آخر هفته خواندیم: ماژولهای بزرگتر بله، اما بهتر…؟
اکنون این یک روند کاملاً جا افتاده است. پس از تغییر به اندازههای ویفر بزرگتر که در سال ۲۰۱۹ اتفاق افتاد، امسال تقریباً همه بزرگترین تولیدکنندگان پی وی ماژولهای جدیدی را در ابعاد بالاتر از علامت ۲ متر و با توان نامی بیش از ۵۰۰ وات - در برخی موارد، تا ۸۰۰ وات - معرفی کردهاند. از آنجایی که این ماژولها شروع به تولید انبوه از خطوط تولید میکنند، بررسی چالشها و فرصتهایی که آنها برای طراحی، نصب و بهرهبرداری طولانی مدت سیستم به ارمغان میآورند، بسیار حیاتی است.
شرکت جی. ای. خورشیدی در نمایشگاه تجاری اسانایسی در ماه آگوست، ماژولهای جامبوی ۷۴۵-۸۱۰ واتی خود را به نمایش گذاشت. از ماژولهای موجود در نمایشگاه مشخص بود که روند تولید پنلهای خورشیدی با ابعاد بزرگتر اکنون به خوبی جا افتاده است.
تصویر: جی. ای. خورشیدی
برای تولیدکنندگان ماژول ردیف-1، تغییر به فرمتهای بزرگتر از نظر ساختار هزینه مزایای آشکاری دارد - با تطبیق تجهیزات، آنها میتوانند یک ماژول ۶۰۰ واتی را در همان زمانی که برای تولید یک ماژول ۴۰۰ واتی لازم است، تولید کنند و ظرفیت تولید خود را به طور مؤثر افزایش دهند. این اقدام همچنین ممکن است به افزایش سهم بازار کمک کند و تولیدکنندگان کوچکتر را که فاقد پول نقد اولیه برای تطبیق تجهیزات برای پردازش ویفرهای بزرگتر هستند، عقب نگه دارد، زیرا آنها قادر به مطابقت با رتبهبندیهای توان نیستند.
اگرچه این جهشهای عظیم در رتبهبندی توان روی کاغذ چشمگیر به نظر میرسند، اما اغلب گفته میشود که نوآوری کمی در پشت آنها وجود دارد - فقط افزایش اندازه. این حرف تا حدودی حقیقت دارد - بدون افزایش اندازه، ما به جای صدها وات، شاهد افزایش در محدوده دهها وات خواهیم بود. اما نوآوری قبلی سلولهای نیمهبرش بود که واقعاً این امر را ممکن ساخت. تلاشهای زیادی نیز برای استراتژیهای جدید اتصال متقابل و همچنین تلاشهایی برای کاهش فاصله بین سلولها برای افزایش بیشتر سطح فعال انجام شده است.
برای تولیدکنندگانی که در ظرفیتهای تولید عظیم سلولها و ماژولهای پرک سرمایهگذاری کردهاند، ممکن است گزینههای دیگری وجود نداشته باشد، زیرا یافتن راههای جدید برای افزایش راندمان دشوارتر شده و فناوریهای جدید سلول از نظر هزینه به ازای هر وات به پرک نزدیکتر میشوند. و از آنجایی که این حرکت به سمت فرمتهای بزرگتر نویدبخش افزایش بازده انرژی و کاهش LCOE در سطح پروژه است، میتوان گفت که به اندازه هر نوآوری دیگری ارزشمند است.
وعدهها، نگرانیها
تولیدکنندگان این ماژولها قول میدهند که این فقط یک بهینهسازی هزینه برای آنها نیست. در طول امسال، عرضه ماژولهای جدید شامل سلولهای ۱۸۲ میلیمتری یا ۲۱۰ میلیمتری با هیاهوی زیادی همراه بوده است و وعده میدهند که این تغییر، هزینهها را در سایر بخشهای طراحی سیستم کاهش میدهد و در نهایت منجر به کاهش هزینه برق در سطح پروژه خواهد شد.
اولین مورد از این ادعاها این است که ماژولهای قدرتمندتر، هزینههای ردیاب یا قفسهبندی را کاهش میدهند. با قرار دادن ماژول در جهت صحیح، سیستم قفسهبندی فقط باید کمی بلندتر شود تا ماژولهای بیشتر و وات بیشتری را در هر دسته جای دهد.
ادعای رایج دیگر در مورد اکثر ماژولهای جدید با فرمت بزرگ این است که ترکیب سلولهای برشی، اتصال چند باسبار و طراحی ماژول «دوقلو» ولتاژ ماژول را کاهش میدهد و دوباره به طراحان سیستم اجازه میدهد ظرفیت انرژی بیشتری را در همان مقدار فضا جای دهند.
روبرتو مورجیونی، رئیس خدمات فنی اروپا در جینکو سولار، توضیح میدهد: «ولتاژ مدار باز و ضریب دمای پایین ماژول ببر ما میتواند تعداد ماژولها را در سطح رشته افزایش دهد. و اگر ظرفیت سمت دی سی پروژه مشخص باشد، میتوان تعداد کل رشتهها را در پروژه کاهش داد که این امر چگالی توان ۲۱۴ وات در هر متر مربع را ممکن میسازد.» افزایش تعداد ماژولها در هر رشته به نوبه خود باید به کاهش میزان کابلکشی و جعبههای کمباین مورد نیاز کمک کند و هزینههای بوس را نیز بیشتر کاهش دهد.
شرکت کانادایی سولار (کانادایی خورشیدی) ماه گذشته با رونمایی از ماژولهای سری ۷ جدید خود، محاسباتی را ارائه داد که نشان میدهد ماژولهای جدید، که بر اساس ویفر ۲۱۰ میلیمتری ساخته شدهاند، به مهندسان این امکان را میدهند که تعداد ماژولها در هر رشته را به بیش از ۳۰ عدد افزایش دهند. این امر توان هر رشته را به ۲۰.۲ کیلووات میرساند، در حالی که این مقدار در ماژول مونو-پرک نسل قدیمیتر شرکت کانادایی سولار، ۱۲.۲ کیلووات بود.
عرضه این ماژولها همچنین نگرانیهای متعددی را در مورد افزایش اندازه ایجاد کرده است. برخی خاطرنشان کردهاند که تولیدکنندگان در عین افزایش اندازه، شیشه جلویی را ضخیمتر نکردهاند و این باعث شده ماژول کمی سستتر شود. با این حال، ترینا خورشیدی گزارش میدهد که با تقویت قاب فلزی، هرگونه مشکلی را در این زمینه حل کرده است و سایر تولیدکنندگان گزارش میدهند که ماژولهای آنها به راحتی میتوانند در برابر آزمایش بار مکانیکی ۵۴۰۰ پاسکال مشخص شده در استانداردهای کمیسیون مستقل انتخابات مقاومت کنند. با ولتاژ پایینتر، جریان بالاتری نیز به وجود میآید که منجر به ابراز نگرانی برخی در مورد نقاط داغ کاهش عملکرد میشود. در پاسخ به این موضوع، تولیدکنندگان به طرحهای نیم سلولی و ماژول دوقلو، و همچنین شکافهای کوچکتر بین سلولها، در میان استراتژیهای خود برای جلوگیری از جریان بیش از حد بالا اشاره میکنند. و با شکافهای کوچکتر بین سلولها - در برخی از طرحهای ماژول، سلولها کمی همپوشانی دارند - اتلاف حرارت بهتر نیز میتواند به کاهش احتمال تشکیل نقاط داغ کمک کند.
برخی نیز ابراز نگرانی کردهاند که اندازه و وزن زیاد این ماژولها باعث ایجاد مشکلاتی در حمل و نقل و برای نصابها خواهد شد. تولیدکنندگان گزارش دادهاند که با بستهبندی عمودی ماژولها در جعبههای حمل و نقل و بررسی سایر بهینهسازیها، میتوانند حجم بالایی را بدون مشکل حمل کنند. و در مورد نصب، توماسو چارلمونت، رهبر جهانی تدارکات خورشیدی در گروه توسعهدهنده پروژه انرژیهای تجدیدپذیر، به مجله پی وی میگوید که بزرگترین ماژولهای جدید پی وی معمولاً حدود ۳۵ کیلوگرم وزن دارند. این مشابه ماژولهای سری ۶ شرکت اول خورشیدی است که از زمان معرفی در چند سال پیش، هیچ مشکل عمدهای برای نصابها ایجاد نکردهاند.
برای مهندسان و توسعهدهندگان پروژه، هنوز روزهای اولیه کار با این ماژولها است. و اگرچه بسیاری از ادعاهای تولیدکنندگان معتبر به نظر میرسند، اما عوامل بیشتری در کار هستند که تنها زمانی مشخص میشوند که ماژولها را در پروژههای واقعی ببینیم. تینو وایس، رئیس خرید بایوا دوباره خورشیدی پروژهها، میگوید که میتواند کاهش هزینههای کابلکشی را در میدان عمل ببیند. او میگوید کاهش هزینه در سیستم ردیاب/قفسهبندی نیز محتمل است، اما محدودیتی برای میزان طول/عرض بیشتر بدون افزایش هزینه سازه وجود خواهد داشت. و او هشدار میدهد که افزایش جریان ممکن است منجر به نیاز به فیوزهای با درجه بالاتر شود و قیمت جعبههای کمباین را افزایش دهد. وایس میگوید: «سوال واقعی این است که چه مقدار از این صرفهجوییهای بوس صرف قیمت ماژول میشود. در نهایت، اینکه آیا میتوانید روی این صرفهجوییهای بوس حساب کنید، همیشه به طراحی سیستم شما بستگی دارد.»
بزرگ، و سپس بزرگتر
ظهور ویفرهای بزرگتر و سپس فرمتهای ماژول بزرگتر، باعث شده است که صنعت به سرعت خود را به دو اردوگاه اصلی تقسیم کند و ویفر ۱۸۲ میلیمتری یا ۲۱۰ میلیمتری را ترویج دهد. تولیدکنندگان مطمئناً تضمین میکنند که خطوط جدید سلول و ماژول قادر به پردازش اندازههایی تا و حتی فراتر از ۲۱۰ میلیمتر باشند، اما برخی این را به عنوان پوششی برای شرطبندیهای خود در برابر احتمال انجام دور دوم ارتقاءهای پرهزینه در عرض چند سال میدانند. از نظر برنامههای تولید واقعی، به نظر میرسد صنعت به دو دسته تقسیم شده است: کسانی که جهش بزرگتر در توان خروجی حاصل از ویفر ۲۱۰ میلیمتری را به عنوان هدفی که ارزش پیگیری فوری را دارد، میبینند و کسانی که جهش تدریجیتر به ۱۸۲ میلیمتر را به عنوان مسیری کمخطرتر و مخربتر برای بازده انرژی بالاتر و LCOE پایینتر ارزیابی میکنند.
در وبینار اخیر مجله فتوولتائیک، ترینا سولار یک مطالعه موردی بر اساس سیستم ۱۰۰ مگاواتی با شیب ثابت و ولتاژ ۱۵۰۰ ولت ارائه داد و ماژول ورتکس خود را که از سلولهای ۲۱۰ میلیمتری استفاده میکند، با ماژول رقیب که از سلولهای ۱۸۲ میلیمتری استفاده میکند، مقایسه کرد. این مطالعه نشان داد که ماژول ترینا امکان نصب تا ۳۶ ماژول در یک رشته را فراهم میکند، در حالی که رقیب ۲۷ ماژول دارد و ۳۵.۸ درصد افزایش قدرت در هر رشته را نشان میدهد. و این امر به کاهش ۶۲ شمع، ۳.۵ کیلوگرم فولاد و ۱ کیلومتر کابلکشی به ازای هر مگاوات نصب شده منجر میشود.
اما تغییرات بزرگتر به معنای عدم قطعیت بیشتر و خطرات بالاتر است. بزرگترین و قدرتمندترین این ماژولهای خورشیدی جدید، در حال حاضر نیاز به طراحی مجدد در تأمینکنندگان ردیاب و اینورتر و همچنین طرحبندی کلی سیستم دارد تا توسعهدهندگان پروژه و سرمایهگذاران از مزایای آن بهرهمند شوند. در حالی که مزایای بالقوه به گونهای است که برخی مطمئناً ریسک را میپذیرند، حداقل چند سال طول میکشد تا سابقهای ایجاد شود و چنین تغییراتی توسط سرمایهگذاران بیشتری پذیرفته و درک شود.
در همین حال، ماژولهای مبتنی بر ویفرهای ۱۸۲ میلیمتری هنوز به توان خروجی بسیار فراتر از ۵۰۰ وات میرسند و در مقایسه، تنها به بهینهسازیهای جزئی در قطعات موجود و طرحبندی کارخانه نیاز دارند. مورجیونی از شرکت جینکو سولار استدلال میکند: «ماژول ۱۸۲ میلیمتری بالغترین و سودآورترین محصول است و بازده و ظرفیت تولید تضمینشدهای را برای فرآیند تولید سلول و ماژول موجود در صنعت ارائه میدهد.»
حداقل در کوتاهمدت، کسانی که روی سیستمهای کامل کار میکنند، مسیر کمدردسرتر را ترجیح میدهند. بایوا ری میگوید ماژولهایی که سلولهای ۱۸۲ میلیمتری را در یک طرح نیمهبرش مستقر میکنند، راهحل بهینه به نظر میرسند.
توماسو چارلمونت از گروه انرژیهای تجدیدپذیر نیز میگوید که بدون سابقه، فناوری ۲۱۰ میلیمتری برای شرکت در حال حاضر بسیار مخرب خواهد بود، اگرچه او این احتمال را در آینده رد نمیکند. او توضیح میدهد: «وقتی به شما میگویند که میتوانید رشتههایی از بیش از ۳۰ ماژول بسازید، کل طراحی پروژه تحت تأثیر قرار میگیرد، مثلاً ردیابها نیاز به تنظیم دارند و اینورترها به حفاظت فیوز متفاوتی نیاز دارند. این شامل یک طرح کاملاً متفاوت است. این اتفاق یک شبه نمیافتد.»
با این حال، چارلمونت در ادامه توضیح میدهد که با کار با ماژولهای ۱۸۲ میلیمتری، انرژیهای تجدیدپذیر توانسته است یک پروژه موجود را که در ابتدا با ماژولهای M6 (166 میلیمتری) برنامهریزی شده بود، در نظر بگیرد و برای فرمت بزرگتر ۱۸۲ میلیمتری دوباره محاسبه کند. و محاسبات جدید، صرفهجویی در هزینه سرمایهای حدود ۰.۰۱ دلار در هر وات را نشان داده است.
چارلمونت توضیح میدهد: «شما هنوز در محدودهای هستید که میتوانید به سرعت با تولیدکنندگان اینورترها و سازههای نصب با استفاده از راهحلهای فعلی ارزیابی کنید. ما میتوانیم ماژول ۱۸۲ میلیمتری را به یک سرمایهگذار ببریم و به آنها بگوییم 'این یک عدد معتبر است که توسط یک مهندس مستقل تأیید شده است.' این یک ماژول متفاوت است اما یک پیادهسازی ساده است. میتوانید درک کنید که چرا تولیدکنندگان اینقدر مطمئن هستند، زیرا آنها میدانند کاری که ما انجام دادهایم هم آسان است و هم سودآور.»
با این حال، حرکت به سمت ویفرها و ماژولهای ۲۱۰ میلیمتری با توان ۶۰۰ وات و بالاتر، گامی به سوی قلمروی جدید است و برای سرمایهگذاران، سابقه عملکرد لازم است تا سیستمهای طراحیشده با این ماژولها را سودآور بدانند. اما صنعت از قبل متوجه این موضوع شده است و برخی از بازیگران بزرگتر احتمالاً مایل به پذیرش ریسک در تکرار جدیدی از فناوریهای موجود و شناختهشدهای مانند این خواهند بود. تأمینکنندگان ردیاب و اینورتر نیز به سرعت در حال بهینهسازی پیشنهادات خود برای سازگاری با بزرگترین ماژولها هستند و تولیدکنندگان در حال حاضر فروش ماژولهای ۱۸۲ میلیمتری و ۲۱۰ میلیمتری را گزارش میدهند و به نظر میرسد که کاملاً متقاعد شدهاند که این حرکت موفقیتآمیز خواهد بود.
در حال حاضر، چه ۱۸۲ میلیمتر و چه ۲۱۰ میلیمتر، به نظر میرسد که فرمتهای ویفر و ماژول بزرگتر همچنان پابرجا خواهند ماند. تحلیلگرانی از جمله وود مکنزی (به نمودار صفحه ۳۴ مراجعه کنید) و پیوی اینفولینک پیشبینی میکنند که این دو اندازه تا سال ۲۰۲۵ حدود ۹۰ درصد از بازار را تشکیل دهند و ۲۱۰ میلیمتر در سالهای بعد شروع به کسب مزیت خواهد کرد - که نشان دهنده زمان لازم برای تثبیت این حرکت جدید و دستیابی به سودآوری است.
منبع این خبر مجله پی وی
