Dziesięć lat temu standardowy moduł miał na tabliczce znamionowej moc znamionową od 250 W do 280 W. Obecnie produkty głównego nurtu trafiające do zakładów-na skalę użyteczności publicznej mają moc od 600 W do 700 W. Większość ludzi w pierwszej kolejności zastanawia się nad wydajnością ogniw kredytowych, ale wydajność wyjaśnia tylko niewielką część zmiany. Prawdziwa odpowiedź kryje się w strukturze kosztów systemu.
 

Moc wyjściowa modułu sprowadza się do dość prostego równania:

Moc=Obszar-odbioru światła × Wydajność konwersji × 1000 W/m² (standardowe natężenie promieniowania)

W ciągu ostatnich piętnastu lat efektywność konwersji wzrosła z około 15% do obecnych 22% w przypadku PERC, 23–24% w przypadku TOPCon i 24–25%+ w przypadku BC i HJT. To poprawa o około 60% i naprawdę imponująca, ale nie oznaczająca 2,5-krotnego skoku z 280 W do 700 W.

Reszta pochodziła z okolicy. Długość krawędzi płytki została zmieniona ze 156,75 mm na 166 mm, 182 mm i 210 mm (formaty M6, M10 i G12, do których odnosi się branża), a liczba ogniw wzrosła z 60 do 72, a następnie-połowicznie wycięto układy 144, 132 i inne. Powierzchnia modułu wzrosła z około 1,6 m² do ponad 3 m².

Więc dokładny sposób ująć to jest tak:zwiększa się powierzchnia panelu, poprawia się wydajność, a tabliczka znamionowa po prostu informuje o efekcie jednego i drugiego.

Warto podkreślić jedną kwestię, ponieważ jest ona tak często mylona:wyższa moc nie oznacza wyższej wydajności.Moduł o mocy 700 W i moduł o mocy 450 W mogą generować mniej więcej taką samą energię na metr kwadratowy. Ten pierwszy jest po prostu większy.

 

Czynnikiem decydującym jest uśredniony koszt energii elektrycznej (LCOE) - całkowitych wydatków w całym okresie życia podzielony przez całkowitą wyprodukowaną energię.

Redukcja kosztów fotowoltaiki była przedmiotem dyskusji na temat samego modułu. Jednak wraz ze spadkiem cen modułów udział modułów w początkowych nakładach inwestycyjnych zakładu spadł z ponad połowy do około 40% lub mniej. Pozostała część to BOS (równowaga systemu): regały, fundamenty, okablowanie prądu stałego, skrzynki połączeniowe, falowniki, grunt, drogi dojazdowe, prace instalacyjne i sprzęt dźwigowy. Znacząca część tych kosztów tocena nie jest za wat, ale za jednostkę i metr kwadratowy.
 

Taka jest podstawowa logika dużych modułów. Weźmy elektrownię o mocy 100 MW:

Co w praktyce oznacza wyeliminowanie blisko 80 000 modułów? 80 000 mniej podniesień i rozmieszczeń, 160 000 mniej śrub mocujących, 80 000 mniej operacji okablowania i proporcjonalna redukcja płatwi i zacisków. Wszystko to to koszty pracy i materiałów eksploatacyjnych, które maleją liniowo.
 

Duże moduły charakteryzują się także wyższym prądem roboczym (produkty w formacie 210- mogą osiągać prądy zwarciowe w zakresie 18 A) i napięciem systemowym 1500 V, dzięki czemu każdy ciąg ma większą pojemność. Mniej ciągów oznacza krótsze przebiegi kabli prądu stałego, mniej jednostek łączących i mniej wejść MPPT falownika. Powszechnie przyjęte w branży szacunki dotyczące przejścia z klasy 540 W do klasy 700 W wskazują, że BOS zaoszczędzi kilka centów na wat, co przekłada się na zmniejszenie całkowitych nakładów inwestycyjnych systemu o 1–3%. W przypadku projektu użyteczności publicznej wymagającego setek milionów inwestycji taka marża stanowi prawdziwą dźwignię konkurencyjności w przetargu.
 

Produkcja cieszy się tą samą dywidendą. To, ile płytek przetwarza linia na godzinę, zależy w dużej mierze od czasu pracy sprzętu, a nie od wielkości płytek. Zmiana ze 182 mm na 210 mm zwiększa ilość watów wytwarzanych na godzinę na tym samym sprzęcie o około 30%, więc amortyzacja, powierzchnia fabryki, robocizna i opakowanie spadają w przeliczeniu na-wat. To jest bezpośredni powód, dla którego po 2019 r. wyścig rozmiarów stał się-gorący.

 

Skaluj wszystko proporcjonalnie, a niemal natychmiast trafisz na ścianę inżynieryjną. Duże formaty działają tylko dzięki całemu pakietowi wspierających zmian projektowych:

Bieżący problem-do kwadratu.Podwój powierzchnię płytki, a prąd wyjściowy z grubsza się podwoi, ale straty rezystancyjne skalują się z kwadratem prądu -, więc strata wzrasta czterokrotnie. Dlatego w dużych modułach trzeba było zastosować ogniwa-nacięte w połowie (a nawet{3}}nacięte na trzecie-, konstrukcje z wieloma-szynami zbiorczymi (MBB, przejście z 5 szyn zbiorczych do 12 lub więcej) i prostokątne płytki (182×210, 210R i podobne), aby przywrócić prąd na ogniwo-do akceptowalnego zakresu. Bez tych środków powiększenie formatu spowodowałoby pogorszenie, a nie poprawę wydajności.
 

Obciążenie mechaniczne.Momenty zginające od obciążenia wiatrem i śniegiem rosną nieliniowo-w miarę rozpiętości. W miarę zwiększania się powierzchni należy przeprojektować-przekrój ramy, pogrubić szkło lub zmienić je na podwójne 2,0 mm i zmienić położenie-otworów montażowych-, w przeciwnym razie nadmierne ugięcie w środku spowoduje mikropęknięcia komórek. Wiele sporów dotyczących jakości wokół wczesnych produktów-wielkoformatowych ma właśnie to podłoże.
 

Kompatybilność interfejsu.Jeśli prąd modułu przekracza limit wejściowy MPPT falownika lub napięcie w obwodzie-rozwarcia łańcucha osiągnie pułap 1500 V, przewaga kosztowa dużego modułu przepadnie. Dlatego plany działania w zakresie formatu muszą podążać za producentami falowników i trackerów. Trackery są szczególnie wrażliwe: większe moduły przenoszą obciążenia skrętne-wywołane wiatrem, dlatego sztywność skrętna i konstrukcja tłumienia muszą dotrzymać kroku.
 

Twarde granice logistyki i pracy.Gdy długość modułu zbliża się do 2,4 m i przekracza 30 kg, ręczne przenoszenie osiąga granice i konieczne stają się mechaniczne pomoce montażowe. Tymczasem ograniczenia fizyczne, takie jak wewnętrzne wymiary kontenera i ograniczenia szerokości dróg, skutecznie wyznaczają linię, której format nie może przekroczyć - jeśli rozmiar nie mieści się skutecznie w standardowym kontenerze, koszt transportu na wat wzrasta.
 

Poskładaj to wszystko w całość i obraz będzie jasny:krańcowa korzyść ze zwiększania rozmiaru maleje, podczas gdy koszt krańcowy - załadunek, logistyka, instalacja, ryzyko mikropęknięć - rośnie.Miejsce, w którym te dwie krzywe się przecinają, mniej więcej wyjaśnia, dlaczego branża osiadła w pobliżu formatu 210 i mocy około 700 W. Tak zwana-debata „182 kontra 210” nigdy nie dotyczyła tego, który jest większy; chodziło o to, co lepiej pasuje do całego ekosystemu technologii ogniw, falowników, regałów i kontenerów transportowych.
 

Logika skali-użytkowej traci większość swojej siły na dachu budynku mieszkalnego, a miejscami ulega odwróceniu. Systemy mieszkaniowe mają inną strukturę kosztów i różne ograniczenia: ograniczoną powierzchnię dachu, nieregularne kształty, ręczny montaż i żywotność ponad dwudziestu lat. Moduł stanowi mniejszy udział w całkowitych inwestycjach niż w zakładzie użyteczności publicznej, natomiast robocizna i-wsparcie posprzedażowe stanowią większy udział.

Zalety dużych paneli w budynkach mieszkalnych

Mniej jednostek oznacza mniej godzin pracy i mniej punktów połączeń.System o mocy 8 kW potrzebuje 20 modułów o mocy 400 W, ale tylko 16 o mocy 500 W. Cztery moduły mniej oznaczają 8 mniej par łączących MC4, 8 mniej zestawów zacisków-i-śrub oraz kilka metrów mniej kabla prądu stałego. Na rynkach-o wysokich kosztach pracy- Europie, Ameryce Północnej i Australii - oszczędności często przekraczają różnicę w cenie samych modułów. A ponieważ złącza MC4 są uznanym punktem-awarii o wysokiej częstotliwości i głównym źródłem zwarć i pożarów łuku prądu stałego w systemach mieszkaniowych, zmniejszenie liczby połączeń jest samo w sobie wzrostem niezawodności.

Większa wydajność, gdy przestrzeń na dachu jest ograniczona.Gdzie obowiązującą powierzchnią użytkową jest - jednospadowy dach miejskiego domu szeregowego, na przykład - wyższe waty na metr kwadratowy oznaczają większą moc zainstalowaną i wyższy współczynnik-zużycia własnego z tego samego dachu. Ale żeby być precyzyjnym: tutaj liczy się W/m² (efektywność modułu), a nie wartość znamionowa. Fizycznie duży panel o zwykłej wydajności nie ma przewagi nad mniejszym, bardziej wydajnym panelem na ograniczonym dachu.

Czystsze prace konstrukcyjne i prowadzenie kabli.Mniej jednostek oznacza prostszy układ, schludniejsze przebiegi szyn i przewodów, bardziej stałą jakość instalacji i łatwiejszą lokalizację usterek podczas późniejszego serwisowania.

Formaty głównego nurtu mają najpłynniejszy łańcuch dostaw.Największe-wielkości sprzedaży charakteryzują się najniższymi cenami, najszerszym asortymentem kanałów, najlepszymi terminami realizacji i największą przestrzenią negocjacyjną. Ten punkt pojawia się poniżej w zupełnie innej formie.

Koszty dużych paneli w budynkach mieszkalnych

Większa szczegółowość układu i więcej zmarnowanych krawędzi.Dachy mieszkalne wyposażone są w kominy, świetliki, lukarny, kominy wentylacyjne, ścieżki dostępu, kalenice i skrzyżowania bioder. Im większy moduł, tym trudniej znaleźć miejsce pomiędzy tymi przeszkodami. Częstym skutkiem jest to, że przejście na większe panele faktycznie zmniejsza całkowitą pojemność, jaką może pomieścić dach. Strata jest szczególnie wyraźna w przypadku dachów wielospadowych-w Europie oraz skomplikowanych dachów wiejskich w Chinach.
 

Straty zacienione są wzmacniane.Cień rzucany przez słup energetyczny lub drzewo w zimowe popołudnie kosztuje więcej energii bezwzględnej, gdy pada na duży panel niż na mały. Diody obejściowe zazwyczaj dzielą moduł na trzy strefy, a im większe są te strefy, tym większy obszar jest zaciągany przez zacienione komórki.
 

Wyższe ryzyko obsługi i instalacji.Przenoszenie panelu o długości 2,3 m i masie ponad 30 kg po drabinie na dach pokryty dachówką o nachyleniu 30-stopni, w obecności dwóch osób pracujących przy wietrze, wiąże się z zasadniczo innym profilem ryzyka niż praca naziemna. Wielu instalatorów sprzeciwia się dużym panelom właśnie z tego mało efektownego powodu.
 

Zmieniony rozkład obciążeń konstrukcyjnych.Na starszych dachach nośność płatwi, punkty podparcia płytek i przejścia hydroizolacji projektowano w oparciu o stałe rozstawy mniejszych modułów. Duże panele przesuwają zarówno położenie obciążeń, jak i rozpiętości między nimi, co nie zawsze jest przyjazne dla istniejącej zabudowy. Czasem potrzebne jest wzmocnienie i znika kolejna część oszczędności.
 

Elektronika-na poziomie modułu może wymagać modernizacji.Optymalizatory mocy i mikroinwertery mają ograniczenia mocy wejściowej i prądu. Jeśli prąd modułu je przekracza, wymagany jest droższy model, co kompensuje oszczędności instalacyjne. Należy to od początku uwzględnić w kalkulacji wyboru.
 

Dostępność-części zamiennych: prawdziwy problem-terminowy.Jest to czynnik, który najłatwiej przeoczyć w budynkach mieszkalnych, a który najtrudniej naprawić po fakcie.
 

System mieszkaniowy projektuje się na dwadzieścia-lat pracy, ale formaty modułów zmieniają się co trzy do pięciu. Starszy format z 60-ogniwami- (około 1,65 m, 300–350 W) jest obecnie w dużej mierze wycofany z produkcji, a wcześniejsza generacja 250 W całkowicie zniknęła. Jeśli w systemie zainstalowanym w 2016 roku dzisiaj zabraknie modułu, znalezienie oryginalnego modelu o tych samych wymiarach, takich samych parametrach napięciowych i prądowych jest w praktyce bardzo trudne.
 

Kaskada konsekwencji:

Niedopasowanie wymiarowe.Obecne produkty są na ogół dłuższe i szersze. Nie będą pasować do istniejących rozstawów szyn i pozycji zacisków, więc albo modyfikujesz regał, albo żyjesz ze stałą szczeliną.
 

Niedopasowanie elektryczne.Mieszanie modułów o różnych napięciach-obwodu otwartego i prądach roboczych w tym samym ciągu oznacza, że ​​najsłabszy z nich wstrzymuje cały ciąg, a rzeczywiste straty mogą znacznie przekroczyć moc wyjściową pojedynczego uszkodzonego panelu. Unikanie tego oznacza, że ​​zastąpienie całego ciągu znaków - jednego uszkodzonego modułu staje się wydatkiem na poziomie- ciągu znaków.
 

Uszkodzony łańcuch gwarancyjny.Jeżeli pierwotny producent wycofał się z rynku lub zaprzestał produkcji modelu, gwarancje mocy i zobowiązania dotyczące wymiany często nie mają praktycznej drogi do dotrzymania.
 

Części używane-nie są wiarygodne.Pozostają zwykle wyciągnięte moduły lub-końcowe-produkty o nieznanym pochodzeniu, stanie degradacji i stanie mikropęknięć -, które niekoniecznie są tanie.
 

Zatem instynkt „wybierania mniejszych paneli dla łatwiejszego układu” wymaga rabatu zastosowanego wzdłuż osi czasu:świadomy wybór-zmarginalizowanego dzisiaj małego formatu powoduje-problem z częściami zamiennymi przez następną dekadę lub więcej prac konserwacyjnych.Nie jest to jednak argument, że większe jest lepsze, ponieważ największe i najnowsze specyfikacje podlegają tak samo szybkiemu rotacji i niekoniecznie są-dłuższe niż specyfikacje głównego nurtu.
 

Naprawdę rozważnym wyborem jestformat głównego nurtu z największą obecnie wielkością dostaw, wciąż w produkcji i dostarczany przez wielu producentów- nie jest żadną skrajnością w spektrum rozmiarów. Do zastosowań mieszkaniowych ten zakres obejmuje obecnie 54-ogniwa / 108 produktów półogniwowych: o długości około 1,7 do 1,9 m i mocy znamionowej 420–470 W. Korzyścią jest nie tylko przyjazny układ, ale także prawdopodobieństwo, że odpowiedni zamiennik, zarówno pod względem kształtu, jak i parametrów, będzie nadal można kupić za wiele lat.
 

Jeżeli warunki na to pozwalają, dwie decyzje na etapie projektowania znacząco zmniejszają późniejsze ryzyko:

Określ moduł elektroniki mocy-(optymalizatory lub mikroinwertery), dzięki czemu każdy panel działa niezależnie, a późniejsze mieszanie modułów o różnych parametrach nie pociąga za sobą całego ciągu.

Zachowaj jeden lub dwa moduły z tej samej partii produkcyjnej jako części zamienneprzy przekazaniu. Koszt jest niewielki i jest to prawie jedyny sposób, aby zagwarantować podobną-za-wymianę po dwudziestu latach.

Cztery rzeczy liczą się bardziej niż ocena z tabliczki znamionowej:

Waty na metr kwadratowy(efektywność modułu) - określa, jaką pojemność może pomieścić ograniczony dach.

Jak wymiary fizyczne pasują do przeszkód na dachu- określa osiągnięty rzeczywisty współczynnik pokrycia.

Waga i możliwość instalacji- określa bezpieczeństwo witryny i wycenę robocizny.

Czy format jest obecnie w głównym nurcie produkcji u stabilnych dostawców- określa, czy system będzie nadal możliwy do naprawy za dwadzieścia lat.

Panel o mocy 450 W, który marnuje 15% dachu, przegrywa z panelem o mocy 420 W, który pokrywa go całkowicie. Panel o atrakcyjnych specyfikacjach, który wycofuje się z produkcji za trzy lata i nie pozostawia źródła części zamiennych, może przegrać z obydwoma w ciągu całego okresu eksploatacji systemu.
 

Zamknięcie

Panele słoneczne stają się coraz większe, ponieważ jest to podręcznikowy przypadekoptymalizacja na poziomie systemu-zastępująca optymalizację komponentu-na poziomie systemu.Sterownikiem nie są rekordy wydajności ustanowione w laboratoriach, ale nieistotne szczegóły: śruby regałowe, przebiegi kabli, godziny pracy dźwigu i wewnętrzna ściana kontenera transportowego.

I właśnie dlatego, że jest to odpowiedź na poziomie-systemu, ma jasne granice zastosowania:na otwartej przestrzeni pustyni większy ma rację; na dachu z kominami i świetlikami, odpowiednie dopasowanie jest właściwe.