תעשיית האנרגיה הסולארית מתמודדת עם אתגרים שונים, כולל מלחמות סחר, מדיניות לאומית, תנאי חיבור לרשת ועוד. מתקינים ובעלי מפעלים מודאגים לגבי רווחיותן של תחנות כוח פוטו-וולטאיות (PV), יצרני מוצרים סולאריים מודאגים מהיעדר מדיניות נוחה, ויצרני מתקני רשת חוששים מעמידה בתקנים טכניים. בסופו של דבר, השאלה המרכזית טמונה בשאלה האם תפוקת החשמל של תחנות פוטו-וולטאיות יכולה לעמוד בדרישות התפעול והרווחיות וכיצד לייצר יותר חשמל.
מומחים בתעשייה מציינים כי ייצור אנרגיה סולארית כיום דורש התייחסות למספר נושאים, כגון ניטור מזג אוויר בזמן אמת, זיהוי עומס לייצור חשמל מבוזר ומרכזי, אחסון אנרגיה, פיתוח ממירים חכמים מהדור הבא, ניטור ובקרה מקיפים של איכות החשמל, כמו גם ניהול בהנדסה, תכנון, תפעול ותחזוקה.
מאמר זה מנתח בקצרה גורמים המשפיעים על ייצור חשמל פוטו-וולטאית מנקודות מבט של איכות הבנייה, אופטימיזציה של תכנון (למשל, זוויות הטיה אידיאליות) וציוד כגון מודולים וקופסאות קומבינציה.
1. איכות הבנייה
חלק מהמתקינים, המונעים על ידי רווח, מפחיתים באופן עיוור את עלויות הבנייה, וכתוצאה מכך בעיות איכות שעלולות לגרום לאובדן של 3-6% בייצור החשמל.
צ'ן ליי, מנהל חטיבת ייצור החשמל החדש באנרגיה במכון המחקר החכם של סטייט גרייד, הדגיש בפורום כי חברות חייבות לאמץ שיטות ניהול מעודנות כדי למנוע עיכובים בפרויקטים, לבחור חומרים מתאימים ומאושרים כדי להבטיח איכות, ולבצע תחזוקה ופיקוח שוטפים כדי להבטיח את תפקודן התקין של תחנות פוטו-וולטאיות.
לצורך התקנת מערכות פוטו-וולטאיות משולבות בבניין, יש להכין תוכנית ארגון לבנייה ונהלי בקרת איכות. יש גם לגבש תוכניות בנייה ואמצעי בטיחות תואמים, ולבצע הערכות היתכנות במידת הצורך.
2. עיצוב אופטימיזציה
מטרת אופטימיזציית המערכת היא למקסם את ייצור החשמל על ידי הערכת גורמים כגון קרינת השמש, החזרת האור, טמפרטורת הסביבה, תנאי הרוח, והביצועים והאינטראקציה של רכיבי המערכת השונים. חוסר תכנון אופטימיזציה בחלק מתחנות הפוטו-וולטאיות מוביל לירידה בתפוקת החשמל.
שיקולי עיצוב מרכזיים כוללים:
הצללה: הצללה משפיעה באופן משמעותי על יעילות המערכת, גורמת לעקה תרמית ומקטינה את תוחלת החיים של המודולים. סוגי ההצללה כוללים מבנים מסביב, עצים, הצללה עצמית ממערכת הפוטו-וולטאית עצמה והצללה זמנית הנגרמת מאבק.
כיוון וזווית הטיה: חישוב זווית ההטיה האופטימלית הוא חיוני, מכיוון שמערכות המחוברות לרשת החשמל או מערכות שאינן מחוברות לרשת החשמל דורשות עיצובים שונים. עבור מערכות המחוברות לרשת החשמל, זווית ההטיה צריכה למקסם את תפוקת החשמל היומית הממוצעת השנתית, בעוד שמערכות שאינן מחוברות לרשת החשמל עשויות לתעדף עומסי קיץ או חורף.
לדוגמה, בנאנג'ינג:
מערכות המחוברות לרשת החשמל משיגות תפוקת חשמל שנתית מקסימלית בזווית הטיה של 25°, כ-7° פחות מקו הרוחב המקומי.
מערכות מחוץ לרשת החשמל משתנות: עבור עומסי קיץ, זווית ההטיה האופטימלית היא 7°, הרבה מתחת לקו הרוחב המקומי; עבור עומסי חורף, היא 46°, גבוהה בהרבה מקו הרוחב המקומי; עבור עומסים מאוזנים, מומלצת זווית הטיה של 42°.
3. ציוד
ציוד מפתח המשפיע על ייצור חשמל בתחנות פוטו-וולטאיות כולל מודולים סולאריים, קופסאות קומבינציה, ממירים ותשתית רשת חשמל.
מודולים סולאריים
במהלך בחירת המודולים ובניית המערכת, אופטימיזציה של תאימות ושימוש בשילוב של תאים סולאריים מסוג A ו-B יכולים לשפר את היעילות. יש להבטיח את איכות המודולים, תוך התחשבות מדוקדקת בגורמים כגון קו רוחב, ספקטרום, טמפרטורה, הצללה, מיקום ותנאי חיווט, שכולם משפיעים על ביצועי המודולים.
ממירים
ממירים הם הציוד היחיד, מלבד מודולים, שיכול לשפר ישירות את יעילות ייצור החשמל - פוטנציאלית של עד 10%. לפני ההתקנה, State Grid ממליצה לבצע ניסויי סימולציה ולהתמקד בהפחתת עלויות באמצעות ייצור בכמות אצווה במקום לעסוק אך ורק בייצור בעלות נמוכה.
חיבור לרשת
חיבור לרשת החשמל נותר אתגר משמעותי עבור מערכות האנרגיה הסולארית של סין, שעדיין נמצאות בשלבי פיתוח מוקדמים. חוסר התאמה בין תכנון המערכות לרשת החשמל, יחד עם סוגיית ספיגת החשמל המלאה, פוגעים ביעילות. מומחים מציעים לתעדף את צריכת החשמל המקומית כדי להפחית את העומס על הרשת ולבנות תשתיות כגון תחנות טעינה לרכבים חשמליים כדי להפחית את עלויות ההולכה.
באמצעות ניהול מקיף של איכות הבנייה, אופטימיזציה של המערכות ובחירת הציוד, תעשיית הפוטו-וולטאית יכולה לשפר את יעילות ייצור החשמל ולעמוד טוב יותר בדרישות התפעול והרווחיות.
