Ozaveščenost o podnebnih spremembah in njihovih tveganjih se je močno povečala, kar je bistveno zmanjšalo število novih elektrarn na premog ali zemeljski plin, ki se gradijo. Globalni sektor fotonapetostnih sistemov raste z vse hitrejšim tempom. Vlade postavljajo ambiciozne cilje na področju obnovljivih virov energije in ugodne spodbude za doseganje nacionalne ničelne neto emisije. Vendar pa se odkupna tarifa (FiT) znižuje, saj se zdi, da je to odziv različnih vlad na падец stroškov fotonapetostnih sistemov. Glede na nižjo FiT so razvijalci sončnih fotonapetostnih sistemov vedno bolj zaskrbljeni zaradi LCOE. Visoka prodornost fotonapetostnih elektrarn prav tako zaradi občasne narave sončnega sevanja prinaša izzive za stabilnost omrežja.

Glede na nenehne spremembe v smislu tehnologij, cen in politik bo ta članek navedel tri tipične projekte, ki ponazarjajo tri razvojna obdobja fotonapetostnega sektorja, ter ponudil vpoglede v napovedi razvoja industrije.

Povečevanje proizvodnje električne energije brez upoštevanja stabilnosti omrežja

Slika 1: Krivulja moči 100MW fotonapetostne elektrarne v treh dneh

Zgornja slika 1 prikazuje krivuljo proizvodnje električne energije 100 MW elektrarne za tri dni. Elektrarna je zasnovana z razmerjem DC/AC 1. Njena izhodna moč je opoldne blizu 100 %, medtem ko preostali čas ni v celoti izkoriščena. Zlasti proizvodnja električne energije zaradi vremenskih razmer močno niha.

Donosnost naložbe (ROI) bo zmanjšana zaradi nizke izkoriščenosti opreme za izmenični tok, kot so razsmerniki in transformatorji, ki jo povzroča kratko trajanje polne obremenitve, kar neposredno povečuje LCOE elektrarne.

Izhodna moč močno niha, kar otežuje zagotavljanje natančnosti napovedi izhodne moči PV in načrtovanja obratovanja ter razporejanja v omrežju. Lastnike projekta lahko zaradi netočnih napovedi moči doletijo kazni.

Povečanje razmerja DC/AC za optimiziran LCOE

Slika 2: Krivulja moči fotonapetostne elektrarne z močjo 200 MW v treh dneh

Zgoraj slika 2 prikazuje krivuljo proizvodnje električne energije 200 MW elektrarne za tri dni. Glede na razmerje DC/AC 1,42 in sistem sledenja lahko razsmernik deluje s polno močjo od 8.00 do 17.00. V takem primeru je krivulja podobna pravokotnemu valu, tudi če sončno obsevanje niha, kar pomeni, da se izhodna moč razsmernika oddaja z manjšimi spremembami, posledično pa je proizvodnja električne energije v elektrarni bolj stabilna.

Strošek proizvedene električne energije (LCOE) je optimiziran z večjim izkoristkom, čeprav obstaja omejevanje proizvodnje sončne energije, zaradi česar je projekt bolj donosen. Poleg tega krivulja proizvodnje, ki ni več nihajoča, kaže bolj gladek in bolj razporejljiv izhod moči, kar bistveno izboljšuje stabilnost omrežja. Zlasti razsmernik podjetja Sungrow je opremljen s funkcijo jalove moči brez dodatne opreme, kar omogoča boljšo stabilnost elektroenergetskega sistema, manjše izgube energije ter skladnost z najzahtevnejšimi lokalnimi standardi kakovosti električne energije in omrežnimi kodeksi, kar pomembno zmanjšuje naložbe.

Rešitve sončne energije in shranjevanja za 24 ur neprekinjene oskrbe z energijo

Slika 3 Krivulja moči projekta sonce-plus-shranjevanje v treh dneh

Slika 3 prikazuje krivuljo proizvodnje električne energije projekta sončne energije s shranjevanjem za tri dni. Elektrarna uporablja izrazito razmerje DC/AC 7 in sistem s sklopitvijo na enosmerni tok, kar zagotavlja 24 ur neprekinjene proizvodnje električne energije ter popolnoma odpravlja težave z omejevanjem proizvodnje iz fotonapetostnih sistemov in nihanji izhodne moči, s čimer zagotavlja največji izplen in zanesljivost omrežja.

Slika 4: Pot razvoja fotonapetostne tehnologije

Zgornje tri krivulje proizvodnje električne energije ponazarjajo tri obdobja proizvodnje fotovoltaične električne energije, ki se razvijajo od maksimiranja proizvodnje brez upoštevanja stabilnosti omrežja, prek povečevanja razmerja DC/AC za optimiziran LCOE, do 24-urne neprekinjene proizvodnje energije z uporabo rešitev sončne energije s shranjevanjem.

Izzivi so še vedno prisotni na nekaterih trgih, saj je negotovost glede prihodnjih naložbenih politik in vse večja konkurenca drugih alternativnih virov goriva, infrastrukture in upravnih postopkov, ki jih je treba obravnavati, da bi v celoti izkoristili regionalni potencial sončne energije. Večina držav je v drugi fazi, medtem ko opažamo množičen val fotonapetostnih elektrarn, ki se usmerja v tretjo fazo, zaradi tarif za odkup električne energije, vladne podpore in naložb v celotni vrednostni verigi ter vse večjega povpraševanja po električni energiji.

Videti je, da rešitve sončne energije z hranjenjem energije za 24 ur neprekinjenega napajanja ne prinašajo le znatnega ROI za deležnike, temveč omogočajo tudi dostop do obnovljive energije podnevi in ponoči, kar pospešuje širšo uvedbo sončne energije ter spodbuja trajnostno in uspešno prihodnost.