Зміна розмірів і форм-фактору панелей створює нові проблеми для сонячної галузі, вимагаючи коригування, модифікації та повної зміни практики розробки та будівництва проектів.
За останні два роки для реалізації сонячних проектів використовуються 210-міліметрові панелі, які стали явним лідером у галузі інновацій розмірів осередків та витіснили попередній стандарт 156,75 мм, що раніше становить 90% ринку. Номінальна потужність 210-міліметрових панелей перевищує 600 Вт порівняно з панеллю PERC із 60 осередками.
У галузі, орієнтованій на кінцеву вартість, передбачається, що збільшення виробничих потужностей за рахунок масштабу знизить витрати на робочу силу, зношування, а також операційні, управлінські та фінансові витрати на одну одиницю продукції, тобто значно скоротить вартість балансу системи та вирівняну вартість електроенергії. Однак, як з'ясувалося, зміна розміру та форм-фактора панелей вимагає коригування та модифікації існуючих методів розробки та будівництва проектів.
Монтаж та встановлення.
Можливо, найбільші зміни у галузі впливають на трекери. Виробникам доводиться враховувати та коригувати нові розміри, вагу, а також екологічні та експлуатаційні параметри нових домінуючих панелей.
JA Solar представила свої панелі Jumbo потужністю 745-810 Вт на виставці SNEC у 2020 році. Як бачимо, тенденція використання більших форматів міцно вкорінилася.
Думка експертів із двох провідних компаній галузі – Коді Нормана, директора з розробки додатків в Array Technologies; та Ніка Меттісона, менеджера з лінійки продуктів інтелектуального сонячного трекера NEXTracker NX Horizon, допомагає краще зрозуміти проблеми, з якими стикаються виробники трекерів.
"Застосування більших фотоелектричних панелей призводить до більш високих навантажень на опорні компоненти панелі, а також на конструкцію трекера і весь фундамент", - сказав Норман.
У свою чергу збільшення навантаження на трекер призводить до двох проблем: навантаження власної ваги конструкції на весь встановлений ряд і динамічного навантаження при посиленні вітру і впливу інших несприятливих погодних явищ. Вага впливає на трекер, обмежуючи кількість панелей у ряді, які трекер здатний підтримувати.
«З панелями, які значно довші та важчі, можливо, не вдасться досягти 100-метрової довжини ряду», - сказав Норман. Є деякі механічні обмеження на підтримку такої маси вздовж трекера. Обмеження довжини ряду є проблемою для NEXTracker і компанія все ще працює над її вирішенням.
Вітрючність.
Більшість механічних пошкоджень панелей відбувається внаслідок сильного вітру чи снігопаду. Причому чим більша панель, тим більший тиск вітер чи сніг чинить на конструкцію трекера. Цей фактор вимагає додаткового аналізу, який обидві компанії враховують при проектуванні.
Array Technologies заявила, що прагне збільшити довжину, розмір та глибину фундаменту по всьому ряду трекерів.
Панелі самі по собі створюють вітрило, і коли зростає розмір цього вітрила, то зростає і додаткове навантаження.
За словами Нормана, компанія Array вважає, що необхідно збільшити довжину, розмір та глибину фундаменту трекерів, а також використовувати монтажні затискачі більшого розміру та міцнішого матеріалу.
"Панелі в кінці ряду" необхідно кріпити додатково, щоб вони витримували сильніше навантаження.
Компанія NEXTracker, навпаки, не стала додавати компоненти, що витримують статичні та динамічні навантаження. Натомість, за словами Меттісона, компанія віддала перевагу «підсилити» існуюче обладнання, зокрема, рейки.
Обидві компанії приділили значну увагу приводам трекерів - двигунам, за допомогою яких ряди панелей переміщуються за сонцем. Однак, за винятком змін компонування та розташування динамометричних трубок, приводи практично не змінилися.
Настановні деформації.
Процес встановлення практично не змінився. Для встановлення нових і більших панелей, як і раніше, потрібні два фахівці (за винятком, так званих установок «два в портреті» (2P), де панелі та трекери встановлюються вище від поверхні).
«Установка панелі, яка на п'ять квадратних футів більша і на 15 фунтів важча за звичайну панель, досить складне завдання», - сказав Норман. "Особливо, коли вона перебуває над головою співробітника".
Інженер NEXTracker встановлює інтелектуальний сонячний трекер NX Gemini.
Крім встановлення 2P, Норман вважає проблеми, пов'язані з цими змінами, незначними і розглядає їх як процес природного розвитку технології. На його думку, найбільша проблема полягає в тому, що "210-міліметрові панелі занадто швидко стали стандартом".
Норман і Меттісон підкреслили, що їхні компанії співпрацюють із провідними виробниками панелей, тому для компаній Array та NEXTracker «зміна розмірів панелей не стала новиною». Проблема, на їхню думку, полягала в тому, що будь-який новий стандартизований форм-фактор повинен був пройти всебічне тестування перед початком використання, а також випробування на стійкість до екстремальних погодних умов, щоб «підтвердити сумісність трекерів та їх обладнання з новими панелями в кожному конкретному разі використання». За словами Меттісона та Нормана, «обидві компанії добре впоралися з проблемою прискорення цих процесів перевірки».
Маттісон доповнив, що NEXTracker довелося перевірити на відповідність більш ніж 100 панелей із осередками розміром 210 мм.
Стандартизація.
Стандартизація – питання майбутнього. Представники галузі стурбовані зростанням розмірів панелей, що продовжується, оскільки, на їхню думку, існує межа розмірів панелей, тому що «залучення третього монтажника для установки призведе до збільшення витрат на робочу силу і часу установки».
У зв'язку з цим вісім відомих виробників панелей, Risen Energy, Zhonghuan Semiconductor, Tongwei, Trina Solar, Huansheng Photovoltaic, Runyang New Energy Technology, Canadian Solar та Wuxi Shangji Automation, наполягають на стандартизації 210-міліметрових кремнієвих.
"Сьогодні панель потужністю 600 Вт довжиною 2,4 метра і шириною 1,3 метра важить 38 кг, але якщо його вага збільшиться до 40 кг, то вона перетвориться на велике вітрило", - сказав Норман. «У такому разі виникає низка питань: скільки знадобиться металу для рами, щоб воно витримало навантаження, скільки скла і т.д.?»
Наприкінці жовтня Trina Solar повідомила, що Китайська асоціація фотоелектричної промисловості (CPIA) планує встановити стандартні розміри для широкоформатних панелей на основі 210-міліметрової пластини, випущеної компанією Zhonghuan Semiconductor у 2019 році.
Наявність стандартних розмірів має спростити і, отже, здешевити розробку проектів, оскільки «в усій галузі сьогодні спостерігається невизначеність щодо розмірів панелей та їх електричних характеристик».
Меттісон підтримує ідею стандартизації розмірів пластин і панелей, незважаючи на те, що «попередні зусилля зі стандартизації не мали успіху, але для стабілізації ринку необхідний універсальний діапазон розмірів».
"Рік тому це було повсюдно, але зараз, схоже, все зводиться до кількох форм-факторів", - сказав Меттісон.
Обидва фахівці в галузі сонячної енергетики вважають, що принаймні в короткостроковій перспективі інновації в галузі питомої потужності, швидше за все, змістяться у бік підвищення ефективності, оскільки «сектор наближається до максимального розміру панелей, які можуть встановлювати два співробітники».