Η αυξανόμενη ευαισθητοποίηση σχετικά με την κλιματική αλλαγή και τους κινδύνους της έχει μειώσει σημαντικά τον αριθμό νέων εργοστασίων ηλεκτροπαραγωγής από άνθρακα ή φυσικό αέριο. Ο παγκόσμιος τομέας PV αναπτύσσεται με ολοένα και ταχύτερο ρυθμό. Οι κυβερνήσεις θέτουν φιλόδοξους στόχους για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και ευνοϊκά κίνητρα για να ικανοποιήσουν την εθνική μηδενική εκπομπή. Ωστόσο, το feed-in tariff (FiT) μειώνεται καθώς φαίνεται να είναι η απάντηση διαφόρων κυβερνήσεων στην πτώση του κόστους του συστήματος PV. Δεδομένου του χαμηλότερου FiT, οι προγραμματιστές συστημάτων ηλιακής ενέργειας PV ανησυχούν όλο και περισσότερο για το LCOE. Η υψηλή διείσδυση των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων φέρνει επίσης προκλήσεις στη σταθερότητα του δικτύου λόγω της διαλείπουσας φύσης της ηλιακής ακτινοβολίας.
Δεδομένων των συνεχών αλλαγών όσον αφορά τις τεχνολογίες, τις τιμές και τις πολιτικές, αυτό το άρθρο θα αναφέρει τρία χαρακτηριστικά έργα που υποδηλώνουν τρεις εξελισσόμενες περιόδους του τομέα PV και φέρνει πληροφορίες για την πρόβλεψη της βιομηχανίας.
Μεγιστοποίηση της παραγωγής ενέργειας χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η σταθερότητα του δικτύου
Εικ. 1 Καμπύλη ισχύος ενός φωτοβολταϊκού εργοστασίου 100MW σε τρεις ημέρες
Το παραπάνω εικ.1 δείχνει την καμπύλη παραγωγής ενέργειας ενός εργοστασίου 100MW για τρεις ημέρες. Το εργοστάσιο σχεδιάστηκε με αναλογία DC/AC 1. Η παραγωγή του ισχύος είναι κοντά στο 100% το μεσημέρι ενώ δεν χρησιμοποιείται πλήρως για την υπόλοιπη ώρα. Ειδικότερα, η παραγωγή ενέργειας διακυμαίνεται δραματικά λόγω των καιρικών συνθηκών.
Η απόδοση της επένδυσης (ROI) θα μειωθεί λόγω της χαμηλής χρήσης εξοπλισμού AC, όπως αντιστροφείς και μετασχηματιστές, που προκαλείται από τη σύντομη διάρκεια πλήρους φορτίου, η οποία αυξάνει άμεσα το LCOE του εργοστασίου.
Η παραγωγή ισχύος κυμαίνεται σημαντικά, κάτι που κάνει πιο δύσκολη τη διασφάλιση της ακρίβειας της πρόβλεψης παραγωγής ισχύος PV και του προγράμματος λειτουργίας και αποστολής του δικτύου. Οι ιδιοκτήτες του έργου είναι πιθανό να τιμωρηθούν λόγω ανακριβών προβλέψεων ισχύος.
Αύξηση του λόγου DC/AC για βελτιστοποιημένο LCOE
Εικ. 2 Καμπύλη ισχύος ενός φωτοβολταϊκού σταθμού 200MW σε τρεις ημέρες
Πάνω από το σχήμα 2 φαίνεται η καμπύλη παραγωγής ενέργειας μιας μονάδας 200MW για τρεις ημέρες. Δεδομένου ενός λόγου DC/AC 1.42 και του συστήματος παρακολούθησης, ο μετατροπέας 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 και αν η ηλιακή ακτινοβολία διακυμαίνεται, πράγμα που σημαίνει ότι η εξερχόμενη ισχύς του μετατροπέα παραδίδεται με μικρές αλλαγές, και ως αποτέλεσμα, η παραγωγή ενέργειας της μονάδας είναι πιο σταθερή.
Το LCOE βελτιστοποιείται με αυξημένη απόδοση, αν και υπάρχει περικοπή ηλιακής ενέργειας, που κάνει το έργο πιο κερδοφόρο. Επιπλέον, η καμπύλη παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που δεν κυμαίνεται πλέον δείχνει μια πιο ομαλή και περισσότερο προγραμματιζόμενη παραγωγή ισχύος, βελτιώνοντας σημαντικά τη σταθερότητα του δικτύου. Σημαντικά, ο μετατροπέας από την Sungrow είναι εξοπλισμένος με λειτουργία άεργου ισχύος χωρίς υπερβολικό εξοπλισμό, επιτρέποντας βελτιωμένη σταθερότητα του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, μειωμένες ενεργειακές απώλειες και συμμόρφωση με τους πιο απαιτητικούς τοπικούς προτύπους ποιότητας ισχύος και κώδικες δικτύου, εξοικονομώντας επενδύσεις σε μεγάλη κλίμακα.
Λύσεις ηλιακής ενέργειας συν αποθήκευσης προς 24 ώρες συνεχούς παραγωγής ενέργειας
Εικ. 3 Καμπύλη ισχύος ενός έργου ηλιακής ενέργειας συν αποθήκευσης σε τρεις ημέρες
Το Σχ. 3 απεικονίζει την καμπύλη παραγωγής ενέργειας ενός έργου ηλιακής ενέργειας με αποθήκευση για τρεις ημέρες. Το εργοστάσιο υιοθετεί ένα εντυπωσιακό λόγο DC/AC 7 και ένα σύστημα συζευγμένο DC, εγγυώμενο 24 ώρες συνεχούς παραγωγής ενέργειας, που αντιμετωπίζει πλήρως ζητήματα αποκοπής PV και διακυμάνσεων ισχύος εξόδου, διασφαλίζοντας τη μέγιστη απόδοση και την αξιοπιστία του δικτύου.
Εικ. 4 Διαδρομή Ανάπτυξης Φ/Β
Οι παραπάνω τρεις καμπύλες παραγωγής ενέργειας υποδηλώνουν τρεις περιόδους παραγωγής ηλιακής ενέργειας, εξελισσόμενες από τη μεγιστοποίηση της παραγωγής ενέργειας χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η σταθερότητα του δικτύου, την αύξηση της αναλογίας DC/AC για ένα βελτιστοποιημένο LCOE, έως 24 ώρες συνεχούς απόδοσης ισχύος χρησιμοποιώντας λύσεις ηλιακής ενέργειας συν αποθήκευσης.
Οι προκλήσεις εξακολουθούν να υπάρχουν σε ορισμένες αγορές, λόγω της αβεβαιότητας για τις μελλοντικές επενδυτικές πολιτικές και του αυξανόμενου ανταγωνισμού από άλλες εναλλακτικές πηγές καυσίμων, υποδομών και διοικητικών διαδικασιών που πρέπει να αντιμετωπιστούν για να αξιοποιηθεί πλήρως το περιφερειακό δυναμικό ηλιακής ενέργειας. Οι περισσότερες χώρες βρίσκονται στη δεύτερη περίοδο, ενώ βλέπουμε ένα τεράστιο κύμο φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων να κατευθύνεται προς την τρίτη περίοδο, δεδομένων των τιμών feed-in tariff, της κυβερνητικής υποστήριξης και των επενδύσεων σε όλη την αλυσίδα αξίας, καθώς και της διευρυνόμενης ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας.
Προφανώς, οι λύσεις ηλιακής ενέργειας συν αποθήκευσης για 24 ώρες συνεχούς ισχύος δεν προσφέρουν μόνο οφέλη σε ενδιαφερόμενους με σημαντική απόδοση επένδυσης, αλλά κάνουν επίσης την ανανεώσιμη ενέργεια προσβάσιμη μέρα και νύχτα, γεγονός που διευκολύνει το άλμα της ανάπτυξης ηλιακής ενέργειας και οδηγεί σε ένα βιώσιμο και ευημερούς μέλλον.
