انعطاف‌پذیری زنجیره تامین، اقتصاد بی‌رحمانه مازاد عرضه ماژول‌ها، و اینکه آیا این خط ناهمگونی جدید واقعاً قابل بانک است یا خیر. این در مورد پیش بینی های درخشان نیست. این در مورد این است که چه چیزی می‌چسبد، چه چیزی می‌شکند، و بعد پول بی‌صدا به کجا می‌رود.

ارزان ترین افسانه وات و واقعیت های مادی

برای سال ها، مسابقه منحصر به فرد بود: پایین آمدن $/W. این ما را به تسلط PERC و افزایش اندازه ویفر از M6 به G12 در چیزی شبیه یک پلک زدن سوق داد. اما اشتباه در اینجا این است که کاهش هزینه را خطی و بی نهایت فرض کنیم. با مصرف خمیر نقره به دیوار زدیم. حتی با چاپ جلویی پیشرفته، یک سلول PERC معمولی همچنان از حدود 85 میلی گرم نقره در هر سلول استفاده می کند. با توجه به اینکه پیش بینی می شود تا اواسط دهه تاسیسات جهانی PV به 500 گیگاوات سالانه برسد، تقاضای نقره فقط از PV خیره کننده خواهد بود. این پایدار نیست این امر نه تنها در معماری سلول - مانند استفاده از خمیر کمی پایین‌تر TOPCon - بلکه در علم مواد اساسی ایجاد می‌کند. آبکاری مسی راه حلی است که زمزمه شده است، اما من دیده ام که خطوط آزمایشی با چسبندگی و قابلیت اطمینان طولانی مدت در آزمایش های حرارت مرطوب مبارزه می کنند. روند آینده فقط یک فناوری سلولی جدید نیست. این است که کدام یک ابتدا گلوگاه مواد را می شکافد.

این به چیزی به دنیوی مانند نصب متصل می شود. هنگامی که شما در حال استقرار GWs از ظرفیت هستید، هزینه‌های تعادل سیستم (BOS) پادشاه می‌شوند. اینجاست که سخت افزار، مهره ها و پیچ ها به معنای واقعی کلمه، حیاتی می شود. من پروژه ای را در تگزاس به یاد می آورم که در آن مجبور شدیم ساخت و ساز را متوقف کنیم زیرا مشخص شده است اتصال دهنده برای سیستم ردیاب در آزمایش خروج ناگهانی در محل شکست خورد. روند تعویض باعث تاخیر سه هفته ای شد. تامین کننده؟ نه برخی از فروشگاه های شبانه روزی، بلکه یک تولید کننده بزرگ و معتبر. این شکاف بین برگه‌های مشخصات آزمایشگاهی و عملکرد میدانی تحت بار دینامیکی را برجسته کرد. به همین دلیل است که تدارکات اکنون به کل اکوسیستم مکانیکی نگاه می کند، نه فقط ماژول ها.

وقتی صحبت از آن شد، اخیراً با یک تامین کننده روبرو شدم، شرکت تولید اتصال دهنده Handan Zitai ، آموزشی ویبولیتین (می توانید آنها را در https://www.zitaifasteners.com). آنها در Yongnian، Hebei - قلب تولید قطعات استاندارد چین - مستقر هستند. موقعیت آنها در نزدیکی شریان های حمل و نقل اصلی مانند راه آهن پکن-گوانگژو و بزرگراه ملی 107 یک مزیت کلاسیک برای سخت افزار انبوه و کم حاشیه است. این یک یادآوری است که ستون فقرات صنعت PV بر روی این خوشه های صنعتی عظیم و تخصصی ساخته شده است. وجود آنها روندی را دیکته نمی کند، اما تکامل آنها - به سمت پوشش های مقاوم در برابر خوردگی بیشتر، مشخصات عمر خستگی بهتر برای قاب های ماژول های دو وجهی - نشانگر ظریفی است که نقاط تنش مکانیکی در تاسیسات آینده پیش بینی می شود.

بازده انرژی راندمان جدید است

تابلوهای امتیازات بهره وری ماژول ها برای سرفصل ها عالی هستند، اما گفتگو در زمین به بازده انرژی تغییر کرده است. این همان کیلووات ساعتی است که در واقع در طی 25 سال برداشت می کنید. این امر دو وجهی، ضرایب دما و پاسخ طیفی را در فوکوس واضح به ارمغان می آورد. من در بسیاری از سایت‌ها قدم زده‌ام که در آن‌ها با تصمیم لحظه آخری برای صرفه‌جویی در ارتفاع قفسه‌بندی یا استفاده از پوشش زمینی کمتر از حد مطلوب، بهره پشتی به خطر افتاده است. سود تئوریک 15 درصد به 5 درصد تبدیل شد. یک درس دردناک در یکپارچه سازی سیستم.

آزمون واقعی در محیط های خشن است. ما برخی از اولین دسته‌های TOPCon نوع n را در سایتی با بیابان بالا و پرتو فرابنفش مستقر کردیم. مقاومت اولیه PID ستاره‌ای بود، اما ما متوجه کاهش توان تجمعی و آهسته‌تر شدیم که به تخریب واسط محصورکننده ناشی از اشعه ماوراء بنفش مرتبط است، مشکلی که در ماژول‌های قدیمی‌تر نوع p کمتر مشخص است. این یک نمایشگر نبود، اما مدل LCOE را تغییر داد. این نقاط داده های میدانی ظریف و بلندمدت هستند که نسل بعدی بسته بندی سلول ها و ماژول ها را شکل می دهند و فراتر از توالی استاندارد 1000 ساعته DH/TC/UV در آزمایشگاه هستند.

این تمرکز بر بازده نیز باعث ایجاد رویکرد ترکیبی می شود. دیگر فقط انتخاب بین TOPCon یا HJT نیست. من طرح‌های بیشتری را می‌بینم که فناوری‌ها را در یک کارخانه واحد ترکیب می‌کنند - HJT در فضاهای محدود و با ارزش بالای پشت بام برای عملکرد برتر آن در نور و گرما منتشر، و PERC یا TOPCon حجیم‌تر و ارزان‌تر در زمین‌های باز. این رویکرد عمل‌گرایانه و مبتنی بر پورتفولیو برای پذیرش فناوری، روندی کلیدی است که روایت‌های تحقیق و توسعه ناب معمولاً از آن غافل می‌شوند.

اینورتر به عنوان یک شهروند شبکه

اینورترها در حال تبدیل شدن به مغز کارخانه هستند، نه فقط مبدل DC-AC. روند، قابلیت‌های شبکه‌سازی است. ما از نقطه ای که صرفاً از قدرت تغذیه می کنیم گذشته ایم. با کاهش اینرسی شبکه به دلیل بازنشستگی نیروگاه‌های حرارتی، از نیروگاه‌های جدید خواسته می‌شود که اینرسی مصنوعی، پشتیبانی از ولتاژ و عبور و مرور در هنگام خطاها را فراهم کنند. من در راه اندازی نشستم که در آن اپراتور شبکه نیروگاه را رد کرد زیرا حلقه کنترل توان راکتیو (Q) آن بسیار کند بود، به میزان میلی ثانیه. این تاخیر به این معنی بود که نمی‌توانست به تثبیت افت ولتاژ نزدیک کمک کند. سخت افزار توانمند بود، اما سیستم عامل اینطور نبود. این اصلاح شش ماه به‌روزرسانی نرم‌افزار و صدور گواهینامه مجدد طول کشید.

این صنعت را به سمت الکترونیک قدرت سوق می‌دهد که اساساً سازگارتر با شبکه هستند. ماسفت‌های کاربید سیلیکون (SiC) در اینورترهای نسل بعدی، فرکانس‌های سوئیچینگ بالاتری را امکان‌پذیر می‌کنند که منجر به فیلترهای کوچک‌تر می‌شود، اما مهم‌تر از آن، کنترل بسیار سریع‌تر و دقیق‌تر شکل موج‌های خروجی را امکان‌پذیر می‌کنند. این یک روند خاموش و پشت پنل است که برای ثبات بازار آینده بیشتر از افزایش بازده مطلق 0.5٪ در یک ماژول اهمیت دارد.

چالش ادغام گسترده است. اکنون باید رفتار گذرای الکترومغناطیسی کل پارک خورشیدی خود را که با یک شبکه ضعیف در تعامل است، مدل کنید. این نیاز به یک مهارت جدید، ترکیب مهندسی سیستم های قدرت با الکترونیک قدرت دارد. شرکت هایی که بر این کنترل در سطح سیستم مسلط هستند، در دهه آینده قراردادهای EPC را قفل خواهند کرد.

ذخیره سازی: شریک غیر قابل تقسیم

نامیدن آن PV plus storage قبلاً منسوخ شده است. در بسیاری از بازارها، فقط PV است، با فرض ذخیره سازی. گرایش به سمت معماری‌های جفت DC است، جایی که باتری‌ها مستقیماً قبل از اینورتر به گذرگاه DC آرایه PV متصل می‌شوند. افزایش بهره وری معنادار است - شما از چرخه تبدیل DC-AC-DC-AC اجتناب می کنید. اما فایده واقعی کنترل است. می‌توانید خروجی PV را دقیقاً گیره دهید تا دقیقاً با رتبه اینورتر مطابقت داشته باشد و هر اضافی را مستقیماً به باتری قیف کنید. ما یک نیروگاه 100MWac را با یک سیستم 40MWh DC-coupled بازسازی کردیم. بخش مشکل سخت افزار نبود. منطق سیستم مدیریت انرژی تجدیدنظر شده (EMS) برای پیش‌بینی پوشش ابری و تصمیم‌گیری، در عرض چند ثانیه، خروج از باتری یا اجازه دادن به سطح شیب‌دار PV بود، همگی در حین رعایت یک برنامه PPA سفت و سخت.

بحث شیمی ادامه دارد. LFP (لیتیوم آهن فسفات) به دلیل ایمنی و عمر چرخه، پیش فرض برای ذخیره سازی ثابت است. اما من مراقب یون سدیم هستم. چگالی انرژی کمتر است، اما برای مقیاس کاربردی، ردپای کمتر از هزینه و در دسترس بودن مواد خام مهم است. اگر ادعای چرخه عمر در میدان باقی بماند، می‌تواند کف قیمت‌گذاری را برای برنامه‌های ذخیره‌سازی طولانی مدت متصل به انرژی خورشیدی مختل کند، به‌ویژه جایی که ارزش در جابه‌جایی انرژی در طول روز است، نه فقط چند ساعت.

شکستی که داشتیم؟ تلاش های اولیه برای مدیریت حرارتی برای باتری های کانتینری که به شدت به خنک کننده هوای محیط در یک مکان بیابانی متکی بودند. گرد و غبار فیلترها را سریعتر از حد انتظار مسدود کرد که منجر به گرم شدن بیش از حد و کاهش وزن شد. یک نادیده گرفتن ساده و تقریبا احمقانه، اما برای ما ماه‌ها هزینه تمام شد. اکنون برگه‌های مشخصات محفظه‌های باتری یک بخش کاملاً جدید در مورد چرخه‌های فیلتراسیون و نگهداری دارد.

دایره: از Buzzword تا BOM

پایداری از روابط عمومی به سمت قبض مواد در حال حرکت است. دیگر فقط مربوط به ردپای کربن نیست. این در مورد طراحی برای جداسازی قطعات و قابلیت بازیافت است. دستورات آینده اتحادیه اروپا در زمینه طراحی زیست محیطی یک پیشگو است. آیا می توانید شیشه را از محصور کننده (EVA یا POE) به طور تمیز جدا کنید؟ آیا می توانید ویفر سیلیکونی را بازیابی کنید؟ اکثر بازیافت‌های کنونی به صورت داون‌سایکلینگ انجام می‌شوند—خرد کردن پانل‌ها برای سنگدانه‌ها در بتن. این یک بن بست است

برخی از سازندگان ماژول در حال حاضر به جای ترموست، با یک ورقه پلیمری ترموپلاستیک طراحی می کنند که می تواند دوباره ذوب شود. برخی دیگر به دنبال چسب های رسانا برای جایگزینی لحیم کاری هستند که بازیابی سلول را آسان تر می کند. این نوع دوستی نیست؛ در مقابل خطرات نظارتی و ایمن سازی دسترسی به جریان های مواد ثانویه، آینده نگر است. من از یک مرکز بازیافت آزمایشی بازدید کردم که از ترکیبی از فرآیندهای حرارتی و شیمیایی برای لایه برداری پانل ها استفاده می کند. شیشه بازیابی شده از خلوص کافی برخوردار بود تا به خط شناور برای شیشه های خورشیدی جدید برگردد. این یک حلقه بسته است. اما اقتصاد فقط در مقیاس عظیم و با ماژول هایی که از ابتدا برای آن طراحی شده اند کار می کند.

این تفکر حتی به اجزای ساختاری نیز می رسد. آیا می توان آلومینیوم پست های ردیاب و قاب های ماژول را به راحتی دسته بندی و بازیافت کرد؟ صنعت شروع به درخواست مدارک - یک پاسپورت مادی - برای همه چیز خواهد کرد اتصال دهنده. لایه‌ای از پیچیدگی را اضافه می‌کند، اما همچنین پتانسیلی برای بازیابی هزینه در پایان عمر می‌افزاید. شرکت هایی که اکنون این زنجیره های لجستیک دایره ای را می سازند، صاحب بخش مهمی از آینده خواهند بود بازار.

عامل انسانی: شکاف مهارت ها در یک زمینه اشباع از فناوری

در نهایت، روندی که هیچ کس دوست ندارد در مورد آن صحبت کند: ما در حال کمبود افراد مناسب هستیم. این فناوری سریعتر از آن چیزی که نیروی کار آموزش داده شود در حال پیشرفت است. نصب ماژول های PERC یک چیز است. راه اندازی یک اینورتر تشکیل دهنده شبکه یا عیب یابی EMS یک سیستم ذخیره سازی جفت شده DC یکی دیگر از موارد است. من شاهد تاخیر در پروژه‌ها بوده‌ام، زیرا تکنسین‌های محلی، که در PV سنتی مهارت دارند، گواهینامه لازم برای کار در سمت ترانسفورماتور MV راه‌حل‌های جدید و یکپارچه اینورتر-اسکید را ندارند.

بازار آینده دوشاخه خواهد شد. برای راه‌حل‌های شبکه ذخیره‌سازی خورشیدی بسیار یکپارچه و هوشمند که نیاز به تیم‌های تخصصی O&M دارند، که اغلب از راه دور پشتیبانی می‌شوند، حق بیمه وجود خواهد داشت. و بازاری برای کیت های ساده تر و قوی تر برای کاربردهای کم تقاضا وجود خواهد داشت. برنده لزوماً بهترین فناوری را نخواهد داشت، بلکه مؤثرترین اکوسیستم را برای استقرار، حفظ و تأمین مالی آن خواهد داشت. این شامل داشتن یک زنجیره تامین قابل اعتماد برای هر قطعه، از IGBT ها در اینورتر گرفته تا پیچ و مهره هایی است که همه آن را در کنار هم نگه می دارند. زیرا در نهایت، یک روند فقط یک ایده است تا زمانی که از نظر فیزیکی روی زمین لنگر بیاندازد، و هنوز هم یک آچار، یک دست آموزش دیده برای چرخاندن آن و بخشی است که در زیر نور خورشید از بین نمی‌رود.