Forrás: reglobal.co
A Megújuló Energia Tesztközpont (RETC) PV Modul Index jelentése 2022
Ez egy kivonat a Megújuló Energia Tesztközpont (RETC) PV Module Index 2022 jelentéséből. Az idei PV Module Index Report három egymással összefüggő témát – az n-típusú PV modulokat, a helyszíni kriminalisztika és a szélsőséges időjárás – vizsgálja, amelyek bemutatják az elkerülhetetlen technikai kockázatokat. napelemes projektek fejlesztéséhez kapcsolódik. Ezek az időszerű témák a kockázatkezelés adatközpontú megközelítésének értékét is megvilágítják.
Új N-típusú PV modulok értékelése
A napenergia-ipar továbbra is képes csökkenteni a költségeket, miközben javítja a teljesítményt, ez az egyik fő oka annak, hogy 2021-ben az Egyesült Államok új villamosenergia-termelési kapacitásának legnagyobb hányadát a napenergia tette ki. Ezt a tendenciát a legjobban a modulok kialakításának és a cellatechnológiáknak a folyamatos változása szemlélteti. A RETC tavaly például feltárta a nagy formátumú modulok fejlesztésének és bevezetésének előnyeit és kihívásait, amelyek sok elemző szerint uralni fogják a piacot a következő években. Idén a RETC egy újabb technológiai trendet követ nyomon, amely gyorsan egyre nagyobb teret hódít a piacon, a passziváló érintkezőkkel ellátott, új generációs n-típusú PV cellák térnyerését.
A TOPCon felemelkedése
Számos iparági elemző és anyagtudós úgy véli, hogy a feltörekvő n-típusú PV cellatervek jelentik a következő logikus fejlődést a PV technológiai ütemtervben. 2013-ban a német Fraunhofer Solar Energy Systems Intézet kutatói bemutattak egy módszert nagy hatékonyságú n-típusú szilícium napelemek előállítására új alagútoxid passzivált érintkező (TOPCon) szerkezettel. A kiváló felületi passzivációnak és a hatékony hordozótranszportnak köszönhetően ez az új cellakialakítás magas pontszámot ért el a nyitott áramköri feszültség (Voc), a kitöltési tényező és a hatékonyság tekintetében. Kevesebb, mint egy évtizeddel később a TOPCon a napenergia leghangulatosabb szója. A világ legnagyobb modulgyártói megkezdik a TOPCon cellákkal ellátott PV modulok mennyiségi gyártását. Míg a LONGi Solar nagyot fogad a p-típusú TOPConra, sok más vezető modulgyártó cég – mint például a Jinko Solar, a Jollywood Solar Technology, a JA Solar és a Trina Solar – jelentős beruházásokat hajt végre az n-típusú TOPCon cellás kialakítású modulokba. Ez a kollektív fordulat a piacon elsősorban a p-típusú passzivált emitter és a hátsó érintkező cella (PERC) modulok hatékonysági görbéinek ellaposodásának köszönhető. Bár ezek uralták a piacot az elmúlt években, a gyártók kezdik elérni a p-típusú mono PERC cellatervek fizikai határait. Az n-típusú TOPCon cellákra való átállás lehetővé teszi a modulgyártó cégek számára, hogy tovább növeljék a cella hatékonyságát a laboratóriumban és a tömeggyártásban.
Az N típusú sejtek előnyei
A napelemgyártók régóta felismerték az n-típusú PV cellák potenciális hatékonysági előnyeit. Például a Sanyo az 1980-as években kezdett fejleszteni n-típusú heterojunction technológia (HJT) PV cellákat. Ezenkívül a SunPower nagy tisztaságú n-típusú szilícium alapra építette interdigitated back contact (IBC) PV celláit. A gyártás bonyolultsága miatt az n-típusú HJT és IBC cellákon alapuló, nagy hatékonyságú PV modulok előállítása viszonylag költséges, és továbbra is a piac résrésze marad. Összehasonlításképpen, az n-típusú TOPCon cellák gyártása nagyon hasonlít a PERC eljáráshoz. Ennek eredményeként a gyártók ezeket a következő generációs, nagy hatékonyságú TOPCon modulokat továbbfejlesztett PERC gyártósorokon állíthatják elő.
Bár a mai n-típusú TOPCon modulok wattonkénti gyártása valamivel többe kerül, mint a p-típusú mono PERC modulok, a hatékonyságnövekedés alacsonyabb kiegyenlített energiaköltséget (LCOE) eredményez a nagyszabású terepi telepítéseknél. A legjobb az egészben, hogy a vezető szakértők azt várják, hogy az n-típusú TOPCon profitáljon a felgyorsult tanulási görbéből. Az n-típusú TOPCon sejtek elsődleges anyagi előnye a p-típusú mono PERC sejtekhez képest az alacsonyabb lebomlási sebesség, amely mind a fény által kiváltott degradációra (LID), mind a fény- és megemelkedett hőmérséklet-indukált degradációra (LeTID) szembeni érzékenység csökkenésével jár. További előnyök közé tartozik a magasabb bifacialitási tényező, valamint a jobb teljesítmény gyenge fényviszonyok mellett és magas hőmérsékleten egyaránt.
A korai elfogadás kockázatai
A legtöbb elemző arra számít, hogy az n-típusú TOPCon cellákkal rendelkező modulok gyorsan növelik a piaci részesedést ezen teljesítményelőnyök alapján. A feltörekvő PV cellás technológiák azonban – még azok is, amelyek végül sikeresnek bizonyulnak ezen a területen – mindig több kockázatot hordoznak, mint a kiforrott és bevált technológiák. Amíg a termékeket nem telepítik nagyarányúan, fennáll a lehetőség még feltáratlan leromlási mechanizmusokra. Ma például a független mérnökök és finanszírozók a p-típusú mono PERC PV modulokat stabil és alacsony kockázatú technológiának tartják. Ez az értékelés nem mindig volt konszenzusos vélemény. A mono PERC modulok korai verzióinak stabilitási problémái voltak, különösen a LID és ritka esetekben a LeTID esetében. Ezek a váratlan mono PERC leromlási módok azt a teljesítménykockázatot mutatják be, amellyel az új technológiák korai alkalmazói szembesülnek.
Míg az n-típusú TOPCon PV-sejtek ellenállónak bizonyultak a LID-vel és a LeTID-vel szemben, bizonyos bizonyítékok vannak arra vonatkozóan, hogy hajlamosak az ultraibolya sugárzás által kiváltott degradációra. Az SLAC National Accelerator Laboratory és a National Renewable Energy Laboratory (NREL) kutatói például dokumentálták a fejlett napelem-technológiák elülső és hátsó oldali teljesítményveszteségét a mesterségesen felgyorsított UV-sugárzás tesztelése után. Ezek az adatok nem egyetlen degradációs mechanizmusra utalnak, hanem arra utalnak, hogy a különböző sejttervek különböző útvonalakon bomlanak le.
A terepi teljesítmény kriminalisztikai elemzése
A törvényszéki elemzés egy részletes vizsgálat, amely a PV-rendszer alulteljesítményének kiváltó okát igyekszik megállapítani. Sok esetben az inverter meghibásodása vagy a pontatlan termelési becslések a felelősek a rendszer valós vagy vélt alulteljesítményéért.
Alapállapot értékelés
Az egyik legjobb módja annak, hogy a projektben érdekelt felek csökkentsék a projekt kockázatát, ha egy képzett harmadik felet bízzanak meg a modul állapotfelmérésének elvégzésével a projekt üzembe helyezése során. A kereskedelmi műveletek megkezdése előtt jó minőségű mérések rögzítésével az alapszintű igazságügyi szakértői értékelés rövid és hosszú távú előnyöket biztosít a napelemes energiarendszer élettartama során. Rövid távon az alapszintű üzembe helyezési értékelés javítja a rendszerteljesítmény-becslések pontosságát.
Nappali EL-teszt
Az elektrolumineszcencia (EL) teszt egy speciális kamerarendszert használ a fénykibocsátás dokumentálására, amely akkor következik be, amikor az elektromos áram áthalad a PV cellákon. Az EL-tesztelés nagy múltra tekint vissza a laboratóriumban, ahol a rejtett modulhibák széles körének kimutatására használják. Az EL-tesztelés, miután az ellenőrzött beltéri környezetbe került, egyre gyakoribb a helyszíni törvényszéki vizsgálatokban. A nappali EL-képalkotás két külön előnyt kínál a korábbi megközelítésekhez képest. Először is, EL-tesztelési módszerünk lehetővé teszi a technikusok számára a modulok helyben történő tesztelését, ami felgyorsítja a tesztelési folyamatot és kiküszöböli a modul eltávolítása és kezelése miatti sejtkárosodást. Másodszor, a nappali EL-tesztelés szükségtelenné teszi a modulok sötét éjszakai tesztelését, tovább javítva a biztonságot és a teljesítményt.
A helyszíni EL-tesztek eredményei értékesek a jelentősebb gyártási hibák, a telephelyen kívüli szállítási és szállítási sérülések, a helyszíni anyagkezelési vagy telepítési károk, illetve a súlyos időjárási események, például jégeső, szél vagy hó által okozott károk azonosításában. Ezek az EL-képek lehetővé teszik a projektben érdekelt felek számára, hogy azonosítsák azokat a sejtkárosodásokat, amelyek termikus eltérésekhez, forró pontokhoz és a modul jövőbeli alulteljesítményéhez vezethetnek. Megfelelően dokumentált és jelentett, harmadik féltől származó EL-képek segíthetnek a garanciális és biztosítási igények rendezésében. Ellentétben a légi infravörös (IR) képekkel, amelyek csak a teljesítményproblémák lehetséges helyeit azonosítják, a nappali EL-vizsgálatok felderítik az alulteljesítés kiváltó okait. Ezek az eredmények a projektben érdekelt felek javát szolgálják azáltal, hogy felgyorsítják a probléma megoldását és minimalizálják a termelési veszteségeket.
Prediktív karbantartás
A harmadik féltől származó helyszíni teljesítmény kriminalisztika különösen praktikus, ha robusztus megfigyelési platformmal és prediktív karbantartási protokollokkal párosul. A PV-modulok öregedésével a kihelyezett eszközök fokozottan ki vannak téve az alulteljesítmény kockázatának. A cellák mikrorepedése gyakran nincs hatással a modul teljesítményére, ha a modulok újak, de ez nem feltétlenül így van a rendszerek öregedésével. 5 vagy 10 év terepen eltöltött idő után egyes modulok továbbra is a várt módon működnek, míg mások a felgyorsult leromlástól szenvednek.
A „jó” és a „rossz” modulok megkülönböztetése nem egyszerű dolog, különösen azokban a rendszerekben, amelyeket az Egyesült Államok Kereskedelmi Minisztériuma AD/CVD-irányelvei bevezetése után telepítettek. Azok a nagy projektek, amelyekben úgy tűnik, hogy egyetlen modulszállító van, valójában integrálhatják a tucatnyi különböző gyártótól származó cellák felhasználásával gyártott modulokat. Tekintettel arra, hogy minden anyagjegyzék (BOM) egyedi, mindegyiknek más kockázati profilja van.
A szélsőséges időjárási kockázatok csökkentése
Senki sem érti jobban a napelemek telepítésével kapcsolatos természeti veszélyeket, mint a megújuló energia biztosítási szakértők, mint például a GCube Insurance. A vállalat 2021-es piaci jelentése szerint: „Jeső vagy magas víz: az extrém időjárási és természeti katasztrófák növekvő skálája a megújuló energiaforrásokban” az időjárással kapcsolatos biztosítási kárigények gyakorisága és súlyossága nőtt, ahogy a napenergia-projektek gyakorisága, mérete és mértéke nőtt. földrajzi eloszlás. Tekintettel a napenergia-piac globális gyors növekedésére, a napelemes biztosítási károk arányos növekedése nem teljesen váratlan. A napelemes biztosítási igények kiváltó oka azonban meglepett néhány biztosítási ágazat bennfentesét. Konkrétan, 2015 óta a szélsőséges időjárási eseményekhez kapcsolódó biztosítási károk nagyjából kétszerese a természeti katasztrófákból eredő károk mértékének.
Míg a szélsőséges időjárási események több biztosítási kárt okoznak, mint a természeti katasztrófák, a súlyos időjárási károk kategóriába tartozó biztosítási károk nem elkerülhetetlenek. A projektben érdekelt felek számos szélsőséges időjárási veszteséget megelőzhetnek vagy mérsékelhetnek azáltal, hogy megfelelő körültekintést és előrelátást tanúsítanak a termékválasztás és a rendszertervezés során. Ezen túlmenően, a kockázatcsökkentési szakértők segíthetnek az adózó részvénybefektetőknek és a biztosítótársaságoknak megérteni a súlyos időjárással járó pénzügyi kockázatokat.
Összehasonlító tesztelés
A stratégiai termékválasztás elengedhetetlen első lépés a szélsőséges időjárási veszteségek vezető okainak enyhítésében. A RETC bankképességi és tanúsítványon túli tesztelési eredményei azt mutatják, hogy a különböző PV-modulok, illetve a modulok és az állványok kombinációi mennyire ellenállnak a különböző típusú környezeti igénybevételeknek. Ezek a különbségek kritikus fontosságúak a szélsőséges időjárási kockázatok mérséklése szempontjából.
A megelőzhető szélsőséges időjárási veszélyekre példa a szél, a jégeső és a hó. A kárbejelentések gyakorisága alapján a szélerősségű események a kihelyezett napelemes eszközök biztosítási veszteségének vezető oka. A veszteségek súlyossága alapján egy széles körben nyilvánosságra hozott jégeső Nyugat-Texasban mintegy 400,{1}} napelem-modult károsított meg, ami az eddigi legnagyobb egyedi napenergia-biztosítási kárigényt eredményezte. A hó összességében viszonylag kisebb veszélyt jelent, de bizonyos magassági vagy szélességi fokokon jelentős kockázatot jelent.
Az összehasonlító és gyorsított tesztelés célja, hogy a projektben érdekelt feleket feljogosítsa arra, hogy azonosítsák és meghatározzák a legjobb termékeket és rendszerterveket az adott alkalmazásokhoz és környezetekhez. Azok a modulok, amelyek jól teljesítenek a dinamikus mechanikai terhelési tesztelés során, kiválóan alkalmasak erős szélben történő telepítésre. Azok a modulok, amelyek jól teljesítenek a RETC jégeső tartóssági tesztje (HDT) szekvenciájában, jól alkalmazhatók jégesőre hajlamos régiókban. A mechanikai terhelési tesztekben jól teljesítő modulok a legalkalmasabbak a jéggel és hóval kapcsolatos terhelések ellenálló képességére. Azok a modulok, amelyek ebben a két tesztben nem teljesítenek jól, nem „rossz” termékek, különösen megfelelő alkalmazás esetén. A szél és jégeső ellen edzett modulok gyártási költségei gyakran magasabbak. A kaliforniai Central Valley-ben történő telepítés körülményei, ahol ritkán fordul elő erős szél, jégeső vagy hó, nem feltétlenül indokolják ezeket a többletköltségeket.
Az ellátási lánc kockázatainak mérséklése érdekében a fejlesztők gyakran értékelik és szereznek be különféle PV-modul modelleket és szállítókat. Az extrém időjárási érzékenység a kiválasztott fotovoltaikus modulok portfóliójában eltérő lehet. Ezekre a különbségekre figyelve a fejlesztők szél-, jégeső- vagy hóedzett modulokat irányíthatnak szél-, jégeső- vagy hóveszélyes helyszínekre. Az ilyen típusú szelektív telepítés viszonylag egyszerű és költséghatékony módja a szélsőséges időjárási kockázatok csökkentésének.
Védekező tárolási stratégiák
A helyszín-specifikus feltételekkel szembeni ellenálláson alapuló modulok szűrése és szelektív telepítése után a projektben érdekelt felek időjárás-érzékeny szoftvervezérlési stratégiákat alkalmazhatnak a szélsőséges időjárási kockázatok további csökkentése érdekében a nagy közüzemi alkalmazásokban. Sok nagyméretű fotovoltaikus rendszer integrálja az intelligens vezérlésű egytengelyes nyomkövetőket, amelyek szoftver segítségével követik a napot, miközben elkerülik az önárnyékolást. Ahogy az időjárással kapcsolatos biztosítási károk száma nőtt, az iparág vezető nyomkövető gyártói új szoftvervezérlési válaszokat vezettek be, például a fenyegetés-specifikus védekező raktározási vagy rakománytárolói módokat.
A szélsőséges események és jégesők erősen lokalizált és gyorsan változó jellege miatt a súlyos időjárási riasztások gyakran kevés előzetes figyelmeztetést adnak az üzem üzemeltetőinek. Ezen túlmenően az erős szelet és nagy jégesőt okozó viharok gyakran megszakadnak az elektromos vezetékek és a váltakozó áramú áramkimaradás. Az aktív szoftvervezérlők kezelhetik ezeket a kihívásokat, és hatékony kockázatcsökkentést biztosítanak olyan termékfunkciókkal, mint a helyi vagy távoli kezdeményezés, a gyors válaszidő és a hibamentes akkumulátor-mentés. Fontos figyelembe venni az egybeeső időjárási kockázatokat is.
Noha a biztosítási ágazat régóta támaszkodik a valószínűségi kockázatértékelésre a fenntartható fedezet biztosítása érdekében, a napenergia-projektek kihívása kettős. Először is, korlátozott történelmi adatok állnak rendelkezésre a szélsőséges időjárási kockázatok megértéséhez, különös tekintettel a technológiai változások ütemére és a piac bővülésére. Másodszor, a természeti katasztrófaadatok, amelyekre a biztosítók jellemzően támaszkodnak, nem rögzítik a "besorolatlan" szélsőséges időjárási eseményeket.
Modul minőség
A papíron hasonlónak tűnő termékek a valóságban nagyon eltérően teljesíthetnek. A minőség iránti gyártási elkötelezettség gyakran felelős ezekért a különbségekért. Egyre több nagyobb kapacitású napenergia-projekt megvalósítása a világ különböző pontjain nem veszélytelen. A telephelyspecifikus kockázatok csökkentése megköveteli a termékek és technológiák stratégiai alkalmazását. A terméktervezés és a projektfejlesztés mindenre kiterjedő megközelítése mindig növeli a projektek kockázati profilját. A stratégiai termékdifferenciálás javítja a projektek ellenálló képességét.
A jégeső-álló modulok és rendszertervek csökkentik a projekt kockázatát az olyan jégesőnek kitett régiókban, mint Nyugat-Texas. A dinamikus szélhatásoknak ellenálló termék- és rendszertervek világszerte csökkentik a projektek kockázatát az erős széllel járó helyeken. A nagy statikus mechanikai terhelésnek ellenálló termék- és rendszertervek csökkentik a katasztrofális meghibásodások kockázatát szélsőséges havas helyeken. A korrózióálló termékek meghosszabbítják az élettartamot a tengerparti területeken.
A vizsgálólaboratóriumok auditált és ellenőrzött vizsgálati körülmények között kalibrált és tanúsított berendezéseket használnak. Az ilyen szigorú feltételek mellett rögzített jellemzők a PV-modul teljesítményének megfelelő mértékét jelentik, és értéket jelentenek a projekt több érintettje számára. Míg a szabványos vizsgálati feltételek (STC) paraméterei szerinti gyári tesztelés ideális a modul adattábláján lévő névleges értékek meghatározásához, a gyári tesztek eredményei nem jellemzik a modulok tipikus működési feltételeit. A rendszer teljesítményének valós világban való pontos modellezéséhez elengedhetetlen annak megértése, hogy a modulok hogyan működnek alacsony besugárzási feltételek mellett vagy változó napszögek esetén. Ezenkívül kulcsfontosságú a modul teljesítményének jellemzése olyan tesztkörülmények között, amelyek tükrözik azokat a működési feltételeket, amelyek mellett a PV rendszerek jellemzően optimális energiahozamot produkálnak. Szintén kritikus fontosságú annak megértése, hogy a rövid távú napsugárzás és az ebből eredő leromlás hogyan befolyásolja a terepi PV teljesítményét.
A PV Module Index Report 2022-es kiadása során a RETC 9 különböző gyártót ismert el, és 61 példát mutatott be a gyártás terén elért kiemelkedő eredményekről. A legjobbak közül a legjobbak azonosítása érdekében áttekintette és rangsorolta az adatok általános megoszlását mindhárom területen: minőség, teljesítmény és megbízhatóság. Az Overall Results Matrix hat legjobban teljesítőt emel ki a gyártás terén elért összességében elért magas teljesítmény alapján: JA Solar, JinkoSolar, LONGi Solar, Hanwha Q CELLS, Trina Solar és Yingli Solar.
