Il fine settimana diceva: moduli più grandi sì, ma migliori ...?
Ora è una tendenza consolidata. Dopo il passaggio a wafer di dimensioni maggiori avvenuto nel 2019, quest'anno praticamente tutti i più grandi produttori fotovoltaici hanno introdotto nuovi moduli di dimensioni superiori al segno dei 2 metri e con potenze superiori a 500 W, in alcuni casi come fino a 800 W. Poiché questi moduli iniziano a uscire dalle linee di produzione in quantità maggiori, è fondamentale esaminare le sfide e le opportunità che portano alla progettazione del sistema, all'installazione e al funzionamento a lungo termine.
JA Solar ha esposto i suoi moduli Jumbo 745-810 W alla fiera SNEC ad agosto. Dai moduli in esposizione era chiaro che la tendenza per i formati più grandi è ormai ben consolidata.
Immagine: JA Solar
Dalla rivista pv 11/2020
Per i produttori di moduli Tier-1, il passaggio a formati più grandi ha evidenti vantaggi in termini di struttura dei costi: con l'adattamento delle apparecchiature, possono produrre un modulo da 600 W nello stesso tempo necessario per produrne uno da 400 W, aumentando efficacemente la loro capacità produttiva. La mossa può anche servire ad aumentare la quota di mercato, lasciando indietro i produttori più piccoli che non hanno la liquidità iniziale per adattare le apparecchiature alla lavorazione di wafer più grandi, poiché non sono in grado di eguagliare le potenze nominali.
Mentre questi enormi salti nella potenza nominale sembrano impressionanti sulla carta, si dice spesso che dietro di loro c'è poca innovazione, solo un aumento delle dimensioni. C'è del vero in questo: senza l'aumento delle dimensioni, vedremmo aumenti nella gamma di decine di watt, piuttosto che centinaia. Ma è stata la precedente innovazione delle celle tagliate a metà che ha davvero reso possibile tutto questo. Molto duro lavoro è stato anche dedicato a nuove strategie di interconnessione, nonché sforzi per ridurre il divario tra le celle per aumentare ulteriormente la superficie attiva.
Per i produttori che hanno investito in enormi capacità di produzione per celle e moduli PERC, potrebbero esserci poche altre opzioni aperte, poiché nuovi modi per aumentare l'efficienza diventano più difficili da trovare e le nuove tecnologie delle celle iniziano ad avvicinarsi al PERC in termini di costo per watt . E poiché questo passaggio a formati più grandi promette di aumentare la resa energetica e ridurre il LCOE a livello di progetto, si può affermare che è prezioso quanto qualsiasi altra innovazione.
Promesse, preoccupazioni
I produttori di questi moduli promettono che non si tratta solo di un'ottimizzazione dei costi. Nel corso di quest'anno, il lancio di nuovi moduli che incorporano celle da 182 mm o 210 mm è stato accompagnato da un gran clamore e promette che il cambiamento ridurrà i costi in altre parti della progettazione del sistema e, in definitiva, porterà a un costo dell'elettricità più basso livellato a livello di progetto .
Il primo tra questi è l'affermazione che moduli più potenti ridurranno i costi per il tracker o il racking. Con il modulo nel giusto orientamento, il sistema di scaffalature deve solo essere allungato leggermente per ospitare più moduli e più watt per pila.
Un'altra affermazione comune alla maggior parte dei nuovi moduli di grande formato è che la combinazione di celle tagliate, interconnessione multibusbar e design dei moduli "gemelli" riduce la tensione del modulo, consentendo ancora una volta ai progettisti di sistema di adattare più capacità di energia nella stessa quantità di spazio.
"La bassa tensione a circuito aperto e il coefficiente di temperatura del nostro modulo Tiger possono aumentare il numero di moduli a livello di stringa", spiega Roberto Murgioni, responsabile del servizio tecnico per l'Europa di JinkoSolar. "E se la capacità lato CC del progetto è nota, il numero totale di stringhe nel progetto può essere ridotto, il che consente densità di potenza di 214 watt per metro quadrato." L'aumento del numero di moduli per stringa dovrebbe a sua volta servire a ridurre la quantità di cavi e combiner box richiesti, abbattendo ulteriormente i costi del BOS.
Con il lancio dei suoi nuovi moduli della Serie 7 il mese scorso, Canadian Solar ha presentato calcoli secondo cui i nuovi moduli, basati su un wafer da 210 mm, consentono agli ingegneri di aumentare il numero di moduli per stringa a più di 30. Ciò spinge la potenza per stringa fino a 20,2 kW , rispetto ai 12,2 kW di una stringa di circa 26 di un modulo canadese mono-PERC di vecchia generazione.
Il lancio di questi moduli ha anche visto diverse preoccupazioni sollevate per l'aumento delle dimensioni. Alcuni hanno notato che, pur aumentando le dimensioni, i produttori non hanno reso il vetro anteriore più spesso, rendendo il modulo un po 'più fragile. Trina Solar riferisce, tuttavia, di aver risolto qualsiasi problema rafforzando il telaio metallico e altri produttori segnalano che i loro moduli sono facilmente in grado di resistere al test di carico meccanico di 5.400 pascal specificato negli standard IEC. Con una tensione più bassa arriva anche una corrente più alta, portando alcuni a esprimere preoccupazioni per gli hotspot che degradano le prestazioni. In risposta a ciò, i produttori puntano a progettare semicella e doppio modulo, nonché gli spazi più piccoli tra le celle, tra le loro strategie per evitare che la corrente funzioni troppo.
Alcuni hanno anche espresso la preoccupazione che le dimensioni e il peso di questi moduli possano causare problemi alla spedizione e agli installatori. I produttori hanno riferito che imballando i moduli verticalmente nelle casse di spedizione ed esplorando altre ottimizzazioni, sono in grado di spedire volumi elevati senza problemi. E dal punto di vista dell'installazione, Tomaso Charlemont, leader globale degli appalti solari presso lo sviluppatore di progetti RES Group, dice alla rivista pv che il più grande dei nuovi moduli fotovoltaici pesa tipicamente intorno ai 35 kg. Questo è simile ai moduli della serie 6 di First Solar, che non hanno causato grossi problemi agli installatori da quando sono stati introdotti un paio di anni fa.
Per ingegneri e sviluppatori di progetti, è solo l'inizio di lavorare con questi moduli. E mentre molte affermazioni dei produttori sembrano valide, ci sono più fattori al lavoro che diventeranno chiari solo quando vedremo i moduli utilizzati in progetti reali. Tino Weiss, responsabile degli acquisti di BayWa re Solar Projects, afferma di vedere la riduzione dei costi di cablaggio che si sta verificando sul campo. Sono probabili anche riduzioni dei costi sul sistema di tracciamento / scaffalatura, ma ci sarà un limite a quanto più lungo / più largo puoi andare senza aumentare il costo della struttura, dice. E avverte che l'aumento della corrente potrebbe comportare la necessità di fusibili con valore nominale più elevato, aumentando il prezzo delle scatole di combinazione. "La vera domanda è quanto di questi risparmi BOS vengono assorbiti dal prezzo del modulo", afferma Weiss.
Grande e poi più grande
La comparsa di wafer più grandi, e quindi di formati di modulo più grandi, ha visto l'industria dividersi rapidamente in due campi principali, promuovendo il wafer da 182 mm o da 210 mm. I produttori stanno sicuramente assicurando che le nuove linee di celle e moduli siano in grado di elaborare dimensioni fino ae oltre 210 mm, ma questo è visto da alcuni come una copertura contro la possibilità di dover fare un secondo round di costosi aggiornamenti entro un paio di anni. anni. In termini di piani di produzione effettivi, il settore appare diviso tra coloro che vedono il maggiore salto di potenza consentito dal wafer da 210 mm come un obiettivo da perseguire immediatamente e coloro che considerano il salto più incrementale a 182 mm come un percorso dirompente verso rendimenti energetici più elevati e un LCOE inferiore.
In un recente Webinar di una rivista pv, Trina Solar ha presentato un caso di studio basato su un sistema a inclinazione fissa da 100 MW, 1500 V, confrontando il suo modulo Vertex, che utilizza celle da 210 mm, con un modulo della concorrenza che utilizza 182 mm. Ciò ha dimostrato che il modulo di Trina consentiva fino a 36 moduli in una stringa, rispetto ai 27 del rivale, e un aumento del 35,8% della potenza per stringa. E questo si riduce ulteriormente a una riduzione di 62 pile, 3,5 kg di acciaio e 1 chilometro di cablaggio per megawatt installato.
Ma cambiamenti più grandi significano più incertezza e rischi maggiori. Il più grande e potente di questi nuovi moduli solari richiede già una riprogettazione presso i fornitori di tracker e inverter, nonché i layout generali del sistema, affinché gli sviluppatori di progetti e gli investitori possano trarne vantaggio. Sebbene i potenziali benefici siano tali che alcuni si assumeranno sicuramente il rischio, ci vorranno almeno alcuni anni prima che si sviluppi un track record e che tali cambiamenti vengano accettati e compresi da più investitori.
Nel frattempo, i moduli basati su wafer da 182 mm raggiungono ancora uscite di potenza ben superiori a 500 W e, in confronto, richiedono solo piccole ottimizzazioni ai componenti esistenti e ai layout dell'impianto. "Il modulo da 182 mm è il prodotto più maturo e bancabile", sostiene Murgioni di JinkoSolar. "E offre resa e capacità di produzione garantite per il processo di produzione di celle e moduli esistenti nel settore".
A breve termine, almeno, chi lavora su sistemi completi predilige la via meno dirompente. Baywa re afferma che i moduli che distribuiscono celle da 182 mm in un layout a metà taglio sembrano essere la soluzione ottimale.
Tomaso Charlemont di RES Group afferma anche che senza un track record, la tecnologia 210 mm sarebbe troppo dirompente per l'azienda oggi, anche se non la escluderà in futuro. "Quando ti dicono che puoi creare stringhe di oltre 30 moduli, l'intero design del progetto ne viene influenzato, ad esempio, i tracker devono essere regolati e gli inverter hanno bisogno di una protezione con fusibili diversa." lui spiega. “Si tratta di un layout completamente diverso. Non succederà dall'oggi al domani. "
Charlemont continua spiegando, tuttavia, che lavorando con moduli da 182 mm, RES è già stata in grado di prendere un progetto esistente originariamente pianificato con moduli M6 (166 mm) e ricalcolare per il formato 182 mm più grande. E i nuovi calcoli hanno mostrato risparmi in conto capitale di circa $ 0,01 / W.
“Rimani comunque entro limiti che puoi valutare rapidamente con i produttori di inverter e strutture di montaggio utilizzando le soluzioni attuali. Possiamo portare il modulo da 182 mm a un investitore e dirgli "questo è un numero convalidato, approvato da un ingegnere indipendente". È un modulo diverso ma è un'implementazione semplice ”, spiega Charlemont. "Puoi capire perché i produttori sono così fiduciosi, perché sanno che quello che abbiamo fatto è un lavoro che è sia facile che bancabile".
Il passaggio a wafer e moduli fino a 210 mm con potenza nominale di 600 W e superiore, tuttavia, è un passo in un nuovo territorio e sarà necessario un track record di prestazioni affinché gli investitori considerino i sistemi progettati con questi moduli come bancabili. Ma l'industria ha già preso atto e alcuni attori più grandi saranno probabilmente disposti a correre il rischio su una nuova iterazione di tecnologie esistenti e ben comprese come questa. Anche i fornitori di tracker e inverter stanno lavorando rapidamente per ottimizzare le loro offerte per adattarle al più grande dei moduli, ei produttori stanno già segnalando vendite di moduli da 182 mm e 210 mm e sembrano molto convinti che la mossa sarà un successo.
Per ora, sia 182 mm che 210 mm, sembra che i formati più grandi di wafer e moduli siano qui per restare. Analisti tra cui Wood Mackenzie (vedi grafico a pag.34) e PV InfoLink prevedono che queste due dimensioni rappresenteranno circa il 90% del mercato entro il 2025, con 210 mm che inizieranno a guadagnare un vantaggio negli anni successivi, riflettendo il tempo necessario per la nuova mossa per affermarsi e raggiungere la bancabilità.
Questa notizia proviene da pv-magazine
