Izvor: reglobal.co
Izvješće o indeksu PV modula Centra za ispitivanje obnovljive energije (RETC's) 2022
Ovo je izvadak iz Izvješća o indeksu PV modula Centra za obnovljivu energiju (RETC) za 2022. Ovogodišnje izvješće o indeksu PV modula istražuje tri međusobno povezane teme — fotonaponske module n-tipa, terensku forenziku i ekstremne vremenske uvjete — koje pokazuju neke od neizbježnih tehničkih rizika. povezan s razvojem solarnih projekata. Ove pravovremene teme također razjašnjavaju vrijednost pristupa upravljanju rizicima koji se temelji na podacima.
Procjena novih PV modula tipa N
Kontinuirana sposobnost solarne industrije da smanji troškove uz poboljšanje performansi primarni je razlog zašto je solarna energija činila najveći udio novih kapaciteta za proizvodnju električne energije u SAD-u u 2021. Ovaj trend najbolje se očituje stalnim promjenama dizajna modula i tehnologija ćelija. Prošle je godine, primjerice, RETC istražio prednosti i izazove razvoja i implementacije modula velikog formata, za koje mnogi analitičari očekuju da će dominirati tržištem u nadolazećim godinama. Ove godine RETC pomno prati još jedan tehnološki trend koji brzo dobiva tržišnu privlačnost i prihvaćanje, porast sljedeće generacije fotonaponskih ćelija n-tipa s pasivizirajućim kontaktima.
Uspon TOPCon-a
Mnogi industrijski analitičari i znanstvenici o materijalima vjeruju da su novi dizajni fotonaponskih ćelija n-tipa sljedeći logičan napredak na planu fotonaponske tehnologije. Godine 2013. istraživači s njemačkog Fraunhofer instituta za solarne energetske sustave predstavili su metodu proizvodnje visokoučinkovitih silicijskih solarnih ćelija n-tipa s novom strukturom tunelskog oksida pasiviziranog kontakta (TOPCon). Zahvaljujući izvrsnoj površinskoj pasivizaciji i učinkovitom prijenosu nosača, ovaj novi dizajn ćelije postigao je visoke ocjene za napon otvorenog kruga (Voc), faktor punjenja i učinkovitost. Manje od desetljeća kasnije, TOPCon je najtraženija riječ u solarnoj tehnologiji. Najveći svjetski proizvođači modula započinju serijsku proizvodnju PV modula s TOPCon ćelijama. Dok LONGi Solar mnogo kladi na p-type TOPCon, mnoge druge vodeće tvrtke za izradu modula — kao što su Jinko Solar, Jollywood Solar Technology, JA Solar i Trina Solar — ulažu značajna ulaganja u module s dizajnom ćelija TOPCon tipa n. Ovaj kolektivni zaokret na tržištu prvenstveno je posljedica spljoštenih krivulja učinkovitosti za p-tip pasiviziranog odašiljača i modula ćelija sa stražnjim kontaktom (PERC). Iako su oni dominirali tržištem posljednjih godina, proizvođači počinju dosezati fizičke granice dizajna mono PERC ćelija p-tipa. Prijelaz na ćelije TOPCon tipa n omogućit će tvrtkama koje proizvode module da dodatno povećaju učinkovitost ćelija u laboratoriju iu masovnoj proizvodnji.
Prednosti N-tipa stanica
Proizvođači solarne energije odavno su prepoznali potencijalnu učinkovitost PV ćelija n-tipa. Na primjer, Sanyo je 1980-ih počeo razvijati fotonaponske ćelije n-type heterojunction technology (HJT). Osim toga, SunPower je izgradio svoje interdigitated back contact (IBC) PV ćelije na bazi n-tipa silicija visoke čistoće. Zbog složenosti proizvodnje, visokoučinkoviti fotonaponski moduli temeljeni na dizajnu ćelija n-tipa HJT i IBC relativno su skupi za proizvodnju i ostaju dio tržišne niše. Za usporedbu, proizvodnja TOPCon ćelija n-tipa vrlo je slična procesu PERC. Kao rezultat toga, proizvođači mogu proizvesti ove visokoučinkovite TOPCon module nove generacije na nadograđenim PERC proizvodnim linijama.
Iako današnji TOPCon moduli n-tipa koštaju nešto više za proizvodnju na bazi po vatu od p-tipa mono PERC modula, dobici u učinkovitosti rezultiraju nižom izravnatom cijenom energije (LCOE) u velikim primjenama na terenu. Najbolje od svega, vodeći stručnjaci očekuju da će n-type TOPCon imati koristi od ubrzane krivulje učenja. Primarna materijalna prednost TOPCon stanica n-tipa u odnosu na mono PERC ćelije p-tipa je niža stopa razgradnje zbog smanjene osjetljivosti na razgradnju izazvanu svjetlom (LID) i razgradnju izazvanu svjetlom i povišenom temperaturom (LeTID). Dodatne prednosti mogu uključivati viši faktor bifacialnosti, kao i poboljšanu izvedbu u uvjetima slabog osvjetljenja i visokih temperatura.
Rizici ranog usvajanja
Većina analitičara očekuje da će moduli s TOPCon ćelijama n-tipa brzo povećati tržišni udio na temelju ovih prednosti izvedbe. Međutim, tehnologije fotonaponskih ćelija u nastajanju—čak i one koje se u konačnici pokažu uspješnima na terenu—bez izuzetka nose veći rizik od zrelih i dokazanih tehnologija. Sve dok se proizvodi ne implementiraju u većem obimu, postoji potencijal za još neotkrivene mehanizme degradacije. Danas, primjerice, neovisni inženjeri i financijeri mono PERC PV module p-tipa smatraju stabilnom tehnologijom niskog rizika. Ova procjena nije uvijek bila konsenzusno mišljenje. Rane verzije mono PERC modula imale su problema sa stabilnošću, posebno LID i, u rijetkim slučajevima, LeTID. Ovi neočekivani mono PERC načini degradacije pokazuju rizike performansi s kojima se suočavaju prvi korisnici novih tehnologija.
Dok su se TOPCon PV ćelije n-tipa pokazale otpornima na LID i LeTID, postoje neki dokazi o osjetljivosti na degradaciju izazvanu ultraljubičastim zračenjem. Na primjer, istraživači u SLAC National Accelerator Laboratory i National Renewable Energy Laboratory (NREL) dokumentirali su prednji i stražnji gubitak snage u naprednim tehnologijama solarnih ćelija nakon umjetno ubrzanog testiranja izloženosti UV zračenju. Ovi podaci ne upućuju na jedan mehanizam razgradnje, ali sugeriraju da se različiti dizajni stanica razgrađuju različitim putovima.
Forenzička analiza izvedbe terena
Forenzička analiza je detaljna istraga koja nastoji utvrditi glavni uzrok slabe izvedbe fotonaponskog sustava. U mnogim slučajevima, kvarovi pretvarača ili netočne procjene proizvodnje su krivi za stvarne ili percipirane slabe performanse sustava.
Osnovna procjena
Jedan od najboljih načina da dionici projekta smanje rizik projekta je angažiranje kvalificirane treće strane da provede procjenu zdravlja osnovnog modula tijekom puštanja projekta u pogon. Snimanjem visokokvalitetnih mjerenja prije komercijalnih operacija, osnovna forenzička procjena pruža i kratkoročne i dugoročne prednosti tijekom radnog vijeka fotonaponskog sustava napajanja. Kratkoročno, osnovna procjena puštanja u pogon poboljšava točnost procjena performansi sustava.
Dnevno EL testiranje
Ispitivanje elektroluminiscencije (EL) koristi poseban sustav kamera za dokumentiranje emisija svjetlosti koje se javljaju kada električna struja prolazi kroz PV ćelije. EL testiranje ima dugu povijest u laboratoriju, gdje se koristi za otkrivanje širokog spektra skrivenih nedostataka modula. Jednom prebačeno u kontrolirana zatvorena okruženja, EL testiranje je sve češće u terenskim forenzičkim istragama. Dnevno EL snimanje pruža dvije različite prednosti u odnosu na ranije pristupe. Prvo, naša EL metodologija testiranja omogućuje tehničarima da testiraju module na licu mjesta, što ubrzava proces testiranja i eliminira oštećenje ćelija zbog uklanjanja i rukovanja modulima. Drugo, dnevno EL testiranje eliminira potrebu testiranja modula u mraku noći, dodatno poboljšavajući sigurnost i propusnost.
Rezultati EL testiranja na terenu vrijedni su za prepoznavanje velikih grešaka u proizvodnji, oštećenja pri otpremi i transportu izvan lokacije, oštećenja prilikom rukovanja materijalom ili instalacije na licu mjesta ili oštećenja uzrokovanih teškim vremenskim prilikama kao što su tuča, vjetar ili snijeg. Ove EL slike omogućuju dionicima projekta da identificiraju oštećenje ćelija koje može dovesti do toplinskih nesukladnosti, vrućih točaka i budućih loših performansi modula. Kada su odgovarajuće dokumentirane i prijavljene, EL slike treće strane mogu pomoći u rješavanju jamstvenih zahtjeva i zahtjeva za osiguranjem. Za razliku od infracrvenih (IR) snimaka iz zraka, koji identificiraju samo potencijalne lokacije problema s izvedbom, dnevna EL istraživanja razjašnjavaju temeljne uzroke slabe izvedbe. Ova otkrića koriste dionicima projekta ubrzavanjem rješavanja problema i smanjenjem proizvodnih gubitaka.
Prediktivno održavanje
Forenzika izvedbe na terenu treće strane posebno je praktična u kombinaciji s robusnom platformom za nadzor i protokolima za prediktivno održavanje. Kako fotonaponski moduli stare, eksploatirana imovina je izložena povećanom riziku slabijeg učinka. Mikropukotine stanica često ne utječu na performanse modula kada su moduli novi, ali to nije nužno slučaj kako sustavi stare. Nakon 5 ili 10 godina na terenu, neki moduli nastavljaju raditi prema očekivanjima, dok drugi pate od ubrzane degradacije.
Razlikovanje između "dobrih" modula i "loših" modula nije jednostavna stvar, posebno u sustavima postavljenim nakon što je Ministarstvo trgovine SAD-a donijelo svoje AD/CVD politike. Veliki projekti za koje se čini da imaju jednog dobavljača modula mogu zapravo integrirati module proizvedene korištenjem ćelija od desetak različitih dobavljača. S obzirom da je svaki popis materijala (BOM) jedinstven, svaki ima drugačiji profil rizika.
Ublažavanje ekstremnih vremenskih rizika
Nitko ne razumije prirodne opasnosti povezane s solarnom implementacijom bolje od stručnjaka za osiguranje obnovljive energije kao što je GCube Insurance. Prema tržišnom izvješću tvrtke za 2021., "Tuča ili visoka voda: Rastući opseg gubitaka u obnovljivim izvorima energije zbog ekstremnih vremenskih uvjeta i prirodnih katastrofa", potraživanja osiguranja povezana s vremenskim prilikama porasla su u učestalosti i težini kako su solarni projekti postajali sve češći, veličina i geografska rasprostranjenost. S obzirom na brzi rast solarnog tržišta na globalnoj razini, razmjeran porast odšteta u solarnom osiguranju nije posve neočekivan. Međutim, temeljni uzrok potraživanja solarnog osiguranja iznenadio je neke poznavatelje industrije osiguranja. Konkretno, od 2015. osigurani gubici povezani s ekstremnim vremenskim prilikama otprilike su dvostruko veći od onih koji proizlaze iz prirodnih katastrofa.
Dok ekstremni vremenski događaji rezultiraju s većim osiguranim gubicima od prirodnih katastrofa, potraživanja od osiguranja povezana s kategorijom ozbiljnih vremenskih gubitaka nisu neizbježna. Dionici projekta mogu spriječiti ili ublažiti mnoge ekstremne vremenske gubitke primjenom razumne pažnje i predviđanja u odabiru proizvoda i dizajnu sustava. Štoviše, stručnjaci za smanjenje rizika mogu pomoći ulagačima u porezni kapital i osiguravajućim društvima da razumiju financijske rizike povezane s teškim vremenskim prilikama.
Usporedna ispitivanja
Strateški odabir proizvoda ključni je prvi korak za ublažavanje vodećih uzroka ekstremnih vremenskih gubitaka. RETC-ova sposobnost poslovanja i rezultati testiranja izvan certifikacije pokazuju kako različiti dizajni fotonaponskih modula ili kombinacije modula i regala odolijevaju tim različitim vrstama utjecaja na okoliš. Ove su razlike ključne za misiju u kontekstu ublažavanja rizika od ekstremnih vremenskih prilika.
Primjeri ekstremnih vremenskih opasnosti koje se mogu spriječiti uključuju vjetar, tuču i snijeg. Na temelju učestalosti potraživanja, jaki vjetrovi su vodeći uzrok osiguranih gubitaka u solarnim objektima. Na temelju ozbiljnosti gubitaka, oluja s tučom u Zapadnom Teksasu koja je bila široko objavljena oštetila je oko 400000 fotonaponskih modula, što je rezultiralo najvećim pojedinačnim odštetnim zahtjevom za solarno osiguranje do danas. Snijeg je općenito relativno manja opasnost, ali predstavlja značajan rizik na određenim nadmorskim visinama ili geografskim širinama.
Cilj usporednog i ubrzanog testiranja je osnažiti dionike projekta da identificiraju i specificiraju najbolje proizvode i dizajne sustava za specifične aplikacije i okruženja. Moduli koji se dobro ponašaju pri testiranju dinamičkog mehaničkog opterećenja prikladni su za primjenu u okruženjima s jakim vjetrom. Moduli koji se dobro ponašaju u RETC-ovom nizu testa otpornosti na tuču (HDT) dobro su prikladni za primjenu u regijama sklonim tuči. Moduli koji imaju dobre rezultate u ispitivanjima mehaničkog opterećenja najprikladniji su za otpornost na opterećenja povezana s ledom i snijegom. Moduli koji se ne pokažu dobro u ova dva testa nisu "loši" proizvodi, osobito u ispravnoj primjeni. Moduli ojačani protiv vjetra i tuče često imaju veće troškove proizvodnje. Uvjeti za instalaciju u središnjoj dolini Kalifornije, gdje rijetko pušu jaki vjetrovi, tuča ili snijeg, možda neće opravdati ove dodatne troškove.
Kako bi ublažili rizike opskrbnog lanca, razvojni programeri često procjenjuju i nabavljaju različite modele PV modula i dobavljače. Osjetljivost na ekstremne vremenske uvjete varirat će u ovom portfelju odabranih PV modula. Obraćajući pozornost na ove razlike, programeri mogu usmjeriti module otporne na vjetar, tuču ili snijeg na mjesta sklona vjetru, tuči ili snijegu. Ova vrsta selektivnog postavljanja je relativno jednostavan i isplativ način za smanjenje rizika od ekstremnih vremenskih uvjeta.
Obrambene strategije skladištenja
Nakon filtriranja i selektivne implementacije modula na temelju otpornosti na uvjete specifične za lokaciju, dionici projekta mogu implementirati strategije kontrole softvera osjetljive na vremenske uvjete kako bi dodatno smanjili rizike od ekstremnih vremenskih uvjeta u velikim komunalnim aplikacijama. Mnogi fotonaponski sustavi velikih razmjera integriraju inteligentno kontrolirane jednoosne uređaje za praćenje koji koriste softver za praćenje sunca, a izbjegavaju samozasjenjenje. Kako su se zahtjevi za osiguranjem povezani s vremenskim prilikama povećali, vodeći proizvođači uređaja za praćenje implementirali su nove odgovore softverske kontrole, kao što su načini obrambenog skladištenja ili odlaganja tereta specifični za prijetnje.
Zbog vrlo lokalizirane i brze prirode jakih vjetrova i oluja s tučom, upozorenja o teškim vremenskim prilikama često operaterima postrojenja daju malo unaprijed upozorenja. Štoviše, vrste oluja koje proizvode jake vjetrove i veliku tuču često rezultiraju srušenim dalekovodima i gubitkom izmjeničnog napajanja. Aktivne softverske kontrole mogu odgovoriti na te izazove i pružiti učinkovito ublažavanje rizika sa značajkama proizvoda kao što su lokalno ili daljinsko pokretanje, brzo vrijeme odziva i sigurnosna baterija. Također je važno uzeti u obzir slučajne vremenske rizike.
Iako se industrija osiguranja dugo oslanjala na vjerojatnosne procjene rizika kako bi osigurala održivo pokriće, izazov koji predstavljaju solarni projekti je dvostruk. Prvo, dostupni su ograničeni povijesni podaci za razumijevanje rizika od ekstremnih vremenskih prilika, posebno uzimajući u obzir stopu tehnoloških promjena i širenje tržišta. Drugo, podaci o prirodnim katastrofama na koje se osiguravatelji obično oslanjaju ne obuhvaćaju "nekategorizirane" ekstremne vremenske prilike.
Kvaliteta modula
Proizvodi koji izgledaju slični na papiru mogu se vrlo različito ponašati u stvarnom svijetu. Posvećenost proizvodnje kvaliteti često je razlog za te razlike. Postavljanje sve većeg broja solarnih projekata većeg kapaciteta na lokacijama diljem svijeta nije bez rizika. Ublažavanje rizika specifičnih za lokaciju zahtijeva stratešku primjenu proizvoda i tehnologija. Pristup dizajnu proizvoda i razvoju projekta koji odgovara svima uvijek povećava profile rizika projekta. Strateška diferencijacija proizvoda poboljšava otpornost projekta.
Dizajn modula i sustava otpornih na tuču umanjuje rizik projekta u regijama sklonim tuči kao što je Zapadni Teksas. Dizajni proizvoda i sustava koji su otporni na dinamičke učinke vjetra smanjuju rizik projekta na lokacijama s jakim vjetrovima diljem svijeta. Dizajni proizvoda i sustava koji su otporni na visoka statička mehanička opterećenja smanjuju rizik od katastrofalnih kvarova na lokacijama s ekstremnim snijegom. Proizvodi otporni na koroziju produljuju životni vijek u obalnim područjima.
Ispitni laboratoriji koriste kalibriranu i certificiranu opremu pod revidiranim i kontroliranim uvjetima ispitivanja. Karakteristike zabilježene pod ovim rigoroznim uvjetima predstavljaju odgovarajuću mjeru performansi PV modula i daju vrijednost višestrukim dionicima projekta. Iako je tvorničko testiranje u skladu s parametrima standardnih uvjeta ispitivanja (STC) idealno za određivanje ocjena modula na natpisnoj pločici, rezultati tvorničkog ispitivanja ne karakteriziraju tipične radne uvjete modula. Za točno modeliranje performansi sustava u stvarnom svijetu, bitno je razumjeti kako moduli rade u uvjetima niskog zračenja ili u odnosu na promjenu kutova sunca. Štoviše, ključno je karakterizirati izvedbu modula pod uvjetima ispitivanja koji odražavaju radne uvjete pod kojima fotonaponski sustavi obično proizvode optimalne prinose energije. Također je važno razumjeti kako kratkotrajna izloženost suncu i rezultirajuća degradacija utječu na PV performanse na terenu.
Tijekom izdanja Izvješća o indeksu PV modula za 2022., RETC je odao priznanje 9 različitih proizvođača i prikazao 61 primjer visokih postignuća u proizvodnji. Kako bi identificirao najbolje od najboljih, pregledao je i rangirao ukupne distribucije podataka u sve tri discipline: kvaliteta, performanse i pouzdanost. Matrica ukupnih rezultata ističe šest najboljih izvođača na temelju ukupnih visokih postignuća u proizvodnji: JA Solar, JinkoSolar, LONGi Solar, Hanwha Q CELLS, Trina Solar i Yingli Solar.
