Η αυξανόμενη ευαισθητοποίηση σχετικά με την κλιματική αλλαγή και τους κινδύνους της έχει μειώσει σημαντικά τον αριθμό των νέων μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από άνθρακα ή φυσικό αέριο που κατασκευάζονται. Ο παγκόσμιος κλάδος φωτοβολταϊκών αναπτύσσεται με ολοένα και ταχύτερο ρυθμό. Οι κυβερνήσεις θέτουν φιλόδοξους στόχους για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και ευνοϊκά κίνητρα για την επίτευξη των εθνικών μηδενικών εκπομπών. Ωστόσο, η εγγυημένη τιμή πώλησης ηλεκτρικής ενέργειας (FiT) μειώνεται, καθώς αυτό φαίνεται να αποτελεί την απάντηση διαφόρων κυβερνήσεων στη μείωση του κόστους των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Δεδομένης της χαμηλότερης FiT, οι εταιρείες ανάπτυξης φωτοβολταϊκών συστημάτων ανησυχούν ολοένα και περισσότερο για το LCOE. Η υψηλή διείσδυση των φωτοβολταϊκών πάρκων δημιουργεί επίσης προκλήσεις για τη σταθερότητα του δικτύου λόγω της διαλείπουσας φύσης της ηλιακής ακτινοβολίας.

Δεδομένων των συνεχών αλλαγών ως προς τις τεχνολογίες, τις τιμές και τις πολιτικές, αυτό το άρθρο θα παρουσιάσει τρία τυπικά έργα που υποδηλώνουν τρεις εξελισσόμενες περιόδους του φωτοβολταϊκού τομέα και θα προσφέρει πληροφορίες για την πρόβλεψη της βιομηχανίας.

Μεγιστοποίηση της παραγωγής ενέργειας χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η σταθερότητα του δικτύου

Εικ. 1 Καμπύλη ισχύος ενός φωτοβολταϊκού πάρκου 100 MW σε τρεις ημέρες

Στο παραπάνω Σχ. 1 φαίνεται η καμπύλη παραγωγής ενέργειας ενός σταθμού 100 MW για τρεις ημέρες. Ο σταθμός έχει σχεδιαστεί με λόγο DC/AC 1. Η ισχύς εξόδου του πλησιάζει το 100% το μεσημέρι, ενώ τον υπόλοιπο χρόνο δεν αξιοποιείται πλήρως. Ιδιαίτερα, η παραγωγή ενέργειας παρουσιάζει έντονες διακυμάνσεις λόγω των καιρικών συνθηκών.

Η απόδοση της επένδυσης (ROI) θα μειωθεί λόγω της χαμηλής αξιοποίησης του εξοπλισμού AC, όπως οι μετατροπείς και οι μετασχηματιστές, εξαιτίας της σύντομης διάρκειας πλήρους φορτίου, η οποία αυξάνει άμεσα το LCOE του σταθμού.

Η διακύμανση της παραγωγής ισχύος είναι σημαντική, γεγονός που καθιστά δυσκολότερη τη διασφάλιση της ακρίβειας της πρόβλεψης παραγωγής ισχύος των φωτοβολταϊκών και του προγράμματος λειτουργίας και κατανομής του δικτύου. Οι ιδιοκτήτες των έργων είναι πιθανό να τιμωρηθούν λόγω ανακριβών προβλέψεων ισχύος.

Αύξηση του λόγου DC/AC για βελτιστοποιημένο LCOE

Σχ. 2 Καμπύλη ισχύος ενός φωτοβολταϊκού σταθμού 200MW σε τρεις ημέρες

Στο παραπάνω σχήμα 2 φαίνεται η καμπύλη παραγωγής ενέργειας ενός σταθμού ισχύος 200MW για τρεις ημέρες. Δεδομένου λόγου DC/AC 1.42 και του συστήματος ιχνηλάτησης, ο αντιστροφέας μπορεί να λειτουργεί σε πλήρη ισχύ από τις 8 π.μ. έως τις 5 μ.μ. Σε ένα τέτοιο σενάριο, η καμπύλη τείνει να είναι τετραγωνικό κύμα, ακόμη κι αν η ηλιακή ακτινοβολία παρουσιάζει διακυμάνσεις, πράγμα που σημαίνει ότι η ισχύς εξόδου του αντιστροφέα παρέχεται με μικρές αλλαγές και, ως αποτέλεσμα, η παραγωγή ενέργειας του σταθμού είναι πιο σταθερή.

Το LCOE βελτιστοποιείται με την αυξημένη απόδοση, παρότι υπάρχει περικοπή ηλιακής ενέργειας, γεγονός που καθιστά το έργο πιο κερδοφόρο. Επιπλέον, η καμπύλη παραγωγής ενέργειας, η οποία δεν παρουσιάζει πλέον διακυμάνσεις, εμφανίζει πιο ομαλή και πιο ελεγχόμενη ισχύ εξόδου, βελτιώνοντας σημαντικά τη σταθερότητα του δικτύου. Αξιοσημείωτο είναι ότι ο αντιστροφέας της Sungrow είναι εξοπλισμένος με λειτουργία άεργης ισχύος χωρίς υπερβολικό εξοπλισμό, επιτρέποντας βελτιωμένη σταθερότητα του ηλεκτρικού συστήματος, μειωμένες απώλειες ενέργειας και συμμόρφωση με τα πιο απαιτητικά τοπικά πρότυπα ποιότητας ισχύος και τους κώδικες δικτύου, εξοικονομώντας σε μεγάλο βαθμό επενδυτικό κόστος.

Λύσεις solar-plus-storage για 24 ώρες συνεχούς παροχής ισχύος

Σχ. 3 Καμπύλη ισχύος ενός έργου ηλιακής ενέργειας με αποθήκευση σε 3 ημέρες

Το Σχ. 3 απεικονίζει την καμπύλη παραγωγής ενέργειας ενός έργου ηλιακής ενέργειας με αποθήκευση για τρεις ημέρες. Η μονάδα υιοθετεί έναν εντυπωσιακό λόγο DC/AC 7 και ένα σύστημα συζευγμένο σε DC, διασφαλίζοντας 24 ώρες συνεχούς παραγωγής ισχύος, γεγονός που αντιμετωπίζει πλήρως τα ζητήματα περικοπής της παραγωγής Φ/Β και των διακυμάνσεων της ισχύος εξόδου, εξασφαλίζοντας μέγιστη απόδοση και αξιοπιστία του δικτύου.

Σχ. 4 Πορεία ανάπτυξης των Φ/Β

Οι παραπάνω τρεις καμπύλες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας υποδηλώνουν τρεις περιόδους παραγωγής ηλιακής ενέργειας, που εξελίσσονται από τη μεγιστοποίηση της παραγωγής χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η σταθερότητα του δικτύου, στην αύξηση του λόγου DC/AC για βελτιστοποιημένο LCOE, έως την παραγωγή συνεχούς ισχύος 24 ωρών με τη χρήση λύσεων ηλιακής ενέργειας συν αποθήκευσης.

Οι προκλήσεις εξακολουθούν να υπάρχουν σε ορισμένες αγορές, καθώς η αβεβαιότητα σχετικά με τις μελλοντικές επενδυτικές πολιτικές και ο αυξανόμενος ανταγωνισμός από άλλες εναλλακτικές πηγές καυσίμων, οι υποδομές και οι διοικητικές διαδικασίες πρέπει να αντιμετωπιστούν ώστε να αξιοποιηθεί πλήρως το περιφερειακό δυναμικό της ηλιακής ενέργειας. Οι περισσότερες χώρες βρίσκονται στη δεύτερη φάση, ενώ βλέπουμε ένα τεράστιο κύμα φωτοβολταϊκών σταθμών να κατευθύνεται προς την τρίτη φάση, δεδομένης της ταρίφας απορρόφησης, της κρατικής στήριξης και των επενδύσεων σε ολόκληρη την αλυσίδα αξίας, καθώς και της ολοένα αυξανόμενης ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας.

Προφανώς, οι λύσεις ηλιακής ενέργειας με αποθήκευση για 24 ώρες συνεχούς παροχής ισχύος όχι μόνο προσφέρουν στους ενδιαφερόμενους σημαντική απόδοση επένδυσης, αλλά καθιστούν επίσης την ανανεώσιμη ενέργεια διαθέσιμη μέρα και νύχτα, γεγονός που διευκολύνει το άλμα στην ανάπτυξη της ηλιακής ενέργειας και οδηγεί σε ένα βιώσιμο και ευημερούν μέλλον.