המודעות הגוברת בנוגע לשינויי האקלים וסיכוניו הפחיתה באופן משמעותי את כמות תחנות הכוח החדשות של פחם או גז טבעי שנבנות. מגזר ה-PV הגלובלי גדל בקצב מהיר יותר ויותר. ממשלות מציבות יעדים שאפתניים לאנרגיה מתחדשת ותמריצים חיוביים כדי לעמוד ביעדי פליטת אפס פחמן נטו לאומיים. עם זאת, תעריף ההזנה (FiT) הולך ויורד כנראה בתגובה של ממשלות שונות לירידה בעלות מערכת ה-PV. עם תעריף FiT נמוך יותר, מפתחי מערכות PV סולאריים הופכים לדואגים יותר ויותר לגבי LCOE. החדירה הגבוהה של מפעלי PV מביאה גם אתגרים ליציבות הרשת בשל האופי הבלתי רציף של קרינת השמש.

בהינתן שינויים מתמידים במונחי טכנולוגיות, מחירים ומדיניות, מאמר זה יצטט שלושה פרויקטים טיפוסיים המרמזים על שלושה תקופות מתפתחות של מגזר PV ויביא תובנות לתחזית התעשייה.

מקסום ייצור חשמל ללא התחשבות ביציבות הרשת

איור 1: עקומת הספק של מתקן פוטו-וולטאי של 100MW במשך שלושה ימים

איור 1 למעלה מראה את עקום ייצור החשמל של תחנת כוח של 100MW למשך שלושה ימים. התחנה מתוכננת עם יחס DC/AC של 1. תפוקת הכוח שלה קרובה ל-100% בצהריים בעוד שלא נעשה בה שימוש מלא בשאר הזמן. במיוחד, ייצור החשמל משתנה בצורה דרמטית בשל תנאי מזג האוויר.

תשואת ההשקעה (ROI) תופחת בשל ניצול נמוך של ציוד AC, כמו ממירים וטרנספורמטורים, הנגרם על ידי משך הזמן הקצר בעומס מלא שמגדיל ישירות את ה-LCOE של המתקן.

הפלט החשמלי משתנה באופן משמעותי, מה שמקשה על הבטחת הדיוק של חיזוי פלט הכוח הפוטו-וולטאי ותפעול הרשת ולוח הזמנים של השליחה. בעלי הפרויקט עלולים להיענש עקב חיזוי כוח לא מדויק.

הגדלת יחס DC/AC למיטוב LCOE

איור 2 עקומת כוח של מפעל PV של 200MW בשלושה ימים

למעלה באיור 2 מוצגת עקומת ייצור החשמל של מפעל חשמל בהספק של 200 מגה-וואט במשך שלושה ימים. בהינתן היחס DC/AC של 1.42 והמערכת המעקב, הממיר יכול לפעול בהספק מלא מ-8 בבוקר עד 5 בערב. בתרחיש כזה, העקומה נוטה להיות גל מרובע, גם אם קרינת השמש משתנה, מה שאומר שההספק המוצא של הממיר נמסר עם שינויים קטנים, וכתוצאה מכך, ייצור החשמל של המפעל יציב יותר.

ה-LCOE משופר עם עלייה בתפוקה, למרות שקיימת הפחתה באנרגיה סולארית, מה שהופך את הפרויקט ליותר רווחי. בנוסף, עקומת ייצור החשמל שאינה משתנה עוד מראה תפוקת חשמל חלקה יותר וניתנת לשליטה, משפרת משמעותית את היציבות של הרשת. במיוחד, הממיר מסונגרו מצויד בפונקציית הספק ריאקטיבי ללא ציוד עודף, המאפשר שיפור ביציבות מערכת החשמל, הפחתת אובדן אנרגיה ותואם לתקני איכות חשמל מקומיים וקודי רשת תובעניים ביותר, חוסך השקעה בקנה מידה גדול.

פתרונות שמש-פלוס-אחסון לקראת 24 שעות של תפוקת חשמל רציפה

איור 3 עקומת הכוח של פרויקט סולארי עם אחסון בשלושה ימים

איור 3 מציג את עקומת ייצור החשמל של פרויקט סולארי עם אחסון למשך שלושה ימים. המפעל מאמץ יחס DC/AC מרשים של 7 ומערכת מצומדת DC, המבטיחה תפוקת חשמל רציפה למשך 24 שעות, שמתמודדת לחלוטין עם בעיות של צמצום PV ותנודות בהספק הפלט, ומבטיחה תפוקה מקסימלית ואמינות הרשת.

איור 4 מסלול פיתוח PV

שלושת עקומות יצור החשמל שלמעלה מרמזות על שלוש תקופות של יצור חשמל סולארי, המתפתחות ממקסום יצור החשמל ללא התחשבות ביציבות הרשת, הגדלת יחס DC/AC ל-LCOE מותאם, ל-24 שעות של יצור חשמל רציף באמצעות פתרונות סולאריים עם אחסון.

אתגרים עדיין קיימים בשווקים מסוימים, כמו אי ודאות לגבי מדיניות השקעות עתידית ותחרות גוברת ממקורות דלק חלופיים אחרים, תשתיות ותהליכים מנהליים שצריכים להיענות כדי לנצל במלואו את הפוטנציאל הסולארי האזורי. מרבית המדינות נמצאות בתקופה השנייה, בעוד שאנו רואים גל עצום של מתקני PV הפונים לתקופה השלישית בהתחשב בתעריפי הזנה, תמיכה ממשלתית והשקעה לאורך שרשרת הערך, כמו גם ביקוש חשמל מתפשט.

לכאורה, פתרונות אנרגיה סולארית יחד עם אחסון ל-24 שעות של אספקת חשמל רציפה מביאים לא רק יתרונות לבעלי העניין עם תשואה על השקעה משמעותית, אלא גם מאפשרים גישה לאנרגיה מתחדשת ביום ובלילה, מה שמסייע לקפיצה בפריסת האנרגיה הסולארית ומוביל לעתיד בר-קיימא ומשגשג.