סדרה פוטו-וולטאית: מגמות שוק עתידיות? 

בוא נחתוך את הרעש. כולם מדברים על התרחבות בקנה מידה טרוואט ו-O&M מונחה בינה מלאכותית, אבל הסיפור האמיתי נמצא בתעלות - חוסן שרשרת האספקה, הכלכלה האכזרית של עודף היצע מודולים, והאם קו ההטרו-צומת החדש הזה באמת ניתן לבנק. לא מדובר בתחזיות מבריקות; זה על מה נדבק, מה נשבר, ולאן הכסף זז בשקט אחר כך.

מיתוס הוואט הזול והמציאות החומרית

במשך שנים, המירוץ היה יחיד: סע במורד $/W. זה הוביל אותנו לדומיננטיות של PERC ולגדלים של פרוסות שקפצו מ-M6 ל-G12 במה שהרגיש כמו מצמוץ. אבל הכשל כאן הוא בהנחה שהפחתת עלויות היא ליניארית ואינסופית. פגענו בקיר עם צריכת משחת כסף. אפילו עם הדפסה קדמית מתקדמת, תא PERC טיפוסי עדיין משתמש בכ-85 מ"ג כסף לתא. עם התקנות PV גלובליות שצפויות להגיע ל-500GW בשנה עד אמצע העשור, הביקוש לכסף רק מ-PV יהיה מדהים. זה לא בר קיימא. זה מאלץ ציר לא רק בארכיטקטורת התא - כמו השימוש בדבק מעט נמוך יותר של TOPCon - אלא במדע החומר הבסיסי. ציפוי נחושת הוא הפתרון הלוחש, אבל ראיתי קווי טייס נאבקים עם הידבקות ואמינות ארוכת טווח במבחני חום לח. הטרנד העתידי הוא לא רק טכנולוגיה סלולרית חדשה; זה מה שפותח קודם את צוואר הבקבוק של החומר.

זה מתחבר למשהו כל כך ארצי כמו גובר. כאשר אתה פורס GWs של קיבולת, מאזן עלויות המערכת (BOS) הופך למלך. זה המקום שבו החומרה, האומים והברגים, פשוטו כמשמעו, הופכת קריטית. אני זוכר פרויקט בטקסס שבו נאלצנו לעצור את הבנייה בגלל שצוין מחברים עבור מערכת הגשש נכשלה בבדיקת יציאה פתאומית באתר. תהליך ההחלפה גרם לעיכוב של שלושה שבועות. הספק? לא איזו חנות של זבובים בלילה, אלא יצרן גדול ומוסמך. זה הדגיש פער בין דפי מפרט מעבדה וביצועי שטח תחת עומס דינמי. זו הסיבה שהרכש מסתכל כעת על כל המערכת האקולוגית המכנית, לא רק על המודולים.

אם כבר מדברים על זה, נתקלתי לאחרונה בספק, Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., בע"מ. (תוכל למצוא אותם ב https://www.zitaifasteners.com). הם ממוקמים ב-Yongnian, Hebei - הלב של ייצור החלקים הסטנדרטיים של סין. מיקומם ליד צירי תחבורה מרכזיים כמו רכבת בייג'ינג-גואנגז'ו והכביש הלאומי המהיר 107 הוא יתרון קלאסי עבור חומרה בתפזורת עם שוליים נמוכים. זוהי תזכורת שעמוד השדרה של תעשיית ה-PV בנוי על אשכולות תעשייתיים מסיביים ומתמחים אלה. קיומם אינו מכתיב מגמה, אך ההתפתחות שלהם - לקראת ציפויים עמידים יותר בפני קורוזיה, מפרט חיי עייפות טובים יותר עבור מסגרות מודול דו-צדדי - תהיה אינדיקטור עדין לאן צפויות נקודות הלחץ המכאניות בהתקנות עתידיות.

תפוקת אנרגיה היא היעילות החדשה

לוחות ראשונים של יעילות מודול מעולים לכותרות, אבל השיחה בשטח עברה לתפוקת אנרגיה. זה הקילו-וואט-שעה שאתה למעשה קוטף במשך 25 שנה. זה מביא את הדו-פנים, מקדמי הטמפרטורה והתגובה הספקטרלית למיקוד חד. טיילתי ביותר מדי אתרים שבהם הרווח האחורי נפגע על ידי החלטה של ​​הרגע האחרון לחסוך בגובה המתלים או להשתמש בכיסוי קרקע לא אופטימלי. הרווח התיאורטי של 15% הפך ל-5%. שיעור כואב בשילוב מערכות.

המבחן האמיתי הוא בסביבות קשות. פרסנו כמה מאצוות TOPCon המוקדמות ביותר מסוג n באתר גבוה במדבר ובעל רמת UV. ההתנגדות הראשונית של ה-PID הייתה כוכבת, אבל הבחנו בהשפלה אטית יותר של הספק המצטברת הקשורה להתדרדרות הנגרמת על ידי UV של ממשק המעטפת, בעיה פחות בולטת במודולים ישנים יותר מסוג p. זה לא היה שואו-stopper, אבל זה שיפר את דגם LCOE. אלו נקודות השדה הניואנסיות ארוכות הטווח שיעצבו את הדור הבא של אריזות תאים ומודולים, ויעברו מעבר לרצף הסטנדרטי של 1000 שעות DH/TC/UV במעבדה.

התמקדות זו בתשואה מניעה גם גישה היברידית. זה כבר לא רק בחירה בין TOPCon או HJT. אני רואה עיצובים נוספים המשלבים טכנולוגיות בתוך מפעל אחד - HJT על חללי גג מוגבלים, בעלי ערך גבוה עבור הביצועים המעולים שלו באור וחום מפוזרים, ו-PERC או TOPCon מגושמים יותר וזולים יותר על קרקע פתוחה. גישה פרגמטית זו, מבוססת תיקים, לאימוץ טכנולוגי היא מגמה מרכזית שהנרטיבים הטהורים של מו"פ מפספסים לעתים קרובות.

המהפך כאזרח רשת

ממירים הופכים למוח של הצמח, לא רק לממיר DC-AC. המגמה היא יכולות יצירת רשת. עברנו את הנקודה של רק להאכיל בכוח. עם ירידה באינרציה של הרשת עקב מפעלים תרמיים שפורשים, מפעלים חדשים מתבקשים לספק אינרציה סינתטית, תמיכת מתח ומעבר במהלך תקלות. ישבתי בהזמנה שבה מפעיל הרשת דחה את המפעל כי לולאת הבקרה של ההספק התגובתי (Q) שלו הייתה איטית מדי, באלפיות שניות. עיכוב זה פירושו שהוא לא יכול לעזור לייצב ירידת מתח קרובה. החומרה הייתה מסוגלת, אבל הקושחה לא. התיקון לקח שישה חודשים של עדכוני תוכנה והסמכה מחדש.

זה דוחף את התעשייה לעבר מוצרי חשמל שהם ביסודו ידידותיים יותר לרשת. MOSFETs של סיליקון קרביד (SiC) בממירים מהדור הבא מאפשרים תדרי מיתוג גבוהים יותר, מה שמוביל למסננים קטנים יותר, אך חשוב מכך, הם מאפשרים שליטה מהירה ומדויקת הרבה יותר על צורות גל פלט. זוהי מגמה שקטה מאחורי הפאנל שחשובה יותר ליציבות השוק העתידית מאשר רווח יעילות מוחלט של 0.5% במודול.

אתגר האינטגרציה הוא עצום. כעת עליכם לדגמן את ההתנהגות החולפת האלקטרומגנטית של כל הפארק הסולארי שלכם באינטראקציה עם רשת חלשה. זה דורש מערך מיומנויות חדש, המשלב הנדסת מערכות כוח עם אלקטרוניקת כוח. החברות השולטות בבקרה זו ברמת המערכת יינעלו בעשור הבא של חוזי EPC.

אחסון: השותף הבלתי ניתן לחלוקה

לקרוא לזה PV plus storage כבר מיושן. בשווקים רבים, זה רק PV, עם הנחה של אחסון. המגמה היא לכיוון של ארכיטקטורות מצמדות DC, שבהן סוללות מתחברות ישירות לאפיק ה-DC של מערך ה-PV לפני המהפך. רווח היעילות הוא משמעותי - אתה נמנע ממחזור המרה DC-AC-DC-AC. אבל היתרון האמיתי הוא שליטה. אתה יכול לקצץ במדויק את פלט ה-PV כך שיתאים בדיוק לדירוג המהפך ולהעביר כל עודף ישירות לתוך הסוללה. התקנו בדיעבד מפעל 100MWac עם מערכת צמודה DC של 40MWh. החלק המסובך לא היה החומרה; זה היה ההיגיון המתוקן של מערכת ניהול האנרגיה (EMS) כדי לחזות כיסוי ענן ולהחליט, תוך שניות, אם לחלץ מהסוללה או לתת ל-PV לעלות, כל זאת תוך עמידה בלוח זמנים נוקשה של PPA.

הדיון בכימיה נמשך. LFP (Lithium Iron Phosphate) הוא ברירת המחדל לאחסון נייח כעת עקב בטיחות וחיי מחזור. אבל אני שומר עין על נתרן-יון. צפיפות האנרגיה נמוכה יותר, אך עבור קנה מידה שימושי, טביעת הרגל פחות קריטית מעלות חומרי הגלם והזמינות. אם תביעות חיי המחזור מתקיימות בשטח, זה עלול לשבש את רצפת התמחור עבור יישומי אחסון ארוכי טווח המחוברים לסולארי, במיוחד כאשר הערך הוא בהעברת אנרגיה על פני ימים, לא רק שעות.

כישלון שהיה לנו? ניסיונות מוקדמים של ניהול תרמי עבור סוללות מכולות שנשענו יותר מדי על קירור אוויר הסביבה באתר מדברי. אבק סתם את המסננים מהר מהצפוי, מה שהוביל להתחממות יתר וירידה. טעות פשוטה, כמעט טיפשית, אבל היא עלתה לנו חודשים של ביצועים. כעת יש לדפי המפרט של מארזי סוללות סעיף חדש לגמרי על מחזורי סינון ותחזוקה.

מעגליות: מ-Buzzword ל-BOM

קיימות עוברת מיחסי ציבור לשלט החומרים. זה כבר לא רק טביעת רגל פחמנית; מדובר בתכנון לפירוק ומיחזור. המנדטים של האיחוד האירופי לעיצוב אקולוגי הם מבשר. האם אתה יכול להפריד את הזכוכית מהקופסול (EVA או POE) בצורה נקייה? האם אתה יכול לשחזר את רקיקת הסיליקון? רוב המיחזור הנוכחי הוא downcycling - ריסוק לוחות לצבירה בבטון. זה מבוי סתום.

חלק מיצרני המודולים מתכננים כעת עם יריעה אחורית פולימר תרמופלסטי במקום תרמוסט, שניתן להמיס מחדש. אחרים מסתכלים על דבקים מוליכים כדי להחליף הלחמה, מה שמקל על התאוששות התא. זה לא אלטרואיזם; זה מגן עתיד מפני סיכונים רגולטוריים ומבטיח גישה לזרמי חומרים משניים. סיירתי במתקן מיחזור פיילוט שמשתמש בשילוב של תהליכים תרמיים וכימיים כדי לבצע דה למינציה של לוחות. הזכוכית המשוחזרת הייתה בעלת טוהר גבוה מספיק כדי לחזור לקו הציפה עבור זכוכית סולארית חדשה. זה לולאה סגורה. אבל הכלכלה עובדת רק בקנה מידה עצום ועם מודולים שתוכננו עבורה מההתחלה.

החשיבה הזו אפילו מטפטפת אל המרכיבים המבניים. האם ניתן למיין ולמחזר בקלות את האלומיניום מעמודי הגשש וממסגרות המודולים? התעשייה תתחיל לדרוש תיעוד - דרכון חומרי - לכל דבר, עד ל- מחברים. זה מוסיף שכבה של מורכבות, אבל גם פוטנציאל להחזר עלויות בסוף החיים. החברות שיבנו את הרשתות הלוגיסטיות המעגליות האלה עכשיו יהיו בעלות על חלק משמעותי מהעתיד שוק.

הגורם האנושי: פער מיומנויות בתחום רווי טכנולוגיה

לבסוף, טרנד שאף אחד לא אוהב לדבר עליו: אוזלים לנו האנשים הנכונים. הטכנולוגיה מתפתחת מהר יותר מכפי שניתן להכשיר את כוח העבודה. זה דבר אחד להתקין מודולי PERC; זה אחר להזמנת מהפך ליצירת רשת או לפתור בעיות EMS של מערכת אחסון מצמדת DC. ראיתי פרויקטים מתעכבים בגלל שהטכנאים המקומיים, המיומנים ב-PV מסורתי, לא הוסמכו לעבוד בצד השנאי MV של הפתרונות החדשים והמשולבים להחלקת מהפך.

השוק העתידי יתפצל. תהיה פרמיה עבור פתרונות משולבים מאוד, חכמים לאחסון סולארי, הדורשים צוותי O&M מיוחדים, לעתים קרובות נתמכים מרחוק. ויהיה שוק לערכות פשוטות וחזקות יותר ליישומים פחות תובעניים. לזוכה לא בהכרח תהיה הטכנולוגיה הטובה ביותר, אלא המערכת האקולוגית היעילה ביותר לפריסה, תחזוקה ומימון שלה. זה כולל שרשרת אספקה ​​אמינה לכל רכיב, מה-IGBTs במהפך ועד הברגים שמחזיקים את הכל ביחד. כי בסופו של דבר, טרנד הוא רק רעיון עד שהוא מעוגן פיזית לקרקע, ועדיין צריך מפתח ברגים, יד מאומנת כדי לסובב אותו, וחלק שלא ייכשל בשמש.