Nadejście ery modułów o dużej mocy sprawiło, że branża stała się świadoma nowych wyzwań związanych z technologią. Opierając się na koncepcji maksymalizacji zysku klienta oraz na oczekiwaniach stawianych przez rynek, moduły fotowoltaiczne stopniowo przesuwają się w kierunku coraz większych wartości prądów, a wszystko po to, by oferować moce przekraczające 500 Wp, a nawet 600 Wp. Gdy jednak prąd modułu wzrośnie do pewnego poziomu, może to przynieść ze sobą pewne naturalne zagrożenia, których nie można ignorować, łącznie z problemem strat w wytwarzaniu energii. Branża musi zająć się tymi kwestiami, zwłaszcza jeśli chodzi o zagrożenia związane z jakością i bezpieczeństwem.Z tych i nie tylko tych powodów, JA Solar jako lider na rynku modułów fotowoltaicznych postanowił zmierzyć się z problemem dużych ogniw i wnieść swoją cegiełkę do dyskusji na temat modułów dużej mocy.
Od ponad roku wielkość ogniw stała się tematem numer jeden w kategorii technologii ogniw i modułów fotowoltaicznych. Z wcześniejszego standardu 156,75 mm producenci szybko przeszli przez kilka iteracji, aby osiągnąć dzisiejszą sytuację, w której oczekuje się, że dwa rozmiary - 182 mm i 210 mm - będą stanowić większość rynku przez co najmniej kilka następnych lat.
Te dwa rozmiary szybko podzieliły przemysł na dwa obozy, gdzie jedne firmy preferują produkt 182 mm, a inne wspierają większy wafel 210 mm. Najnowsze moduły oparte na tych płytkach dopiero teraz przechodzą do masowej produkcji i zaczynają przechodzić testy terenowe, które pokażą, który z nich ma jak dużą przewagę.
JA Solar opisuje badanie porównawcze przeprowadzone we współpracy z TUV Nord, które ma na celu zbadanie różnicy w wydajności między modułami wykorzystującymi ogniwa 182 oraz 210mm. JA Solar początkowo zaangażował się w produkcję modułów bazujących na ogniwach 210 mm i nawet zaprezentował je na targach SNEC, lecz po wykonaniu serii testów i analiz skupił się bardziej na wymiarze 182mm w swojej gamie modułów „DeepBlue".
Badanie porównawcze
Badanie opiera się zarówno na symulacjach, jak i instalacjach terenowych, przy czym oba typy modułów działają w Yinchuan National Photovoltaic Experimental Base.
Po przeprowadzeniu symulacji okazuje się, że moduły 182 mm generowały o 1,8% więcej energii elektrycznej rocznie niż produkt 210 mm i osiągnęły LCOE w wysokości 0,0292 USD/kWh - co dało wartość o 0,04-0,08 centów/kWh niższą niż symulowany moduł 210 mm.
Za straty w dużej mierze obwiniane są wyższe prądy generowane przez moduły bazujące na ogniwach 210 mm i wynikające z tych prądów wyższe temperatury robocze. Straty ciepła w superdużych modułach 210 mm są o 0,53% wyższe niż w modułach opartych o ogniwa 182mm.
W miejscu testowania w Yinchuan badanie wykazało, że produkty 210 mm miały średnią temperaturę o 1,8 stopnia Celsjusza wyższą niż moduły wykorzystujące mniejsze ogniwa, czyli 182 mm, i maksymalną różnicę temperatur wynoszącą 5 stopni. Warto przy tym pamiętać, iż każdy wzrost temperatury roboczej o stopień Celsjusza spowoduje spadek mocy o około 0,35%. Z danych systemu demonstracyjnego, pod wpływem różnych czynników, można zauważyć, że średnia wydajność energetyczna na wat modułu 182 mm jest o około 1,8% wyższa niż w przypadku bardzo dużego modułu prądowego 210 mm.
Ryzyko związane z wydajnością
W badaniu zauważono ponadto, że większe prądy stanowią większe obciążenie dla innych elementów systemu, w szczególności skrzynek przyłączeniowych i złączy, a pamiętajmy, że to te dwa elementy według statystyk branżowych odpowiadają za większość awarii systemów fotowoltaicznych, łącznie z pożarami. Biorąc pod uwagę fakt, że skrzynki przyłączeniowe powinny mieć prąd znamionowy co najmniej 1,25 razy większy niż prąd zwarciowy modułu, łatwo wyciągnąć wniosek, że produkt 182 mm może nadal używać standardowej skrzynki przyłączeniowej 25 A, podczas gdy produkt 210 mm byłby poza marginesem nawet z większą skrzynką 30 A. Wnioski dotyczące okablowania wskazują, że szczególnie w przypadku instalacji dachowych potrzebne będą większe niż zwykle przekroje kabli, aby zmniejszyć ryzyko awarii, przegrzania, a nawet pożarów.
Kompatybilność innych elementów układu, w szczególności falownika, była początkowo problemem dla wszystkich nowych modułów, jednak aktualnie producenci modyfikują swoje projekty w ten sposób, by bez problemu obsługiwać moduły o prądach przekraczających 15A, zatem w tym aspekcie kłopot sam się rozwiąże, choć nadal problem może występować dla modułów opartych o ogniwa 210 mm.
Ogólnie rzecz biorąc, badanie przeprowadzone przez JA Solar wskazuje na niewielką przewagę produktów 182 mm nad 210 mm. Wynik może być inny stosując inne warunki brzegowe, zatem jest wielce prawdopodobne, że oba standardy – 182 mm i 210 mm – pozostaną na rynku przynajmniej przez kilka najbliższych lat. JA Solar kończy jednak swoje badania stwierdzeniem, że jego praca wyraźnie pokazuje, że rozmiary modułów osiągnęły swój praktyczny limit, a wszelkie dalsze wzrosty niekoniecznie przełożą się na niższe koszty systemów i wzrost poziomu bezpieczeństwa.
W tym miejscu warto wspomnieć, iż branża fotowoltaiczna powinna skupić się na innowacjach, na rozwoju technologii, a nie na prostych optymalizacjach rozmiaru. Dalszy wzrost wydajności nie może być już realizowany poprzez zwiększanie wielkości podstawowego elementu modułu fotowoltaicznego jakim jest ogniwo.
