Poprawa współczynnika wydajności w systemach fotowoltaicznych
Dynamika przyłączania komercyjnych systemów fotowoltaicznych w Polsce wzrasta, a rynek zaczyna patrzeć na systemy fotowoltaiczne jak na coś więcej niż tylko źródło czystej energii. Systemy fotowoltaiczne są obecnie postrzegane jako długoterminowe inwestycje, które muszą być dobrze zarządzane, aby poprawić ich wskaźniki finansowe (ROI). Jak w przypadku każdej inwestycji istnieją dwa główne sposoby poprawy ROI komercyjnego systemu fotowoltaicznego – zwiększenie przychodów i zmniejszenie kosztów. Przyjrzyjmy się tym zagadnieniom w aspekcie komercyjnych instalacji fotowoltaicznych – pisze Lior Handelsman, wiceprezes ds. marketingu i strategii produktowej, współtwórca Solar Edge.
Powszechną metodą oceny efektywności komercyjnej instalacji fotowoltaicznej jest współczynnik wydajności (PR). Współczynniki ten mierzy różnicę między rzeczywistą i teoretyczną (potencjalną) produkcją energii systemu fotowoltaicznego. Wynik wyrażany jest procentem energii wytwarzanej przez system fotowoltaicznego do energii potencjalnej obliczonej przez pomiar natężenia promieniowania i temperatury. Wszystkie działania konserwacyjne i eksploatacyjne (O&M) mają na celu przybliżyć faktyczny wynik do teoretycznego potencjału systemu.
Jednak wstępnym sposobem na zwiększenie produkcji systemu jest oczywiście odpowiedni proces projektowania i planowania. Inwestor podczas analizy powinien wybrać system pozwalający umieścić większą ilość modułów na dachu. Wiele standardowych systemów nie pozwala umieścić na dachu większej ilości modułów na skutek ograniczeń takich jak np. brak możliwości stosowania różnych modułów, łańcuchów różnej długości, montowania modułów w różnej orientacji czy o różnym nachyleniu oraz w częściowo zacienionym środowisku. Wybierając system, który został zaprojektowany w celu przezwyciężenia tych utrudnień i umożliwiając zamontowanie większej ilości modułów na dachu, powodujemy, że system staje się ekonomicznie bardziej opłacalny już od pierwszego dnia funkcjonowania.
Innym, kluczowym sposobem na poprawę współczynnika wydajności systemu komercyjnego jest zminimalizowanie strat mocy z powodu niedopasowania modułów, które wpływa na produkcję systemu. Inwestorzy i firmy wykonujące systemy fotowoltaiczne (EPC) mogą stworzyć przyszłościowe instalacje poprzez wykorzystanie technologii, która zminimalizuje straty niedopasowania i starzenia się modułów oraz zwiększy ochronę przed nieprzewidywalnymi zmianami środowiskowymi czy nowymi obiektami na dachu (np. wysokie anteny, okoliczne drzewa, itp.) oraz ograniczy wpływ czynników takich jak zabrudzenia.
Technologie takie jak elektronika na poziomie modułu (MLPE), pomagają zminimalizować straty energii na poziomie pojedynczego modułu, sprawiając, że łańcuch modułów fotowoltaicznych pracuje wydajniej. Jednak bez względu na to,jak możliwe przyszłe straty energii zmniejszą efektywność systemu, istnieje także prawdopodobieństwo, że w łańcuchu pojawią się uszkodzone moduły, które będzie trzeba wymienić. Jeżeli system wykorzystuje technologię, która umożliwia wymianę przy użyciu dowolnego modułu dostępnego na rynku, koszty utrzymania systemu mogą być mniejsze w porównaniu z koniecznością posiadania kosztownych stanów magazynowych rezerwowych modułów.
Utrzymanie i konserwacja (O&M) zapewniające szybką reakcję na wszelkie zdarzenia, będące powodem zmniejszenia produkcji i są kolejnymi krokami mogącymi poprawić czas efektywnej pracy systemu. Utrzymanie i konserwacja to zazwyczaj bardzo kosztowny element, najczęściej z bardzo wolnym czasem reakcji. Jednakże wraz z pojawieniem się technologii elektroniki na poziomie modułu oraz systemów monitoringu opartych na chmurze, które umożliwiają automatyczne wykrywanie i powiadomienia w czasie rzeczywistym oraz zdalne rozwiązywanie problemów, proces ten stał się tak prosty, że wymaga tylko kilku „kliknięć” w klimatyzowanym biurze.
Utrzymanie i konserwacja – z praco- i czasochłonnego procesu „szukania igły w stogu siana” – stały się automatyczną praktyką ukierunkowaną na źródło problemu. Zwiększa to nie tylko czas bezawaryjnego działania systemu fotowoltaicznego i szybkość reakcji, lecz także poprawia ekonomiczny aspekt zarządzania systemem, zmniejszając nakłady na ten cel. Dlatego też przy analizie wyboru rozwiązań dla komercyjnej instalacji fotowoltaicznej tak ważne jest zrozumienie, jak można ograniczyć koszty utrzymania i konserwacji.
Analizując rozwiązania utrzymania i konserwacji systemów istotnym jest, aby rozróżnić dwa typy działań – działania zapobiegawcze oraz działania naprawcze. Konserwacja prewencyjna ma na celu utrzymanie systemu fotowoltaicznego w najwyższym stanie pracy i ograniczenie przestojów. Zazwyczaj wiąże się to z coroczną inspekcja, by dokładnie ocenić elementy systemu PV oraz sprawdzić stan urządzeń. Standardowe systemy fotowoltaiczne wymagają, aby każdy moduł był sprawdzony pod kątem prawidłowości działania. Jest to szczególnie kłopotliwa, kosztowna i nieefektywna procedura.
Ponadto proces sprawdzania działających modułów może być niebezpieczny dla personelu obsługi pracującego na wysokościach i przy wysokich napięciach. Podczas działań zapobiegawczych personel często odnajduje ukryte problemy, które powodują zmniejszoną produkcję energii przez dłuższy okres. Takie zdarzenia wymagają przeprowadzenia działań naprawczych. Konserwacja korekcyjna prowadzona jest po wykryciu błędu w systemie i ma na celu usunięcie tych nieprawidłowości. Jednakże monitorowanie, a w szczególności monitorowanie na poziomie modułu, wskazują w systemie monitoringu błędy, co pozwala znacząco ograniczyć liczbę wizyt kontrolnych na instalacji. Ten rodzaj monitorowania umożliwia operatorom wykonanie analizy instalacji i rozwiązywanie problemów zdalnie z biura.
Przykładowo przy wykorzystaniu monitoringu tego typu, jeśli moduł ma uszkodzoną diodę, do operatora zostanie wysłany automatyczny alert. Moduł może być łatwo zidentyfikowany i wyniki mogą zostać dostarczone do producenta w celu ustalenia roszczeń gwarancyjnych. Oznacza to, że podczas następnej wizyty na miejscu, operator może już wymienić uszkodzony moduł, a nie dopiero zdiagnozować ten problem. Oczywiście taki rodzaj monitorowania wymaga elektroniki na poziomie modułu i nie jest oferowany przez producentów standardowych rozwiązań. Co ważniejsze, każdy rodzaj usługi monitoringu oferowanego przez firmy zajmujące się utrzymanie systemów to dodatkowe koszty, które negatywnie wpływają na ROI systemu.
Tego typu oddziaływania na przychód i koszty mogą być bezpośrednio związane z doborem falownika. W ciągu ostatnich 5 lat wybór falownik był raczej kojarzony z wpływem na koszty komponentów (BoS), ale od niedawna został on powiązany także z produkcją i kosztami utrzymania i konserwacji. Jest tak, ponieważ falownik zarządza w 100-pprodukcją systemu i kontroluje koszty utrzymania.
Zoptymalizowane rozwiązania SolarEdge oferują monitoring systemu w chmurze na poziome modułu całkowicie bezpłatnie przez okres funkcjonowania systemu. To nie tylko eliminuje koszty inwestycyjne CAPEX, ale również obniża bieżące koszty utrzymania i pomaga zwiększyć czas bezawaryjnej pracy systemu.
Trafnym przykładem tego typu oszczędności jest monitorowanie na poziomie modułu, który oferuje 50-krotnie lepszą kontrolę produkcji systemu w porównaniu do standardowych falowników łańcuchowych. Ten poziom kontroli oznacza, że operator instalacji ma wgląd w to, co dzieje się w systemie na poziomie każdej części o mocy 600 W w stosunku do poziomu 30 kW w przypadku standardowego systemu. Z takim monitoringiem nie tylko systemu czy łańcucha, ale również na poziomie modułu fotowoltaicznego, dostawcy usług konserwacyjnych mogą poprawić skuteczność nadzoru oraz mogą zaproponować lepsze usługi. Konserwację prewencyjną w takim systemie można w dużej części prowadzić zdalnie na komputerze, a utrzymanie wymaga dużo mniej czasu oraz rzadszych wizyt na instalacji.
Koszty utrzymania i konserwacji to około 1-2 proc. kosztów początkowych systemu, natomiast zgodnie z naszymi wyliczeniami monitoring na poziomie modułu ze zdalnym rozwiazywaniem problemów redukuje ten koszt o około 15-25 proc. Dodatkowo ten typ monitoringu oferuje funkcjonalność generowania raportów o wydajności systemu fotowoltaicznego, które coraz częściej są wymagane przez inwestorów, banki a także jednostki publiczne.
Ze względu na te czynniki, dobór falownika jest postrzegany jako bardzo istotny dla trwałości i produkcji komercyjnych systemów fotowoltaicznych. Przy planowaniu dużych inwestycji takich jak komercyjne systemy fotowoltaiczne, ważne jest, aby zrozumieć jak dobór odpowiedniego falownika może przełożyć się na przyszłe przychody i na zmniejszenie kosztów generowanych przez cały okres użytkowania systemu fotowoltaicznego.
Lior Handelsman, wiceprezes marketingu i strategii produktowej
Jest jednym z założycieli SolarEdge, a obecnie pracuje na stanowisku wiceprezesa ds. marketingu i strategii produktowej, gdzie jest odpowiedzialny za działania marketingowe SolarEdge, zarządzanie produktem i rozwojem biznesu.
Przed założeniem SolarEdge pracował przez 11 lat w Electronics Research Department (‘‘ERD’’), narodowym izraelskim laboratorium, którego celem jest opracowywanie innowacyjnych i złożonych systemów elektronicznych. W ERD pełnił szereg funkcji, w tym pracował w dziele badań i rozwoju energoelektroniki, gdzie zarządzał kilkoma dużymi projektami rozwojowymi.
Lior Handelsman posiada tytuły licencjata inżynierii elektrycznej (ukończony z wyróżnieniem) oraz MBA Izraelskiego Instytutu Technologii Technion w Hajfie (Technion Israel Institute of Technology I Haifa).
artykuł sponsorowany
