Szukaj na tym blogu

środa, 12 lutego 2020

Czy koronawirus spowolni rozwój polskiej fotowoltaiki

Rok 2019 był kolejnym rekordowym w rozwoju polskiej fotowoltaiki jednak początek 2020 roku rozpoczął się od niespodziewanych problemów których przyczyną jest epidemia koronawirusa w południowo wschodnich chinach. Nie jest tajemnicą że większość modułów PV jest produkowana w chińskich fabrykach, które za sprawą epidemii dopiero teraz powoli zaczynają pracę po chińskim nowym roku czyli ponad dwa tygodnie później niż planowano. Jeżeli dodatkowa przerwa ograniczyłaby się tylko do tych dodatkowych dwóch tygodni nie spowodowałoby to większych perturbacji. Głównym problemem są jednak restrykcje w zakresie przemieszczania ludzi i towarów w wielu chińskich prowincjach. Żadna fabryka nie jest w stanie pracować bez dostaw komponentów i odbioru wyprodukowanych urządzeń. Tak też jest w przypadku modułów PV. Firmy, które nawet rozpoczęły częściowo pracę mają problemy zaopatrzeniem i logistyką eksportu. W optymistycznym wariancie lwia część chińskich dostaw do europejskich kontrahentów opóźni się o cztery tygodnie. O wariancie pesymistycznym trudno nawet pisać. Już teraz zamówienia przyjmowane przez chińskich producentów posiadają projektowane dostawy na początek maja co oznacza że najbardziej kryzysowy w polskiej fotowoltaice będzie koniec marca/początek kwietnia kiedy w branży fotowoltaicznej wiele firm może już planować przymusowe urlopy. W tym miejscu często podnoszone są głosy że poza chinami są także produkowane moduły PV. Jest to prawda jednak mała część światowej produkcji posiada łańcuch dostaw całkowicie omijający chińskich kontrahentów. Już w zeszłym tygodniu praktycznie całe europejskie wolne składy magazynowe w panice przed ograniczeniem dostaw zostały wykupione. Zamówienia, które docierają obecnie to te które udało się jeszcze wysłać przed chińskim nowym rokiem jednak one nie wypełnią powstałej luki. Rosnący paniczny popyt sprawia że o obniżki cen modułów PV już nikt nie pyta. Część producentów przyjmuje zamówienia po starych cenach część już podniosła ceny. Wzrost cen jeszcze bardziej widać w polsce najszybciej wyprzedają się moduły z tzw półki średniej przez co względną dostępność posiadają moduły premium znacznie droższe od średniej. Czas pokaże jak rozwinie się sytuacja na rynku modułów niemniej jednak utrzymujące się restrykcje w południowo wschodnich chinach będą jedynie pogarszać tą sytuację.

niedziela, 22 grudnia 2019

Wyniki aukcji pokazały rynkowe oblicze fotowoltaiki w Polsce

Za nami rozstrzygnięcie tegorocznych aukcji. A w nich największym zaskoczeniem ceny po jakich inwestorzy zdecydowali się licytować. W aukcji powyżej 1 MW dla projektów wiatrowych i fotowoltaicznych najwyższą ceną po jakiej można było wygrać aukcję to zaledwie 233 zł/MWh z kolei w aukcji gdzie dominują projekty fotowoltaiczne czyli do 1 MW najniższa cena ofertowa to zaledwie 269 zł/MWh a najwyższa dająca wygraną 327 zł/MWh. Jeżeli ceny te odniesiemy do cen w kontraktach na TGE na rok 2021 kiedy to realnie projekty z tegorocznej aukcji zaczną wprowadzać energię. Można stwierdzić że fotowoltaika w Polsce staje się w pełni rynkowa. 

Porównanie grudniowych cen energii elektrycznej na TGE w kontraktach na 2021 z wynikami aukcji OZE dla fotowoltaiki
Elektrownie fotowoltaiczne wytwarzają energię głównie lecz nie jedynie w szczycie dlatego żaden z kontraktów na TGE (BASE, PEAK5, OFFPEAK) nie jest referencyjny. Z tego względu dla celów porównania najbardziej referencyjna wydaje się średnia ważona cena kontraktów biorąc pod uwagę czas pracy elektrowni PV. Na wykresie cenę tą nazwano “Cena energii ważona przy sprzedaży na TGE energii z elektrowni PV”

Przy tych założeniach najtańsze projekty PV kontraktowały energię niżej niż obecna średnia wartość rynkowa prądu z dostawą w 2021r. Oznacza to w praktyce że jeżeli trendy na rynku energii nie ulegną istotnym zmianom jako konsumenci energii nie dopłacimy faktycznie do wsparcia tych projektów gdyż może nigdy nie pojawić się w ich przypadkach ujemne saldo.

Zupełnie odmiennym tematem jest wykonalność elektrowni które licytowały po bardzo niskich stawkach. Aby osiągnąć przyzwoitą rentowność na projektach które wygrały aukcje w cenach poniżej 300 zł/MW koszty budowy muszą oscylować poniżej 2,2 - 2,3 mln/MWp a do tego musi być pozyskane tanie długoterminowe finansowanie. Tak niski koszt budowy na przyzwoitych komponentach może być możliwy pod warunkiem kontynuacji spadku cen kluczowych komponentów takich jak moduły PV oraz utrzymania się korzystnego kursu Euro i Dolara. Można też oczekiwać że wzorem wielu akcji budowa projektów które najniżej zakontraktowały sprzedaż energii będzie odciągana w czasie w oczekiwaniu na spadek komponentów lub kursu.

niedziela, 24 listopada 2019

Czy niskie napięcie startu falownika ma uzasadnienie?

Panuje przekonanie że im niższe napięcie startu falownika fotowoltaicznego tym lepiej gdyż szybciej zacznie on pracę i przez to wyprodukuje więcej energii szczególnie rano. Teza ta wydaje się logiczna. Wcześniejsza praca to więcej godzin pracy a co za tym idzie większe uzyski energii. Niemniej jednak jeśli byłaby ona prawdziwa producenci falowników w zdecydowanej większości dążyłby do obniżania napięcia startu i pracy. Tak się jednak nie dzieje z kilku powodów a jednym z nich jest eliminacja pracy falownika przy zasilaniu energią z sieci. 

Aby to wyjaśnić warto przypomnieć jak zmienia się napięcie oraz prąd modułu fotowoltaicznego wraz ze zmianami natężenia promieniowania słonecznego.

Zależność prądu i napięcie na module PV w zależności od natężenia promieniowania słonecznego
Zależność prądu i napięcie na module PV w zależności od natężenia promieniowania słonecznego
Prąd zmienia się praktycznie prostoliniowo to znaczy że dwa razy wyższe natężenie promieniowania słonecznego generuje dwa razy wyższy prąd i odwrotnie. Z kolei napięcie przy wysokich wartościach natężenia promieniowania słonecznego zmienia się nieznacznie i jest bliskie napięciu nominalnemu (tu temperatura ma duże znaczenie). Jednak jeżeli natężenie promieniowania słonecznego zaczyna przyjmować bardzo niskie wartości a szczególnie poniżej 200 W/m2 napięcie także zaczyna wyraźnie spadać. W konsekwencji przy ok 100 W/m2 wartość prądu wynosi prawie dokładnie 10% wartości nominalnej prądu z kolei napięcie ok 50-60% wartości nominalnej. Znaczenie ma tu rezystancja szeregowa i równoległa ogniwa i nie każde ogniwo będzie przyjmować dokładnie te same wartości. Niemniej jednak konsekwencją tego stanu rzeczy jest fakt że przy 10 % nominalnego natężenia promieniowania słonecznego moduł PV jest w stanie generować jedynie ok 5% mocy nominalnej a przy 5 % nominalnego natężenia promieniowania słonecznego moduł PV jest w stanie generować jedynie ok 1,5 % mocy nominalnej. - > krzywoliniowa zmiana. 

Warto także dodać że krzywa prądowo - napięciowa przy bardzo niskim natężeniu promieniowania słonecznego wygląda odmiennie od tej z warunków STC.
Porównanie charakterystyki prądowo - napięciowej w warunkach STC i przy bardzo niskim natężeniu promieniowania słonecznego
Porównanie charakterystyki prądowo - napięciowej w warunkach STC i przy bardzo niskim natężeniu promieniowania słonecznego 
W praktyce przy bardzo niskim natężeniu promieniowania słonecznego poniżej 100 W/m2 falownik w praktyce pracuje bardzo blisko napięcia obwodu otwartego co w konsekwencji powoduje że pozyskiwana przez niego moc z modułów PV jest jeszcze niższa od mocy teoretycznej. W rzeczywistości rozpoczęcie pracy przez falownik przy bardzo niskim napięciu np. poniżej 150 V dla falownika trójfazowego może oznaczać że o poranku moc możliwa do pozyskania z modułów PV będzie mniejsza niż ta potrzebna do zasilenia jego obwodów co w konsekwencji prowadzi do sytuacji w której falownik zamiast produkować energii i wprowadzać ją do sieci musi ją z niej pobrać aby się zasilić. Dlatego też podnoszenie argumentów że niższe napięcie startu jest korzystniejsze można potraktować jako chwyt marketingowy. Bardzo często pobór energii z sieci przez falownik jest maskowany przez oprogramowania które nie pozwala na przyjmowanie wartości ujemnych dla produkcji energii.

sobota, 9 listopada 2019

Jaki wybrać falownik do instalacji fotowoltaicznej?

Falownik to kluczowe urządzenie dla efektywnej pracy instalacji PV dlatego jego wyborowi warto poświęcić więcej uwagi a szczególnie kierować się potrzebami i funkcjonalnościami a nie marką. 

1 falownik transformatorowy czy beztransformatorowy?
Pierwszy podział na falowniki transformatorowe i beztransformatorowe to historycznie jeden z najstarszych podziałów. Niemniej jednak obecnie poza pewnymi niszowymi zastosowaniami na rynku dominują falowniki beztransformatorowe dlatego że:
  • Są wydajniejsze co znaczy mają wyższą sprawność,
  • Pracują w szerszym zakresie napięciowym,
  • Są lżejsze i cichsze.
Z tego też powodu jedynym rozsądnym wyborem powinien być zdecydowanie falownik beztransformatorowy.

2. Mikro, szeregowy czy centralny
Drugi podział falowników bazuje na wielkości. Wyróżniamy tu mikrofalowniki, falowniki szeregowe oraz centralne.
mikrofalownik Enphase IQ7+
mikrofalownik Enphase IQ7+ źródło Enphase
Falownik szeregowy KTL-MO
Falownik szeregowy KTL-MO źródło Huawei
Falownik centralny SMA Sunny Central 630MV

Falownik centralny SMA Sunny Central 630MV źródło SMA

Myśląc o mikroinstalacji możemy od razu odrzucić falowniki centralne, które dedykowane są dla dużych Farm fotowoltaicznych. Dlatego realnym wyborem będą mikrofalowniki oraz falowniki szeregowe. Porównując te dwa rozwiązania warto powiedzieć że falowniki szeregowe będą pracować z wyższą sprawnością po drugie w przypadku awarii falownik szeregowy jest znacznie łatwiejszy do serwisowania dlatego że znajduje się w miejscu do którego jest łatwy dostęp. Z kolei mikrofalowniki są montowane pod modułami dlatego w przypadku awarii konieczny jest demontaż modułu a następnie mikrofalownika. Oczywiście mikrofalowniki mają też swoje zalety takie jak duża elastyczność w doborze instalacji i rozmieszczeniu modułów oraz wyższa wydajność przy częściowym zacienieniu instalacji ale te funkcjonalności mogą realizować również falowniki szeregowe współpracujące z optymalizatorami moc. Z tego powodu zazwyczaj najlepszym wyborem jest falownik szeregowy a w przypadku trudnego montażu falownik szeregowy współpracujący dodatkowo z optymalizatorami mocy. Na mikrofalowniki warto postawić jeżeli planujemy stopniową rozbudowę instalacji.

3. System MLPE (smart) czy klasyczny.
Ważnym podziałem jest podział na systemy wykorzystujące optymalizatory mocy lub mikrofalowniki nazywane systemem MLPE (Module-level power electronics) lub systemem smart. System Smart powinien być stosowany w miejscach w których moduły fotowoltaiczne muszą być ustawione pod różnymi kątami i azymutami na przykład z uwagi na skomplikowane konstrukcje dachu. Innym przypadkiem kiedy szczególnie warto wybrać MLPE jest zacienienie którego nie można uniknąć na przykład od kominów jaskółek czy drzew a dostępna przestrzeń montażowa nie pozwala na odsunięcie się na odpowiednią odległość od tych elementów.
Optymalizatory mocy SolarEdge-P300-505
Optymalizatory mocy SolarEdge-P300-505 źródło SolarEdge

Z kolei jeżeli montaż jest wykonywany w miejscu wolnym do zacienień a moduły fotowoltaiczne są skierowane w jedną stronę pod tym samym kątem i azymutem lepszym wyborem będzie system klasyczny opartym o falownik szeregowy chociażby z uwagi na korzystniejszą cenę. 

4. Jeno czy trzy trójfazowy.
Kolejnym kryterium wyboru choć ostatnio bardzo wąskim to wybór między falownikiem jednofazowy a trójfazowym. Z uwagi na zmiany w kryteriach przyłączenia mikroinstalacji przez zakłady energetyczne powyżej mocy 3,68 kW jedynym wyborem jest falownik trójfazowy. Z drugiej strony przy instalacji o mocy poniżej 3 kW z uwagi na dostępność jedynym realnym wyborem jest falownik jednofazowy. Wybór w praktyce pojawia się jeżeli moc instalacji jest w przedziale 3 do 3,68 kW. Dla tego przedziału mocy dostępne są zarówno falowniki jedno jak i trójfazowe. W tym przypadku zazwyczaj lepszym wyborem będzie zastosowanie falownika jednofazowego szczególnie z dwóch powodów. Posiada on korzystniejszą niższą cenę po drugie 3 kilowatowa instalacja po stronie DC daje prawie optymalne napięcie do pracy falownika jednofazowego z kolei falownik trójfazowy wymaga znacznie wyższego napięcia i przy tak małych mocach często nie pracuje w pełni optymalnie. Falownik trójfazowy bardzo małej mocy ma uzasadnienie jedynie w miejscach gdzie ze względów na słabą infrastrukturę energetyczną występuje wysoka impedancja która skutkuje problemami ze wzrostem napięcia w punkcie przyłączenia.

5. Liczba i rodzaj MPPT
Poza wyjątkami zastosowania falownika dedykowanego do współpracy z optymalizatorami mocy, każdy falownik będzie musiał być wyposażony w moduł MPPT. I tu warto pamiętać że większa liczba MPPT jest korzystna pod warunkiem że każdy MPPT pracuje z napięciem bliskim optymalnym wartością. Dla falownika jednofazowego jest to ok 350 V dla falownika trójfazowego ok. 600 V. Co oznacza że przy falowniku trójfazowym małej mocy 3-4 kW wykorzystywanie drugiego MPPT nie jest zasadne jeżeli wszystkie moduły PV są pod tym samym kątem i azymutem oraz jeżeli nie występują zacienienia. Wybierając falownik warto sprawdzić także czy MPP tracker posiada funkcję szukania punktu globalnego MPPT. Tego typu funkcje różnie nazywane u różnych producentów znacznie zwiększają wydajność przy zacienieniu.

6. Monitoring
Obecnie standardem jest globalny monitoring pracy falownika dlatego wybierając producenta należy sprawdzić czy udostępnia on za darmo dostęp do systemu monitorowania pracy na urządzenia mobilne i komputer. Przy monitoringu warto także sprawdzić jaki zakres danych jest zbierany. Na co dzień wystarczają dane o mocy, ilości energii oraz błędach (prędzej czy później zawsze się zdarzą ). Jeżeli instalacja zaczyna pracować nieprawidłowo bardzo przydatne stają się rozszerzone dane z monitoringu takie jak prądu oraz napięcia po stronie DC, prądy napięcia i częstotliwość po stronie AC. Analiza tych danych często pozwala określić przyczynę nieprawidłowej pracy instalacji PV.

-----------------------------------------

Solgen instalacje fotowoltaiczne

poniedziałek, 23 września 2019

Rozmiar ogniw PV od M1 do M6

Tradycyjnie monokrystaliczne  wafle krzemowe przed rokiem 2010 były produkowane prawie wyłącznie w rozmiarze 125 mm x 125 mm. Od tego też czasu na rynku coraz częściej zaczęły być wykorzystywane ogniwa w rozmiarze 156 mm x 156 mm określone rozmiarem M1. Z uwagi na ten sam wymiar ogniw rozmiar samych modułów u różnych producentów nieznacznie się różnił. Standard M1 szybko bo już w roku 2013 został nieznacznie powiększony przez część producentów do wymiarów 156,75 mm x 156,75 mm i określony standardem M2. Przed rokiem 2015 ogniwa w standardzie M1 i M2 zdominowały rynek. W roku 2018 część producentów zaczęła wprowadzać moduły PV oparte o jeszcze większe ogniwa w rozmiarze 161,70 mm x 161,70 mm określanych rozmiarem M4. ok 6% wzrost powierzchni pozwala zoptymalizować koszty produkcji nie tylko ogniwa ale i całego modułu a przez to osiągnąć niższy koszt za Wp. mocy. Mimo iż standard M4 jeszcze dobrze się nie ugruntował w 2019 roku część producentów zaczęła wprowadzać do produkcji ogniwa w rozmiarze 166 mm x 166 mm określane jako M6. 

Rozmiar ogniw PV M1 M2 M4 M6
Standardy rozmiarów ogniw PV

Konsekwencją rosnących rozmiarów ogniw jest wzrost rozmiaru samego modułu PV. Przy przejściu z ogniw M2 na M4 jest to wzrost szerokości ramy modułu o ok 1 cm i wzrost długości o ok 3 cm. Jest to zmiana na tyle istotna że musi być uwzględniona w rozplanowaniu szczególnie większych pól modułów PV na dachach. Zmiana rozmiaru modułów powoduje także problem z wymianą uszkodzonego modułu na nowy, który nie będzie pasował rozmiarem. Z punktu widzenia projektowego i wykonawczego przyjęcie przez większość producentów jednego standardu wielkości ogniw będzie korzystne. A w okresie przejściowym należy częściej sprawdzać na karcie katalogowej nie tylko parametry modułu lecz także wymiary.