Industrija solarne energije suočava se s raznim izazovima, uključujući trgovinske ratove, nacionalne politike, uvjete priključenja na mrežu i drugo. Instalateri i vlasnici postrojenja zabrinuti su zbog profitabilnosti fotonaponskih (FN) elektrana, proizvođači solarnih proizvoda zabrinuti su zbog nedostatka povoljnih politika, a proizvođači mrežnih postrojenja zabrinuti su zbog ispunjavanja tehničkih standarda. U konačnici, ključno pitanje leži u tome može li izlazna snaga FN stanica zadovoljiti operativne i profitabilne zahtjeve te kako generirati više električne energije.
Stručnjaci iz industrije ističu da trenutna proizvodnja solarne energije zahtijeva rješavanje više problema, kao što su praćenje vremena u stvarnom vremenu, detekcija opterećenja za distribuiranu i centraliziranu proizvodnju energije, skladištenje energije, razvoj pametnih invertera sljedeće generacije, sveobuhvatno praćenje i kontrola kvalitete energije, kao i upravljanje u inženjerstvu, projektiranju, radu i održavanju.
Ovaj članak ukratko analizira čimbenike koji utječu na proizvodnju fotonaponske energije s gledišta kvalitete konstrukcije, optimizacije dizajna (npr. idealnih kutova nagiba) i opreme poput modula i kombinirajućih kutija.
1. Kvaliteta gradnje
Neki instalateri, vođeni profitom, slijepo smanjuju troškove gradnje, što rezultira problemima s kvalitetom koji mogu uzrokovati gubitak od 3 do 6 % u proizvodnji energije.
Chen Lei, voditelj Odjela za novu proizvodnju energije u Državnom istraživačkom institutu za pametne mreže, istaknuo je na forumu da tvrtke moraju usvojiti profinjene prakse upravljanja kako bi spriječile kašnjenja u projektima, odabrati odgovarajuće i kvalificirane materijale kako bi osigurale kvalitetu te provoditi redovito održavanje i nadzor kako bi jamčile pravilno funkcioniranje fotonaponskih stanica.
Za ugradnju fotonaponskih sustava integriranih u zgradu, treba pripremiti plan organizacije gradnje i postupke kontrole kvalitete. Također treba formulirati odgovarajuće građevinske sheme i sigurnosne mjere, a po potrebi provesti procjene izvedivosti.
2. Optimizacijski dizajn
Cilj optimizacije sustava je maksimizirati proizvodnju energije procjenom čimbenika kao što su sunčevo zračenje, reflektivna moć svjetlosti, temperatura okoline, uvjeti vjetra te performanse i interakcija različitih komponenti sustava. Nedostatak optimizacijskog dizajna u nekim fotonaponskim elektranama dovodi do smanjene izlazne snage.
Ključna razmatranja dizajna uključuju:
Zasjenjivanje: Zasjenjivanje značajno utječe na učinkovitost sustava, izaziva toplinsko naprezanje i smanjuje vijek trajanja modula. Vrste zasjenjivanja uključuju okolne zgrade, drveće, samozasjenjivanje od samog fotonaponskog sustava i privremeno zasjenjivanje uzrokovano prašinom.
Orijentacija i kut nagiba: Izračun optimalnog kuta nagiba ključan je, jer sustavi spojeni na mrežu ili izvan mreže zahtijevaju različite dizajne. Za sustave spojene na mrežu, kut nagiba trebao bi maksimizirati prosječnu godišnju dnevnu izlaznu snagu, dok sustavi izvan mreže mogu dati prioritet ljetnim ili zimskim opterećenjima.
Na primjer, u Nanjingu:
Sustavi spojeni na mrežu postižu maksimalnu godišnju proizvodnju energije pri kutu nagiba od 25°, što je oko 7° manje od lokalne geografske širine.
Sustavi izvan mreže razlikuju se: za ljetna opterećenja optimalni kut nagiba je 7°, daleko ispod lokalne geografske širine; za zimska opterećenja je 46°, znatno više od lokalne geografske širine; za uravnotežena opterećenja preporučuje se kut nagiba od 42°.
3. Oprema
Ključna oprema koja utječe na proizvodnju energije u fotonaponskim elektranama uključuje solarne module, kombinirajuće kutije, pretvarače i mrežnu infrastrukturu.
Solarni moduli
Tijekom odabira modula i konstrukcije sustava, optimizacija kompatibilnosti i korištenje kombinacije solarnih ćelija klase A i klase B može poboljšati učinkovitost. Kvaliteta modula mora se osigurati, uz pažljivo razmatranje čimbenika kao što su geografska širina, spektar, temperatura, zasjenjenje, lokacija i uvjeti ožičenja, koji svi utječu na performanse modula.
Inverteri
Inverteri su jedina oprema, osim modula, koja može izravno poboljšati učinkovitost proizvodnje energije - potencijalno i do 10%. Prije instalacije, State Grid preporučuje provođenje simulacijskih eksperimenata i fokusiranje na smanjenje troškova kroz serijsku proizvodnju, a ne isključivo na težnju za jeftinom proizvodnjom.
Priključak na mrežu
Priključak na mrežu i dalje je značajan izazov za kineske solarne energetske sustave, koji su još uvijek u ranim fazama razvoja. Neusklađenost između dizajna sustava i mreže, zajedno s problemom potpune apsorpcije mreže, ometa učinkovitost. Stručnjaci predlažu davanje prioriteta lokalnoj potrošnji energije kako bi se smanjilo opterećenje mreže i izgradnja infrastrukture poput stanica za punjenje električnih vozila kako bi se smanjili troškovi prijenosa.
Sveobuhvatnim upravljanjem kvalitetom gradnje, optimizacijom sustava i odabirom opreme, fotonaponska industrija može poboljšati učinkovitost proizvodnje energije i bolje zadovoljiti operativne i profitabilne zahtjeve.
