Aurinkoenergia-ala kohtaa useita haasteita, kuten kauppasodat, kansalliset politiikat, verkkoonliitäntöjen ehdot ja paljon muuta. Asentajat ja voimalaitosten omistajat ovat huolissaan aurinkosähkövoimalaitosten kannattavuudesta, aurinkotuotteiden valmistajat ovat huolissaan suotuisten käytäntöjen puutteesta ja verkkoon kytkettyjen laitosten valmistajat ovat huolissaan teknisten standardien täyttämisestä. Ydinkysymys on pohjimmiltaan se, pystyykö aurinkosähkövoimalaitosten teho vastaamaan toiminnallisiin ja kannattavuusvaatimuksiin ja miten sähköä voidaan tuottaa enemmän.
Alan asiantuntijat huomauttavat, että nykyinen aurinkoenergian tuotanto edellyttää useiden kysymysten ratkaisemista, kuten reaaliaikaisen sään seurannan, hajautetun ja keskitetyn sähköntuotannon kuormituksen havaitsemisen, energian varastoinnin, seuraavan sukupolven älykkäiden invertterien kehittämisen, kattavan sähkönlaadun seurannan ja hallinnan sekä suunnittelun, käytön ja kunnossapidon hallinnan.
Tässä artikkelissa analysoidaan lyhyesti aurinkosähkön tuotantoon vaikuttavia tekijöitä rakennuslaadun, optimointisuunnittelun (esim. ihanteelliset kallistuskulmat) ja laitteiden, kuten moduulien ja kytkentärasioiden, näkökulmista.
1. Rakentamisen laatu
Jotkut asentajat voiton ajamina alentavat sokeasti rakennuskustannuksia, mikä johtaa laatuongelmiin, jotka voivat aiheuttaa 3–6 prosentin tappion sähköntuotannossa.
Chen Lei, State Grid Smart Research Instituten New Energy Power Generation -osaston johtaja, korosti foorumissa, että yritysten on omaksuttava hienostuneita johtamiskäytäntöjä projektien viivästysten estämiseksi, valittava asianmukaiset ja pätevät materiaalit laadun varmistamiseksi sekä suoritettava säännöllistä huoltoa ja valvontaa aurinkosähköasemien moitteettoman toiminnan takaamiseksi.
Rakennukseen integroitujen aurinkosähköjärjestelmien asennusta varten tulee laatia rakennusorganisaatiosuunnitelma ja laadunvalvontamenettelyt. Myös vastaavat rakennussuunnitelmat ja turvallisuustoimenpiteet tulee laatia, ja tarvittaessa tulee suorittaa toteutettavuusarviointeja.
2. Optimointisuunnittelu
Järjestelmän optimoinnin tavoitteena on maksimoida sähköntuotanto arvioimalla tekijöitä, kuten auringonsäteily, valon heijastavuus, ympäristön lämpötila, tuuliolosuhteet sekä eri järjestelmäkomponenttien suorituskyky ja vuorovaikutus. Optimointisuunnittelun puute joissakin aurinkosähkövoimaloissa johtaa pienempään tehontuottoon.
Keskeisiä suunnittelunäkökohtia ovat:
Varjostus: Varjostus vaikuttaa merkittävästi järjestelmän tehokkuuteen, aiheuttaa lämpörasitusta ja lyhentää moduulien käyttöikää. Varjostuksen tyyppejä ovat ympäröivät rakennukset, puut, aurinkosähköjärjestelmän itsensä aiheuttama varjostus ja pölyn aiheuttama tilapäinen varjostus.
Suuntaus ja kallistuskulma: Optimaalisen kallistuskulman laskeminen on olennaista, koska verkkoon kytketyt tai verkon ulkopuoliset järjestelmät vaativat erilaisia ratkaisuja. Verkkoon kytketyissä järjestelmissä kallistuskulman tulisi maksimoida vuosittainen keskimääräinen päivittäinen tehontuotto, kun taas verkon ulkopuoliset järjestelmät voivat priorisoida kesä- tai talvikuormia.
Esimerkiksi Nanjingissa:
Verkkoon kytketyt järjestelmät saavuttavat suurimman vuosittaisen tehon 25 asteen kallistuskulmalla, joka on noin 7 astetta pienempi kuin paikallinen leveysaste.
Verkosta riippumattomat järjestelmät vaihtelevat: kesäkuormille optimaalinen kallistuskulma on 7°, paljon paikallista leveysastetta alhaisempi; talvikuormille se on 46°, paljon paikallista leveysastetta korkeampi; tasapainotetuille kuormille suositellaan 42°:n kallistuskulmaa.
3. Laitteet
Aurinkovoimaloiden sähköntuotantoon vaikuttavia keskeisiä laitteita ovat aurinkopaneelit, yhdistelmäkeskukset, invertterit ja verkkoinfrastruktuuri.
Aurinkopaneelit
Moduulien valinnan ja järjestelmän rakentamisen aikana yhteensopivuuden optimointi ja A- ja B-luokan aurinkokennojen yhdistelmän käyttö voi parantaa hyötysuhdetta. Moduulien laatu on varmistettava ottamalla huolellisesti huomioon tekijät, kuten leveysaste, spektri, lämpötila, varjostus, sijainti ja johdotusolosuhteet, jotka kaikki vaikuttavat moduulin suorituskykyyn.
Invertterit
Invertterit ovat moduulien lisäksi ainoat laitteet, jotka voivat suoraan parantaa sähköntuotannon hyötysuhdetta – mahdollisesti jopa 10 %. Ennen asennusta State Grid suosittelee simulaatiokokeiden suorittamista ja kustannusten vähentämiseen keskittymistä erätuotannon avulla pelkän edullisten valmistuskustannusten tavoittelun sijaan.
Verkkoyhteys
Verkkoon kytkeytyminen on edelleen merkittävä haaste Kiinan aurinkosähköjärjestelmille, jotka ovat vielä kehitysvaiheessa. Järjestelmäsuunnittelun ja verkon väliset epäsuhtaumat sekä täyden verkon absorbanssin ongelmat haittaavat tehokkuutta. Asiantuntijat ehdottavat paikallisen sähkönkulutuksen priorisointia verkon kuormituksen vähentämiseksi ja infrastruktuurin, kuten sähköautojen latausasemien, rakentamista siirtokustannusten alentamiseksi.
Kokonaisvaltaisen rakentamisen laadun hallinnan, järjestelmän optimoinnin ja laitevalinnan avulla aurinkosähköteollisuus voi parantaa sähköntuotannon tehokkuutta ja täyttää paremmin operatiiviset ja kannattavuusvaatimukset.
