Երկալիքային երկֆասային արևային մոդուլներ. Տեխնոլոգիական զարգացում և նոր շուկայի լանդշաֆտ

Ֆոտովոլտային արդյունաբերությունը ենթարկվում է արդյունավետության և հուսալիության հեղափոխության, որը գլխավորում են երկալիք երկերեսանի արևային մոդուլները (հայտնի են որպես երկերեսանի կրկնակի ապակե մոդուլներ): Այս տեխնոլոգիան վերաձևավորում է համաշխարհային ֆոտովոլտային շուկայի տեխնիկական ուղին և կիրառման ձևը՝ արտադրելով էլեկտրաէներգիա՝ կլանելով լույսի էներգիան բաղադրիչների երկու կողմերից և համատեղելով այն ապակե փաթեթավորման բերած զգալի դիմացկունության առավելությունների հետ: Այս հոդվածը կներկայացնի երկերեսանի կրկնակի ապակե մոդուլների հիմնական բնութագրերի, գործնական կիրառման արժեքի, ինչպես նաև ապագայում դրանց առջև ծառացած հնարավորությունների և մարտահրավերների խորը վերլուծություն՝ բացահայտելով, թե ինչպես են դրանք ֆոտովոլտային արդյունաբերությունը մղում դեպի ավելի բարձր արդյունավետություն, կիլովատտ-ժամի ցածր արժեք և տարբեր սցենարներին ավելի լայն հարմարվողականություն:

Հիմնական տեխնիկական առանձնահատկություններ՝ կրկնակի թռիչք արդյունավետության և հուսալիության մեջ

Երկկողմանի կրկնակի ապակե մոդուլի հիմնական հմայքը կայանում է իր առաջխաղացման մեջ՝ էներգիայի արտադրության հզորությամբ: Ի տարբերություն ավանդական միակողմանի մոդուլների, դրա հետևի մասը կարող է արդյունավետորեն կլանել գետնի անդրադարձած լույսը (օրինակ՝ ավազ, ձյուն, բաց գույնի տանիքներ կամ ցեմենտե հատակներ), ապահովելով զգալի լրացուցիչ էներգիայի արտադրություն: Սա արդյունաբերության մեջ հայտնի է որպես «երկկողմանի ուժեղացում»: Ներկայումս հիմնական արտադրանքի երկկողմանի հարաբերակցությունը (հետևի և առջևի մասերի էներգիայի արտադրության արդյունավետության հարաբերակցությունը) սովորաբար հասնում է 85%-90%-ի: Օրինակ՝ բարձր անդրադարձման միջավայրերում, ինչպիսիք են անապատները, բաղադրիչների հետևի մասի ուժեղացումը կարող է հանգեցնել ընդհանուր էներգիայի արտադրության 10%-30%-ով աճի: Միևնույն ժամանակ, այս տեսակի բաղադրիչն ավելի լավ է աշխատում ցածր ճառագայթման պայմաններում (օրինակ՝ անձրևոտ օրերին կամ վաղ առավոտյան և ուշ երեկոյան), ավելի քան 2% էներգիայի ուժեղացմամբ:

Նյութերի և կառուցվածքների նորարարությունը արդյունավետ էներգիայի արտադրությանը նպաստելու բանալին է: Առաջադեմ մարտկոցային տեխնոլոգիաները (օրինակ՝ N-տիպի TOPCon-ը) խթանում են բաղադրիչների հզորության շարունակական աճը, և հիմնական արտադրանքը մտել է 670-720 Վտ սահմաններում: Առջևի ստվերի կորուստը նվազեցնելու և հոսանքի հավաքման արդյունավետությունը բարձրացնելու համար արդյունաբերությունը ներդրել է հիմնական հատիկներից զերծ դիզայն (օրինակ՝ 20BB կառուցվածքը) և կատարելագործված տպագրական տեխնոլոգիաներ (օրինակ՝ պողպատե էկրանային տպագրությունը): Փաթեթավորման մակարդակում կրկնակի ապակե կառուցվածքը (ապակու առջևի և հետևի մասում) ապահովում է բացառիկ պաշտպանություն՝ պահպանելով բաղադրիչի առաջին տարվա թուլացումը 1%-ի սահմաններում և տարեկան միջին թուլացման մակարդակը 0.4%-ից ցածր, ինչը շատ ավելի լավ է, քան ավանդական մեկ ապակե բաղադրիչները: Երկակի ապակե մոդուլների (հատկապես մեծ չափերի) մեծ քաշի խնդիրը լուծելու համար ի հայտ եկավ թեթև, թափանցիկ հետևի թերթի լուծում, որը թույլ տվեց 210 չափի մոդուլների քաշը կրճատել մինչև 25 կիլոգրամից պակաս, զգալիորեն թեթևացնելով տեղադրման դժվարությունները:

Շրջակա միջավայրի վրա հարմարվողականությունը երկկողմանի կրկնակի ապակե մոդուլի մեկ այլ կարևոր առավելություն է: Դրա ամուր կրկնակի ապակե կառուցվածքը այն օժտում է եղանակային պայմաններին գերազանց դիմադրողականությամբ, արդյունավետորեն դիմադրելով էլեկտրաէներգիայի հետևանքով առաջացած մարմանը (PID), ուժեղ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներին, կարկտահարությանը, բարձր խոնավությանը, աղի շիթերի կոռոզիային և ջերմաստիճանի կտրուկ տարբերություններին: Աշխարհի տարբեր կլիմայական գոտիներում (օրինակ՝ բարձր ցրտահարության, ուժեղ քամու, բարձր ջերմաստիճանի և բարձր խոնավության գոտիներում) ցուցադրական էլեկտրակայաններ տեղադրելով՝ բաղադրիչների արտադրողները անընդհատ ստուգում են իրենց երկարաժամկետ կայուն շահագործման հնարավորությունները ծայրահեղ միջավայրերում:

Կիրառման առավելությունները՝ խթանել ֆոտովոլտային նախագծերի տնտեսական բարելավումը

Երկկողմանի ապակե մոդուլների արժեքը, վերջին հաշվով, արտացոլվում է տնտեսական կենսունակությամբ ամբողջ նախագծի կյանքի ցիկլի ընթացքում, հատկապես կոնկրետ կիրառման սցենարներում.

Մեծածավալ գետնի վրա տեղադրված էլեկտրակայաններ. Եկամտի բազմապատկիչ բարձր անդրադարձման տարածքներում. անապատային, ձյունածածկ կամ բաց գույնի մակերեսային տարածքներում հետադարձ շահույթը կարող է ուղղակիորեն նվազեցնել նախագծի էլեկտրաէներգիայի հավասարեցված արժեքը (LCOE): Օրինակ՝ Լատինական Ամերիկայի ամենամեծ ֆոտովոլտային նախագծերից մեկում՝ Բրազիլիայի 766 ՄՎտ հզորությամբ «Cerrado Solar» էլեկտրակայանում, երկկողմանի կրկնակի ապակե մոդուլների տեղակայումը ոչ միայն հանգեցնում է էլեկտրաէներգիայի արտադրության զգալի աճի, այլև կանխատեսվում է, որ այն կնվազեցնի ածխաթթու գազի արտանետումները տարեկան 134,000 տոննայով: Տնտեսական մոդելի վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ այնպիսի տարածաշրջաններում, ինչպիսին է Սաուդյան Արաբիան, առաջադեմ երկբևեռ մոդուլների ներդրումը կարող է LCOE-ն կրճատել մոտավորապես 5%-ով՝ համեմատած ավանդական տեխնոլոգիաների հետ, միաժամանակ խնայելով համակարգի հավասարակշռության (BOS) ծախսերը:

Բաշխված ֆոտովոլտային էներգիա. տանիքների և հատուկ տեղանքների ներուժի օգտագործում. արդյունաբերական և առևտրային տանիքներում բարձր հզորության խտությունը նշանակում է ավելի մեծ հզորության համակարգերի տեղադրում սահմանափակ տարածքում, դրանով իսկ նվազեցնելով միավորի տեղադրման արժեքը: Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ մեծածավալ տանիքային նախագծերում բարձր արդյունավետությամբ երկբևեռ մոդուլների կիրառումը կարող է զգալիորեն կրճատել ինժեներական ընդհանուր պայմանագրերի (EPC) արժեքը և մեծացնել նախագծի զուտ շահույթը: Բացի այդ, բարդ տեղանքային տարածքներում, ինչպիսիք են ցեմենտե տարածքները և բարձր բարձրությունները, կրկնակի ապակե մոդուլների գերազանց մեխանիկական բեռնվածության դիմադրությունը և ջերմաստիճանի տարբերության դիմադրությունը դրանք դարձնում են հուսալի ընտրություն: Որոշ արտադրողներ արդեն թողարկել են անհատականացված արտադրանք և տեղադրման լուծումներ հատուկ միջավայրերի, ինչպիսիք են բարձր բարձրությունները, համար:

Համապատասխանեցում նոր էներգետիկ շուկային. էլեկտրաէներգիայի գնի եկամտի օպտիմալացում. Քանի որ օգտագործման ժամանակի էլեկտրաէներգիայի գնի մեխանիզմը գնալով ավելի տարածված է դառնում, ֆոտովոլտային էլեկտրաէներգիայի արտադրության ավանդական կեսօրվա գագաթնակետին համապատասխանող էլեկտրաէներգիայի գինը կարող է նվազել: Երկերեսանի մոդուլները, իրենց բարձր երկերեսանի հարաբերակցությամբ և լույսի թույլ արձագանքի գերազանց ունակությամբ, կարող են ավելի շատ էլեկտրաէներգիա արտադրել առավոտյան և երեկոյան, երբ էլեկտրաէներգիայի գները բարձր են, ինչը թույլ է տալիս էլեկտրաէներգիայի արտադրության կորն ավելի լավ համապատասխանել էլեկտրաէներգիայի գնի գագաթնակետային ժամանակահատվածին և այդպիսով մեծացնել ընդհանուր եկամուտը: 

Դիմումի կարգավիճակը՝ գլոբալ ներթափանցում և տեսարանի խորը մշակում

Երկկողմանի ապակե մոդուլների կիրառման քարտեզը արագորեն ընդլայնվում է ամբողջ աշխարհում։

Տարածաշրջանային լայնածավալ կիրառումը դարձել է հիմնական. բարձր ճառագայթման և բարձր անդրադարձման տարածաշրջաններում, ինչպիսիք են Մերձավոր Արևելքի անապատը, արևմտյան Չինաստանի Գոբի անապատը և Լատինական Ամերիկայի սարահարթը, երկերեսանի կրկնակի ապակե մոդուլները դարձել են նախընտրելի ընտրություն նոր մեծածավալ գետնի վրա տեղադրված էլեկտրակայանների կառուցման համար: Միևնույն ժամանակ, ձյունառատ տարածաշրջաններում, ինչպիսին է Հյուսիսային Եվրոպան, լիովին օգտագործվում է նաև բաղադրիչի հետևի մասի բարձր ուժեղացման առանձնահատկությունը ձյան անդրադարձման տակ (մինչև 25%):

Հատուկ իրավիճակների համար ի հայտ են գալիս անհատական լուծումներ. Արդյունաբերությունը ցուցաբերում է խորը անհատականացման միտում՝ հատուկ կիրառման միջավայրերի համար: Օրինակ՝ անապատային էլեկտրակայանների ավազի և փոշու խնդրին ի պատասխան, որոշ բաղադրիչներ նախագծվել են հատուկ մակերեսային կառուցվածքներով՝ փոշու կուտակումը նվազեցնելու, մաքրման հաճախականությունը և շահագործման ու սպասարկման ծախսերը նվազեցնելու համար: Ագրո-ֆոտովոլտային լրացուցիչ նախագծում ջերմոցի տանիքին օգտագործվում է լույսը փոխանցող երկկողմանի մոդուլ՝ էլեկտրաէներգիայի արտադրության և գյուղատնտեսական արտադրության միջև սիներգիա ապահովելու համար: Ծովային կամ ափամերձ կոշտ միջավայրերի համար մշակվել են կրկնակի ապակե բաղադրիչներ՝ ավելի ուժեղ կոռոզիոն դիմադրողականությամբ:

Ապագայի հեռանկար. շարունակական նորարարություն և մարտահրավերների հաղթահարում

Երկկողմանի կրկնակի ապակե մոդուլների ապագա զարգացումը լի է կենսունակությամբ, բայց այն նաև պետք է անմիջականորեն բախվի մարտահրավերների հետ.

Արդյունավետությունը շարունակում է աճել. TOPCon-ի կողմից ներկայացված N-տիպի տեխնոլոգիաները ներկայումս հիմնական ուժն են երկերեսանի մոդուլների արդյունավետության բարձրացման գործում: Ավելի առաջադեմ պերովսկիտ/բյուրեղային սիլիցիումային տանդեմային բջիջների տեխնոլոգիան լաբորատոր պայմաններում ցույց է տվել ավելի քան 34% փոխակերպման արդյունավետության ներուժ և, ինչպես սպասվում է, կդառնա երկերեսանի մոդուլների հաջորդ սերնդի արդյունավետության թռիչքի բանալին: Միևնույն ժամանակ, երկերեսանի մոդուլների 90%-ից բարձր հարաբերակցությունը կբարձրացնի հակառակ կողմում էներգիայի արտադրության ներդրումը:

Շուկայի կառուցվածքի դինամիկ ճշգրտում. Երկերեսանի մոդուլների ներկայիս շուկայական մասնաբաժինը անընդհատ աճում է, բայց ապագայում այն կարող է կառուցվածքային փոփոխությունների ենթարկվել: Քանի որ միակողմանի ապակե մոդուլները հասունանում են թեթև և ծախսերի վերահսկման տեխնոլոգիաների ոլորտում (օրինակ՝ LECO գործընթացները՝ ջրակայունությունը բարելավելու և ավելի մատչելի փաթեթավորման նյութերի օգտագործումը), կանխատեսվում է, որ դրանց մասնաբաժինը բաշխված տանիքների շուկայում կաճի: Երկերեսանի կրկնակի ապակե մոդուլները կշարունակեն ամրապնդել իրենց գերիշխող դիրքը գետնին տեղադրված էլեկտրակայաններում, հատկապես բարձր անդրադարձման սցենարներում:

Լուծման ենթակա հիմնական մարտահրավերներ՝

Քաշի և արժեքի հավասարակշռություն. Երկշերտ ապակե կառուցվածքի քաշի ավելացումը (մոտ 30%) տանիքներում դրա լայնածավալ կիրառման հիմնական խոչընդոտն է: Թափանցիկ հետևի թերթերը լայն հեռանկարներ ունեն որպես թեթև այլընտրանք, սակայն դրանց երկարաժամկետ (ավելի քան 25 տարի) եղանակային դիմադրությունը, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման դիմադրությունը և ջրակայունությունը դեռ պետք է ստուգվեն ավելի շատ արտաքին փորձարարական տվյալներով:

Համակարգի հարմարվողականություն. Մեծ չափի և բարձր հզորության բաղադրիչների տարածումը պահանջում է օժանդակ սարքավորումների, ինչպիսիք են բրեկետային համակարգերը և ինվերտորները, միաժամանակ արդիականացնել, ինչը մեծացնում է համակարգի նախագծման բարդությունը և սկզբնական ներդրումային արժեքը, ինչպես նաև պահանջում է համագործակցային օպտիմալացում ամբողջ արդյունաբերական շղթայի ընթացքում։