Фотоелектричний проект в Іспанії з використанням тонкоплівкових модулів, який був підключений до електричної мережі в 2007 році.
У міру старіння фотоелектричних установок власники і оператори починають переосмислювати стратегію експлуатації своїх активів. І тоді їм доводиться вибирати: проводити профілактични і коригуючи обслуговування цих активів, в залежності від їх електромеханічного стану; або інвестувати в нове обладнання для продовження терміну служби активу, що передбачає деякі проблеми.
У яких же випадках реконструкція виправдана? Реконструкція має сенс якщо:
- існує великий технологічний стрибок між датою підключення до мережі і датою модернізації;
- продуктивність електричної станції знижується через неналежну практику експлуатації і діє тариф на електроенергію або пільговий тариф (FIT);
- відбулося природне старіння станції;
- IPP (незалежний виробник електроенергії) планує уніфікувати свій портфель, що складається з активів, створених в різні періоди і складаються з технологій різної природи.
Сценарій 1. Вихідна технологія застаріла і більше не існує.
Це може в тому випадку, якщо між первинною датою підключення і датою модернізації «стався великий технологічний стрибок». Наприклад, зростання ринків Іспанії або Італії припало на період з 2006 по 2008 рік і з 2009 по 2011 рік. У той час при будівництві фотоелектричних станцій, використовувалися рішення, які сьогодні практично не застосовуються, такі як двохосьові трекери, кристалічні фотоелектричні модулі на 60 осередків (розміром 1650x990 мм), інвертори з гальванічним поділом, тонкоплівковий аморфний кремній або модульна технологія CIGS.
Крім технічних факторів, існують і економічні чинники, які також вплинули на розробку і впровадження фотоелектричних установок. Наприклад, іспанська нормативно-правова база сприяла тому, що фотоелектричні станції були розділені на 100-кіловатні ділянки з окремими трансформаторами і лічильниками; а високий попит на модулі в Італії та Іспанії змусив багатьох установників купувати для однієї станції потужністю в кілька мегават модулі різних виробників і технологій для забезпечення необхідного обсягу. Технічні характеристики фотоелектричних компонентів, доступні в період з 2006 по 2011 рік, а також економічні та нормативні чинники визначали характер перших фотоелектричних станцій. Прогрес в області технологій і політичних заходів привів до того, що ці стратегії практично зникли.
Двохосьові трекери на проекті в Іспанії, завершеному в 2007 році. Сьогодні рідко зустрічається така стратегія монтажу, але вона була поширена в першу хвилю установки фотоелектричних станцій в Південній Європі.
Сценарій 2. Є FIT, але станція працює неефективно.
Оскільки FIT, як правило, гарантує ціну за кіловат-годину, вироблений в заздалегідь визначених межах, недостатня продуктивність є серйозною проблемою для економіки проекту.
Недостатня продуктивність може бути викликана багатьма факторами: неправильною установкою, неякісною продукцією або поєднанням цих двох факторів. До цього можуть приводити:
- ненадійні конструкції двохосьових трекерів;
- трекери, засновані на призмі, а не на астрономічному стеження, що збільшує складність і знос рухомих елементів;
- використання триполюсних кабелів змінного струму для схем постійного струму;
- зниження пропускної здатності кабелю;
- неправильне поводження з модулями на місці з подальшим пошкодженням осередків або скла і задньої фольги;
- «вільні контракти» на проектування, закупівлю і будівництво (EPC), що не контролювалися в процесі будівництва і введення в експлуатацію;
- відсутність системи SCADA, яка дозволяла б адекватно контролювати роботу станції;
- недолік знань про явища деградації, таких як PID;
- відсутність контролю якості при виробництві фотоелектричних модулів.
В Іспанії та Італії на деяких станціях, введених в експлуатацію до 2011 року, нерідко можна побачити трекери які зупинилися або дезорієнтовані, неправильно промарковані модулі, від'єднані діодні коробки, інвертори з поганою синхронізацією мережі або установки, на яких коефіцієнт корисної дії взагалі не контролюються.
Це може бути частково виправдане «поспіхом в процесі установки через щільний графік будівництва і брак модулів, а також через відсутність досвіду роботи в даній сфері». У будь-якому випадку, сьогодні існує безліч фотоелектричних станцій, що працюють значно нижче їх можливої продуктивності, що призводить не тільки до часткової втрати тарифу, а й навіть до повної втрати тарифу за недосягнення мінімального порогу годин роботи, як, наприклад, в Іспанії.
Тепловізійне зображення показує, що осередки в модулі постраждали від потенційної деградації.
Сценарій 3. Станції «наприкінці терміну експлуатації».
«Природне» старіння станції виправдовує її реконструкцію, незалежно від недостатньої продуктивності або дефектів самої конструкції.
Основна увага приділяється модулів і інверторів, оскільки ці компоненти найбільш ретельно вивчені з точки зору терміну їх експлуатації. Через 10-12 років зазвичай потрібна заміна найбільш чутливих компонентів інвертора (в основному IGBT, конденсаторів і фільтрів). У разі ланцюгових інверторів необхідна повна заміна інвертора; а якщо це центральний інвертор, то буде потрібно заміна пошкоджених частин при збереженні більш міцних компонентів, таких як шини, стійки або певні системи захисту. Високі температури і високе співвідношення постійного і змінного струму, безсумнівно, скорочують термін служби інверторів. Отже, в центрально-європейському кліматі тривалість експлуатації станції довше в порівнянні з вологими тропіками.
Що стосується деградації фотоелектричних модулів, то спостерігаються різні тенденції в залежності від використовуваної технології і розташування. Такі відмінності можна побачити на усталених ринках Німеччини або Італії та Іспанії, де розгорнуто найбільше фотоелектричних станцій, що вступили в останню третину терміну експлуатації. Слід зазначити, що фактори навколишнього середовища, які найбільш часто призводять до деградації, - це високі температури і сильний вплив УФ-випромінювання, а також їх комбінація, що чітко простежується на прикладі модулів, встановлених в Італії та Іспанії. Двохосьовий трекери, розташовані на сонячних панелях в цих країнах, піддаються впливу високих температур і сильного УФ-випромінювання щодня через теоретичну перпендикулярность, до якої прагне трекер по відношенню до сонячного випромінювання. Ось чому такі явища, як пожовтіння, корозія збірних шин, вапнування або руйнування кабелів і роз'ємів, часто зустрічаються на станціях в Італії та Іспанії і рідше спостерігаються в Німеччині, де двохосьові трекери використовуються в основному на півдні країни, а умови навколишнього середовища в цілому сприятливі для фотоелектричних компонентів.
Індія.
Індія сьогодні розглядається в якості четвертого ринку. Термін експлуатації фотоелектричних станцій в цій країні налічує близько десяти років. Всі фактори руйнування, описані вище, з'являються в Індії значно раніше через поєднання стресових факторів навколишнього середовища, таких як вологий і жаркий клімат, солоність або сильне УФ-випромінювання. У штатах Раджастан, Гуджарат і Таміл Наду, нерідко можна виявити ознаки прискореного старіння модулів, електричних панелей або інверторів з супутніми проблемами ізоляції, перегрівом через скупчення пилу, корозією проводки або розтріскуванням задній панелі.
Не слід забувати, що гарантії на продукцію, що надаються виробниками модулів «на зорі розвитку фотоелектричних технологій», рідко перевищували п'ять років, а єдині сертифікати, необхідні в 90% випадків, обмежувалися стандартами IEC 61215 та IEC 61730, які, безумовно, необхідні, але недостатні для прогнозування продуктивності модулів після перших років його роботи. Таким чином, низький коефіцієнт корисної дії - по будь-якої причини - є марною тратою тарифу і, отже, втратою прибутку.
Швидкість старіння модулів і інших компонентів залежить від загальної кількості діючих одночасно факторів стресу навколишнього середовища. Поширеність таких факторів - в Південній Італії або в Німеччині, при фіксованому нахилі або двохосьовому стеженні - різниться. На більшість дефектів, пов'язаних зі старінням компонентів, не поширюється гарантія на продукцію після закінчення гарантійного терміну, що особливо було б актуально для модулів, встановлених більш десяти років тому, гарантія на які обмежувалася п'ятьма роками, на відміну від сьогоднішніх 12 років.
Сценарій 4. Уніфікація портфеля.
«Крейдяна» деградація задньої стінки є звичайним явищем для модулів, встановлених в жаркому кліматі, наприклад, як в цьому проекті в Індії.
При такому сценарії модернізація розглядається незалежним виробником електроенергії, які прагнуть уніфікувати портфель, що складається з активів, придбаних в різний час і, отже, створених з використанням різних технологій. Йдеться про портфелі з декількох станцій, кожна з яких має потужність менше 3 МВт. Зазвичай в процесі їх установки використовувалися різні технології:
- малопотужні кристалічні модулі;
- тонкоплівкові модулі, які зараз не використовуються, такі як аморфний кремній або CIGS;
- старі інвертори з низьким ККД;
- двохосьові трекери з призматичним трекингом і т. д.
Такі «колекції активів» складаються зі станцій самих різних розмірів і технологій, що, безсумнівно, ускладнює і збільшує витрати на експлуатацію та технічне обслуговування (O & M) через різні вимог до кожної станції і неможливості єдиного стандартизованого технічного обслуговування, яке було б економічно виправдано через ефект масштабу.
Поєднання одного або декількох сценаріїв, описаних вище, на одній станції зустрічається дуже часто і виправдовує її реконструкцію з точки зору витрат. По-перше, це вигідно за рахунок підвищення ефективності компонентів при прямому впливі на продуктивність (особливо модулів і інверторів); по-друге, можливо усунення дефектів установки, що підвищує електробезпеку і генерацію енергії; по-третє, стає вище ймовірність зниження витрат на ЕіТО за рахунок стандартизації і меншої кількості елементів; і, нарешті, продовжується термін експлуатації станції.