Photovoltaic Series: Framtíðarþróun á markaði? 

Við skulum skera í gegnum hávaðann. Allir eru að tala um stækkun á terawatta mælikvarða og gervigreind-drifin O&M, en raunveruleg saga er í skotgröfunum - seiglu aðfangakeðju, hrottalega hagkvæmni offramboðs eininga og hvort þessi nýja heterojunction lína sé í raun bankahæf. Þetta snýst ekki um glansspár; það snýst um hvað festist, hvað brotnar og hvert peningarnir færast hljóðlega næst.

Ódýrasta Watt goðsögnin og efnisleg veruleiki

Í mörg ár var keppnin einstök: keyrðu niður $/W. Það leiddi okkur til PERC yfirráða og oblátastærðanna hoppaði frá M6 til G12 á því sem fannst eins og blikk. En rökvillan hér er að gera ráð fyrir að kostnaðarlækkun sé línuleg og óendanleg. Við skelltum okkur á vegg með silfurmaukneyslu. Jafnvel með háþróaðri framhliðarprentun notar dæmigerð PERC fruma enn um 85mg af silfri á hverja frumu. Með alþjóðlegum PV innsetningar sem spáð er að ná 500GW árlega um miðjan áratug, myndi silfureftirspurn bara frá PV vera yfirþyrmandi. Það er ekki sjálfbært. Það þvingar fram snúning ekki bara í frumuarkitektúr - eins og aðeins minni límanotkun TOPCon - heldur í grundvallarefnisfræði. Kopar rafhúðun er hvíslaða lausnin, en ég hef séð tilraunalínur berjast við viðloðun og langtímaáreiðanleika í rökum hitaprófum. Framtíðarstefnan er ekki bara ný frumutækni; það er sá sem brýtur fyrst á efnisflöskuhálsinum.

Þetta tengist einhverju eins hversdagsleika og að fara upp. Þegar þú ert að beita GW af afkastagetu verður jafnvægi kerfiskostnaðar (BOS) konungur. Það er þar sem vélbúnaðurinn, ræturnar og boltarnir, bókstaflega, verða mikilvægir. Ég man eftir verkefni í Texas þar sem við þurftum að stöðva framkvæmdir vegna þess að tilgreint var festingar fyrir rekja spor einhvers kerfi mistókst skyndilega útdráttarpróf á staðnum. Skiptingaferlið olli þriggja vikna töf. Birgir? Ekki einhver fljúgandi búð, heldur stór, löggiltur framleiðandi. Það benti á bilið á milli rannsóknarblaða og frammistöðu á sviði við kraftmikið álag. Þetta er ástæðan fyrir því að innkaup horfa nú á allt vélræna vistkerfið, ekki bara einingarnar.

Talandi um það, ég rakst nýlega á birgir, Handan Zitai Festener Manufacturing Co., Ltd. (þú getur fundið þá á https://www.zitaifasteners.com). Þeir eru með aðsetur í Yongnian, Hebei - hjarta staðlaðrar varahlutaframleiðslu Kína. Staðsetning þeirra nálægt helstu flutningaæðum eins og Peking-Guangzhou járnbrautinni og þjóðvegi 107 er klassískur kostur fyrir lausan vélbúnað með litlum framlegð. Það er áminning um að hryggjarstykkið í PV-iðnaðinum er byggt á þessum miklu, sérhæfðu iðnaðarþyrpingum. Tilvist þeirra segir ekki til um þróun, en þróun þeirra - í átt að tæringarþolnari húðun, betri þreytulífslýsingu fyrir ramma með tvíhliða einingum - mun vera lúmskur vísbending um hvar gert er ráð fyrir vélrænni álagspunktum í framtíðaruppsetningum.

Orkuávöxtun er nýja skilvirknin

Stigatöflur fyrir skilvirkni eininga eru frábærar fyrir fyrirsagnir, en samtalið á vettvangi hefur færst yfir í orkuafrakstur. Það eru kílóvattstundirnar sem þú uppskerir í raun á 25 árum. Þetta færir tvíhliða, hitastuðla og litrófssvörun í skarpan fókus. Ég hef gengið á of margar síður þar sem bakhliðin var stefnt í hættu vegna ákvörðunar á síðustu stundu um að spara á rekkjuhæð eða nota óákjósanlega jarðvegshlíf. Fræðilegur 15% hagnaður varð 5%. Sársaukafull lexía í kerfissamþættingu.

Raunverulega prófið er í erfiðu umhverfi. Við sendum nokkrar af elstu n-gerð TOPCon lotunum á svæði sem er í mikilli eyðimörk og háir UV. Upphaflega PID viðnám var stjörnu, en við tókum eftir hægari, uppsafnaðri niðurbroti afl sem tengist UV-völdum niðurbroti hjúpunarviðmótsins, vandamál sem er minna áberandi í eldri p-gerð einingum. Það var ekki sýningarstopp, en það lagaði LCOE líkanið. Það eru þessir litríku, langtíma gagnapunktar á sviði sem munu móta næstu kynslóð frumu- og einingaumbúða, og fara út fyrir hefðbundna 1000 klukkustunda DH/TC/UV röð í rannsóknarstofunni.

Þessi áhersla á ávöxtun er einnig knýjandi á blendingsaðferð. Þetta snýst ekki lengur bara um að velja á milli TOPCon eða HJT. Ég sé fleiri hönnun sem blandar saman tækni innan einni verksmiðju – HJT á þvinguðum, verðmætum þakrýmum fyrir frábæra frammistöðu í dreifðu ljósi og hita, og fyrirferðarmeiri, ódýrari PERC eða TOPCon á opnu landi. Þessi raunsæja, eignasafnstengda nálgun við tækniupptöku er lykilstefna sem hreinar R&D frásagnir sakna oft.

Inverterinn sem netborgari

Inverters eru að verða heili álversins, ekki bara DC-AC breytir. Þróunin er hæfileikar til að mynda rist. Við erum komin yfir það stig að nærast bara í krafti. Þar sem tregðu nets minnkar vegna varmaverksmiðja sem eru að hætta, eru nýjar verksmiðjur beðnar um að veita tilbúna tregðu, spennustuðning og akstur í gegnum við bilanir. Ég sat í gegnum gangsetningu þar sem netfyrirtækið hafnaði álverinu vegna þess að hvarfafls (Q) stýrilykkja hennar var of hæg, um millisekúndur. Sú töf þýddi að hún gat ekki hjálpað til við að koma á stöðugleika í spennufalli í nágrenninu. Vélbúnaðurinn var fær, en fastbúnaðurinn var það ekki. Lagfæringin tók sex mánuði af hugbúnaðaruppfærslum og endurvottun.

Þetta ýtir iðnaðinum í átt að rafeindatækni sem er í grundvallaratriðum netvænni. Silicon Carbide (SiC) MOSFETs í næstu kynslóðar inverterum leyfa hærri skiptitíðni, sem leiðir til smærri sía, en mikilvægara er, þeir gera miklu hraðari og nákvæmari stjórn á úttaksbylgjuformum. Þetta er þögul þróun á bak við pallborðið sem skiptir meira máli fyrir framtíðarstöðugleika á markaði en 0,5% alger hagkvæmni í einingu.

Samþættingaráskorunin er gríðarleg. Nú þarftu að móta rafsegulfræðilega skammvinn hegðun alls sólargarðsins þíns sem hefur samskipti við veikt rist. Það krefst nýrrar kunnáttu, sem blandar saman rafkerfisverkfræði og rafeindatækni. Fyrirtækin sem ná tökum á þessari stjórn á kerfisstigi munu læsast á næsta áratug EPC samninga.

Geymsla: Óskiptanlegur samstarfsaðili

Að kalla það PV plús geymslu er þegar úrelt. Á mörgum mörkuðum er það bara PV, þar sem gert er ráð fyrir geymslu. Þróunin er í átt að DC-tengdum arkitektúrum, þar sem rafhlöður tengjast beint við DC strætó PV fylkisins fyrir inverterinn. Skilvirkniaukningin er þýðingarmikil - þú forðast DC-AC-DC-AC umbreytingarlotu. En raunverulegur ávinningur er eftirlit. Þú getur klippt PV úttakið nákvæmlega þannig að það passi nákvæmlega við einkunn invertersins og leitt allt umframmagn beint inn í rafhlöðuna. Við endurbyggðum 100MWac verksmiðju með 40MWh DC-tengt kerfi. Það erfiði var ekki vélbúnaðurinn; það var endurskoðuð orkustjórnunarkerfi (EMS) rökfræði til að spá fyrir um skýjahulu og ákveða, á nokkrum sekúndum, hvort taka ætti úr rafhlöðunni eða láta PV rampa, allt á meðan stíft PPA áætlun er uppfyllt.

Efnafræðiumræðan er í gangi. LFP (Lithium Iron Phosphate) er sjálfgefið fyrir kyrrstæða geymslu núna vegna öryggis og líftíma. En ég er að fylgjast með natríumjónum. Orkuþéttleiki er lægri, en fyrir nytjastærð er fótspor minna mikilvægt en hráefniskostnaður og framboð. Ef kröfurnar um líftíma hringrásarinnar haldast á þessu sviði gæti það truflað verðgólfið fyrir langvarandi geymsluforrit tengd sólarorku, sérstaklega þar sem gildið er að færa orku yfir daga, ekki bara klukkustundir.

Bilun sem við lentum í? Snemma tilraunir til hitauppstreymis fyrir rafhlöður í gámum sem reiða sig of mikið á kælingu í umhverfinu á eyðimerkurstað. Ryk stíflaði síurnar hraðar en búist var við, sem leiddi til ofhitnunar og niðurfellingar. Einföld, næstum heimskuleg yfirsjón, en hún kostaði okkur margra mánaða frammistöðu. Nú er sérstakur blað fyrir rafhlöðuhólf með alveg nýjum kafla um síunar- og viðhaldslotur.

Hringlaga: Frá Buzzword til BOM

Sjálfbærni er að færast frá almannatengslum yfir í efnisskrána. Þetta snýst ekki bara um kolefnisfótspor lengur; það snýst um að hanna með tilliti til sundurtöku og endurvinnslu. Komandi umboð ESB um visthönnun eru fyrirboði. Getur þú aðskilið glerið frá hjúpinu (EVA eða POE) hreint? Geturðu endurheimt sílikonskífuna? Núverandi endurvinnsla er niðurvinnsla - að mylja spjöld fyrir malarefni í steinsteypu. Það er blindgata.

Sumir einingarframleiðendur eru nú að hanna með hitaþjálu fjölliða bakplötu í stað hitaþols, sem hægt er að bræða aftur. Aðrir eru að skoða leiðandi lím til að koma í stað lóðunar, sem gerir endurheimt frumna auðveldari. Þetta er ekki altrú; það er framtíðarvörn gegn eftirlitsáhættu og tryggir aðgang að aukaefnisstraumum. Ég hef farið í skoðunarferð um tilraunaendurvinnslustöð sem notar blöndu af hitauppstreymi og efnaferlum til að delamina spjöld. Endurheimta glerið var af nógu miklum hreinleika til að fara aftur í flotlínuna fyrir nýtt sólargler. Það er lokuð lykkja. En hagfræðin virkar aðeins í stórum stíl og með einingum sem eru hannaðar fyrir það frá upphafi.

Þessi hugsun rennur jafnvel niður í byggingarhlutana. Er auðvelt að flokka og endurvinna álið úr rekjastöngum og einingum ramma? Iðnaðurinn mun byrja að krefjast skjala - efnisvegabréfs - fyrir allt, allt niður í festingar. Það bætir við flóknu lagi en einnig möguleika á endurheimt kostnaðar við lok líftímans. Fyrirtækin sem byggja þessar hringlaga flutningakeðjur núna munu eiga stóran hluta framtíðarinnar markaði.

Mannlegi þátturinn: Færnibil á tæknimettuðu sviði

Að lokum, þróun sem engum finnst gaman að tala um: við erum að klárast af rétta fólkinu. Tæknin þróast hraðar en hægt er að þjálfa vinnuafl. Það er eitt að setja upp PERC einingar; það er annað að taka í notkun ristmyndandi inverter eða bilanaleita EMS DC-tengt geymslukerfis. Ég hef séð verkefni seinkað vegna þess að staðbundnir tæknimenn, hæfileikaríkir í hefðbundnum PV, voru ekki löggiltir til að vinna á MV spenni hlið nýju, samþættu inverter-slid lausnanna.

Framtíðarmarkaðurinn mun tvískiptur. Það verður aukagjald fyrir mjög samþættar, snjallar sólargeymslukerfislausnir sem krefjast sérhæfðs O&M teyma, oft fjarstudd. Og það verður markaður fyrir einfaldari, sterkari sett fyrir minna krefjandi forrit. Sigurvegarinn mun ekki endilega hafa bestu tæknina, heldur skilvirkasta vistkerfið til að dreifa, viðhalda og fjármagna það. Það felur í sér að hafa áreiðanlega aðfangakeðju fyrir hvern íhlut, allt frá IGBT í inverterinu til boltanna sem halda öllu saman. Vegna þess að á endanum er stefna bara hugmynd þar til hún er líkamlega fest við jörðina og það þarf samt skiptilykil, þjálfaða hönd til að snúa henni og hluti sem mun ekki bila í sólinni.