Вихідні читали: Більші модулі так, але краще…?
Зараз це усталена тенденція. Після переходу на більші розміри пластин у 2019 році, цього року практично всі найбільші виробники фотоелектричних систем представили нові модулі розмірами понад 2 метри та з номінальною потужністю понад 500 Вт, а в деяких випадках до 800 Вт. Оскільки ці модулі починають сходити з виробничих конвеєрів у більших кількостях, вкрай важливо звернути увагу на виклики та можливості, які вони створюють для проектування, встановлення та довгострокової експлуатації систем.
Компанія JA Solar представила свої модулі Jumbo потужністю 745-810 Вт на виставці SNEC ще в серпні. З модулів, представлених на виставковому залі, було зрозуміло, що тенденція до більших форматів зараз добре утвердилася.
Зображення: JA Solar
Від журнал фотоелектричних систем 11/2020
Для виробників модулів першого рівня перехід на більші формати має очевидні переваги з точки зору структури витрат – завдяки адаптації обладнання вони можуть виробляти модуль потужністю 600 Вт за той самий час, що й модуль потужністю 400 Вт, що фактично збільшує їхні виробничі потужності. Цей крок також може призвести до збільшення частки ринку, залишаючи позаду менших виробників, яким не вистачає початкових коштів для адаптації обладнання для обробки більших пластин, оскільки вони не можуть відповідати номінальній потужності.
Хоча ці величезні скачки в номінальній потужності виглядають вражаюче на папері, часто кажуть, що за ними мало що стоїть – лише збільшення розміру. У цьому є певна правда – без збільшення розміру ми б спостерігали збільшення потужності в діапазоні десятків ват, а не сотень. Але саме попередня інновація напіврозрізаних елементів дійсно зробила це можливим. Багато наполегливої роботи також було вкладено в нові стратегії взаємоз'єднання, а також у зусилля щодо зменшення зазору між елементами для подальшого збільшення площі активної поверхні.
Для виробників, які інвестували у величезні виробничі потужності для PERC-елементів та модулів, може залишитися мало інших варіантів, оскільки нові способи підвищення ефективності стають все важчими, а нові технології елементів починають наближатися до PERC за вартістю на ват. А оскільки цей перехід до більших форматів обіцяє збільшення енергетичної ефективності та зниження LCOE на рівні проекту, можна стверджувати, що він такий же цінний, як і будь-яка інша інновація.
Обіцянки, побоювання
Виробники цих модулів обіцяють, що для них це не лише оптимізація витрат. Протягом цього року запуск нових модулів з елементами розміром 182 мм або 210 мм супроводжувався великою помпою та обіцянками, що ця зміна знизить витрати на інших етапах проектування системи та, зрештою, призведе до зниження нормованої вартості електроенергії на рівні проекту.
Першим серед них є твердження, що потужніші модулі знизять витрати на трекер або стелажі. При правильній орієнтації модуля стелажну систему потрібно лише трохи подовжити, щоб вмістити більше модулів і більше ват на стопку.
Ще одне твердження, спільне для більшості нових великоформатних модулів, полягає в тому, що поєднання розрізаних комірок, багатошинного з'єднання та конструкцій «подвійних» модулів знижує напругу модуля, що знову дозволяє розробникам систем розмістити більшу енергетичну потужність у тому ж просторі.
«Низька напруга холостого ходу та температурний коефіцієнт нашого модуля Tiger можуть збільшити кількість модулів на рівні стрінгів», – пояснює Роберто Мурджіоні, керівник технічної служби JinkoSolar у Європі. «А якщо відома потужність проекту на стороні постійного струму, загальну кількість стрінгів у проекті можна зменшити, що дозволяє досягти щільності потужності 214 Вт на квадратний метр». Збільшення кількості модулів на стрінг, у свою чергу, має призвести до зменшення кількості необхідних кабелів та об’єднувальних коробок, що ще більше знизить витрати на BOS.
Минулого місяця, запускаючи свої нові модулі Series 7, компанія Canadian Solar представила розрахунки, які показують, що нові модулі, засновані на пластині розміром 210 мм, дозволяють інженерам збільшити кількість модулів на ланцюжок до понад 30. Це збільшує потужність на ланцюжок до 20,2 кВт, порівняно з 12,2 кВт для ланцюжка з приблизно 26 модулів моно-PERC старого покоління Canadian Solar.
Випуск цих модулів також викликав кілька занепокоєнь щодо збільшення розміру. Дехто зазначив, що, збільшуючи розмір, виробники не зробили переднє скло товщим, що зробило модуль трохи крихкішим. Однак Trina Solar повідомляє, що вирішила всі проблеми, посиливши металевий каркас, а інші виробники повідомляють, що їхні модулі легко витримують механічне навантаження 5400 паскалів, зазначене у стандартах IEC. З нижчою напругою також виникає вищий струм, що змушує деяких висловлювати занепокоєння щодо гарячих точок, що погіршують продуктивність. У відповідь на це виробники вказують на напівелементні та двомодульні конструкції, а також менші проміжки між елементами, серед своїх стратегій запобігання занадто високому струму. А завдяки меншим проміжкам між елементами – у деяких конструкціях модулів елементи трохи перекриваються – краще розсіювання тепла також може допомогти зменшити ймовірність утворення гарячих точок.
Дехто також висловив стурбованість тим, що величезні розміри та вага цих модулів спричинять проблеми з доставкою та для монтажників. Виробники повідомляють, що завдяки вертикальному пакуванню модулів у транспортні ящики та дослідженню інших оптимізацій вони можуть без проблем перевозити великі обсяги. А що стосується монтажу, Томазо Шарлемонт, світовий лідер із закупівель сонячної енергії в розробнику проектів RES Group, розповідає журналу pv, що найбільший з нових фотоелектричних модулів зазвичай важить близько 35 кг. Це схоже на модулі First Solar Series 6, які не спричиняли жодних серйозних проблем для монтажників з моменту їх появи кілька років тому.
Для інженерів та розробників проектів це лише початок роботи з цими модулями. І хоча багато заяв виробників здаються обґрунтованими, є й інші фактори, які стануть зрозумілими лише тоді, коли ми побачимо, як модулі використовуються в реальних проектах. Тіно Вайс, керівник відділу закупівель у BayWare Solar Projects, каже, що він бачить зниження витрат на кабельні розводки в польових умовах. Зниження витрат на систему трекерів/стелажів також ймовірне, але буде обмеження щодо того, наскільки довше/ширше можна розширити конструкцію, не збільшуючи вартість самої конструкції, каже він. І він попереджає, що збільшення струму може призвести до потреби в запобіжниках з вищим номіналом, що збільшить ціну на об'єднувальні коробки. «Справжнє питання полягає в тому, яка частина цієї економії на BOS з'їдається ціною модуля», — каже Вайс. «Зрештою, чи можете ви розраховувати на цю економію на BOS, завжди залежатиме від конструкції вашої системи».
Великий, а потім ще більший
Поява більших пластин, а потім і більших форматів модулів, призвела до швидкого розділення галузі на два основні табори, які просувають пластини розміром 182 мм або 210 мм. Виробники, безумовно, гарантують, що нові лінії елементів та модулів здатні обробляти розміри до і навіть більше 210 мм, але деякі розглядають це як страховку від можливості проведення другого раунду дорогої модернізації протягом кількох років. Що стосується фактичних виробничих планів, галузь, схоже, розділилася на тих, хто розглядає більший стрибок вихідної потужності, що дозволяє пластина 210 мм, як мету, яку варто негайно досягти, і тих, хто цінує більш поступовий стрибок до 182 мм як менш ризикований і руйнівний шлях до вищої енергетичної ефективності та нижчої збалансованої вартості використання енергії (LCOE).
У нещодавньому вебінарі журналу про фотоелектричну енергетику компанія Trina Solar представила тематичне дослідження, засноване на системі з фіксованим нахилом потужністю 100 МВт та напругою 1500 В, порівнюючи свій модуль Vertex, що використовує елементи діаметром 210 мм, з модулем конкурента, що використовує 182 мм. Це показало, що модуль Trina дозволяє розміщувати до 36 модулів у ланцюжку порівняно з 27 у конкурента, а також збільшує потужність на 35,8% на ланцюжок. Це також призводить до зменшення кількості паль на 62, 3,5 кг сталі та 1 кілометра кабелів на кожен встановлений мегават.
Але більші зміни означають більшу невизначеність і вищі ризики. Найбільші та найпотужніші з цих нових сонячних модулів вже вимагають переробки постачальників трекерів та інверторів, а також загальної схеми системи, щоб розробники проектів та інвестори могли отримати вигоду. Хоча потенційні винагороди такі, що дехто, безумовно, ризикне, знадобиться щонайменше кілька років, щоб сформувався досвід, і щоб такі зміни стали прийнятими та зрозумілими більшою кількістю інвесторів.
Тим часом, модулі на основі 182-міліметрових пластин все ще досягають вихідної потужності, що значно перевищує 500 Вт, і для порівняння, потребують лише незначної оптимізації існуючих компонентів та схем виробництва. «182-міліметровий модуль є найзрілішим та найпривабливішим продуктом», — стверджує Мурджіоні з JinkoSolar. «І він пропонує гарантовану продуктивність та виробничу потужність для існуючого в галузі процесу виробництва елементів та модулів».
Принаймні, у короткостроковій перспективі ті, хто працює над повними системами, віддають перевагу менш руйнівному шляху. Baywa re стверджує, що модулі з розгортанням 182-міліметрових комірок у напіврозрізаній компоновці здаються оптимальним рішенням.
Томазо Чарлемонт з RES Group також каже, що без попереднього досвіду технологія 210 мм була б занадто революційною для компанії сьогодні, хоча він не виключає її можливості в майбутньому. «Коли вам кажуть, що ви можете створювати ланцюжки з понад 30 модулів, це впливає на весь дизайн проекту, наприклад, трекери потребують налаштування, а інвертори потребують іншого захисту запобіжниками», – пояснює він. «Це передбачає зовсім інше компонування. Це не станеться за одну ніч».
Однак, Шарлемонт далі пояснює, що, працюючи з модулями 182 мм, RES вже змогла взяти існуючий проект, спочатку запланований з модулями M6 (166 мм), та перерахувати його для більшого формату 182 мм. А нові розрахунки показали економію капітальних витрат близько $0,01/Вт.
«Ви все ще залишаєтеся в межах обмежень, які можна швидко оцінити разом з виробниками інверторів та монтажних конструкцій, використовуючи сучасні рішення. Ми можемо взяти 182-міліметровий модуль з інвестором і сказати йому: «Ось підтверджене число, затверджене незалежним інженером». Це інший модуль, але його реалізація проста», – пояснює Шарлемонт. «Ви можете зрозуміти, чому виробники так впевнені, бо вони знають, що наша робота є одночасно легкою та економічно вигідною».
Однак перехід на 210-міліметрові пластини та модулі потужністю 600 Вт і вище є кроком на нову територію, і інвесторам знадобиться певний досвід роботи, щоб розглядати системи, розроблені з використанням цих модулів, як прибуткові. Але галузь вже звернула на це увагу, і деякі більші гравці, ймовірно, будуть готові ризикнути, впроваджуючи нову ітерацію існуючих та добре вивчених технологій, таких як ця. Постачальники трекерів та інверторів також швидко працюють над оптимізацією своїх пропозицій, щоб вони відповідали найбільшим модулям, а виробники вже повідомляють про продажі модулів розміром 182 мм та 210 мм і, здається, дуже переконані, що цей крок буде успішним.
Наразі, незалежно від того, чи це 182 мм, чи 210 мм, схоже, що більші формати пластин та модулів залишаться з нами. Аналітики, включаючи Wood Mackenzie (див. діаграму на стор. 34) та PV InfoLink, прогнозують, що ці два розміри становитимуть близько 90% ринку до 2025 року, причому 210 мм почне набувати переваги в пізніші роки, що відображає час, необхідний для того, щоб новий крок закріпився та досяг банківської привабливості.
Ця новина взята з PV-журнал
