De zonne-energiesector staat voor diverse uitdagingen, waaronder handelsconflicten, nationaal beleid, netaansluitingsvoorwaarden en meer. Installateurs en eigenaren van zonne-energiecentrales maken zich zorgen over de winstgevendheid van fotovoltaïsche (PV) centrales, fabrikanten van zonne-energieproducten vrezen voor het gebrek aan gunstig beleid en fabrikanten van netinfrastructuur zijn huiverig om aan de technische normen te voldoen. Uiteindelijk draait het om de vraag of de energieproductie van PV-centrales kan voldoen aan de operationele en winstgevendheidseisen en hoe er meer elektriciteit kan worden opgewekt.
Experts uit de sector wijzen erop dat de huidige zonne-energieproductie meerdere uitdagingen met zich meebrengt, zoals realtime weermonitoring, detectie van de belasting voor decentrale en gecentraliseerde energieopwekking, energieopslag, de ontwikkeling van slimme omvormers van de volgende generatie, uitgebreide monitoring en controle van de stroomkwaliteit, en management op het gebied van engineering, ontwerp, exploitatie en onderhoud.
Dit artikel analyseert in het kort de factoren die van invloed zijn op de opwekking van zonne-energie vanuit het perspectief van bouwkwaliteit, optimalisatie van het ontwerp (bijvoorbeeld ideale hellingshoeken) en apparatuur zoals modules en verdeelkasten.
1. Bouwkwaliteit
Sommige installateurs, gedreven door winstbejag, verlagen blindelings de bouwkosten, wat leidt tot kwaliteitsproblemen die een verlies van 3-6% in de energieopwekking kunnen veroorzaken.
Chen Lei, manager van de afdeling Nieuwe Energieopwekking bij het State Grid Smart Research Institute, benadrukte tijdens een forum dat bedrijven verfijnde managementpraktijken moeten hanteren om projectvertragingen te voorkomen, geschikte en gekwalificeerde materialen moeten selecteren om de kwaliteit te waarborgen, en regelmatig onderhoud en toezicht moeten uitvoeren om de goede werking van PV-installaties te garanderen.
Voor de installatie van in gebouwen geïntegreerde PV-systemen moeten een bouwplan en kwaliteitscontroleprocedures worden opgesteld. Ook moeten bijbehorende bouwplannen en veiligheidsmaatregelen worden geformuleerd, waarbij zo nodig haalbaarheidsstudies worden uitgevoerd.
2. Optimalisatieontwerp
Het doel van systeemoptimalisatie is het maximaliseren van de energieopwekking door factoren zoals zonnestraling, lichtreflectie, omgevingstemperatuur, windomstandigheden en de prestaties en interactie van verschillende systeemcomponenten te beoordelen. Een gebrek aan geoptimaliseerd ontwerp in sommige PV-installaties leidt tot een lagere energieopbrengst.
Belangrijke ontwerpoverwegingen zijn onder meer:
Schaduw: Schaduw heeft een aanzienlijke invloed op de systeemefficiëntie, veroorzaakt thermische spanning en verkort de levensduur van de modules. Soorten schaduw zijn onder andere omliggende gebouwen, bomen, zelfschaduw door het PV-systeem en tijdelijke schaduw veroorzaakt door stof.
Oriëntatie en hellingshoek: Het berekenen van de optimale hellingshoek is essentieel, aangezien systemen die op het elektriciteitsnet zijn aangesloten en systemen die niet op het net zijn aangesloten, verschillende ontwerpen vereisen. Voor systemen die op het net zijn aangesloten, moet de hellingshoek de gemiddelde dagelijkse energieopbrengst maximaliseren, terwijl bij systemen die niet op het net zijn aangesloten, prioriteit kan worden gegeven aan de zomer- of winterbelasting.
Bijvoorbeeld in Nanjing:
Netgekoppelde systemen bereiken hun maximale jaarlijkse energieopbrengst bij een hellingshoek van 25°, ongeveer 7° minder dan de lokale breedtegraad.
Off-grid systemen variëren: voor zomerbelastingen is de optimale hellingshoek 7°, ver onder de lokale breedtegraad; voor winterbelastingen is dit 46°, veel hoger dan de lokale breedtegraad; voor evenwichtige belastingen wordt een hellingshoek van 42° aanbevolen.
3. Uitrusting
Belangrijke onderdelen die van invloed zijn op de energieopwekking in fotovoltaïsche installaties zijn onder andere zonnepanelen, verdeelkasten, omvormers en de netinfrastructuur.
Zonnepanelen
Tijdens de moduleselectie en de systeemconstructie kan het optimaliseren van de compatibiliteit en het gebruik van een mix van A- en B-zonnecellen de efficiëntie verbeteren. De modulekwaliteit moet gewaarborgd zijn, waarbij zorgvuldig rekening wordt gehouden met factoren zoals breedtegraad, spectrum, temperatuur, schaduw, locatie en bedrading, die allemaal van invloed zijn op de moduleprestaties.
Omvormers
Omvormers zijn, naast modules, de enige apparatuur die de efficiëntie van de energieopwekking direct kan verbeteren – mogelijk met wel 10%. State Grid adviseert om vóór de installatie simulatie-experimenten uit te voeren en te focussen op kostenreductie door middel van serieproductie in plaats van uitsluitend te streven naar goedkope fabricage.
Netwerkaansluiting
Netaansluiting blijft een grote uitdaging voor Chinese zonne-energiesystemen, die zich nog in een vroeg ontwikkelingsstadium bevinden. Mismatches tussen systeemontwerpen en het elektriciteitsnet, samen met het probleem van volledige netopname, belemmeren de efficiëntie. Experts adviseren om prioriteit te geven aan lokaal energieverbruik om de belasting van het net te verminderen en om infrastructuur zoals laadstations voor elektrische voertuigen te bouwen om de transmissiekosten te verlagen.
Door een alomvattend beheer van de bouwkwaliteit, systeemoptimalisatie en apparatuurselectie kan de fotovoltaïsche industrie de efficiëntie van de energieopwekking verhogen en beter voldoen aan de operationele en winstgevendheidseisen.
