1. Trenutni status fotonaponske (solarne energije) industrije

1.1 Brzi rast globalnog tržišta fotonaponskih sustava

Posljednjih godina globalna fotonaponska industrija svjedočila je eksplozivnom rastu. Prema podacima Međunarodne agencije za energiju (IEA), u 2023. godini globalni novi instalirani kapacitet fotonaponske energije premašio je 350 GW, a kumulativni instalirani kapacitet premašio je 1,5 TW. Zemlje i regije poput Kine, Sjedinjenih Država, Europe i Indije postale su glavne pokretačke snage na tržištu fotonaponske energije.

- Kina: Kao najveće svjetsko tržište solarnih fotonaponskih sustava, Kina je 2023. godine dodala preko 200 GW solarnih fotonaponskih kapaciteta, što čini više od 57% globalnih novih instaliranih kapaciteta. Vladina politička podrška, tehnološki napredak i smanjenje troškova ključni su čimbenici koji potiču razvoj kineske industrije solarnih fotonaponskih sustava.

- Europa: Pogođena sukobom između Rusije i Ukrajine, Europa je ubrzala svoju energetsku tranziciju. U 2023. godini novi instalirani kapacitet solarnih fotonaponskih sustava premašio je 60 GW, uz značajan rast u zemljama poput Njemačke, Španjolske i Nizozemske.

- Sjedinjene Američke Države: Potaknuto Zakonom o smanjenju inflacije (IRA), američko tržište solarnih fotonaponskih sustava nastavilo je rasti, s novim instaliranim kapacitetom od približno 40 GW u 2023. godini.

- Indija: Indijska vlada snažno potiče razvoj obnovljivih izvora energije. U 2023. godini novi instalirani kapacitet solarnih fotonaponskih sustava premašio je 20 GW, s ciljem postizanja 500 GW instaliranog kapaciteta obnovljivih izvora energije do 2030. godine.

1.2Kontinuirani napredak u fotonaponskoj tehnologiji

Kontinuirane inovacije u fotonaponskoj tehnologiji dovele su do povećane učinkovitosti i smanjenja troškova u proizvodnji solarne energije:

- Visokoučinkovite tehnologije baterija kao što su PERC, TOPCon i HJT: PERC (Passivated Emitter and Rear Contact) ćelije ostaju glavne, ali TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) i HJT (Heterojunkcija) tehnologije postupno šire svoj tržišni udio zbog veće učinkovitosti pretvorbe (>24%).

- Perovskitne solarne ćelije: Kao fotonaponska tehnologija sljedeće generacije, perovskitne ćelije postigle su laboratorijsku učinkovitost preko 33% i očekuje se da će u budućnosti biti komercijalno isplative.

- Bifacijalni moduli i nosači za praćenje: Bifacijalni moduli mogu povećati proizvodnju energije za 10% do 20%, dok nosači za praćenje optimiziraju kut upada sunčeve svjetlosti, dodatno povećavajući učinkovitost sustava.

1.3The Trošak proizvodnje fotonaponske energije nastavlja padati

Tijekom proteklog desetljeća, trošak proizvodnje energije iz fotonaponskih sustava pao je za više od 80%. Prema IRENA-i (Međunarodnoj agenciji za obnovljivu energiju), globalni nivelirani trošak električne energije (LCOE) za fotonaponsku energiju u 2023. godini pao je na 0,03 - 0,05 američkih dolara po kWh, što je niže od proizvodnje energije iz ugljena i prirodnog plina, što je čini jednim od najkonkurentnijih izvora energije.

1.4 Koordinirani razvoj skladištenja energije i fotonaponske energije

Zbog isprekidane prirode proizvodnje energije iz fotonaponske energije, korištenje sustava za pohranu energije (kao što su litijeve baterije, natrij-ionske baterije, protočne baterije itd.) zajedno postalo je trend. U 2023. godini novoinstalirani kapacitet globalnih projekata fotonaponske energije i pohrane energije premašio je 30 GW, a očekuje se da će zadržati visoku stopu rasta u sljedećem desetljeću.

2. The važnost fotonaponske industrije

2.1 Rješavanje klimatskih promjena promjena i promicanje ciljeva ugljične neutralnosti

Zemlje diljem svijeta ubrzavaju svoju energetsku tranziciju kako bi smanjile emisije stakleničkih plinova. Sunčeva energija, kao ključna komponenta čiste energije, igra ključnu ulogu u postizanju cilja "ugljične neutralnosti". Prema Pariškom sporazumu, do 2030. godine globalni udio obnovljive energije mora doseći preko 40%, a solarna energija postat će jedan od glavnih izvora energije.

2.2 Energetska sigurnost i neovisnost

Tradicionalni izvori energije (poput nafte i prirodnog plina) uvelike su pod utjecajem geopolitike, dok su resursi solarne energije široko rasprostranjeni i mogu smanjiti ovisnost o uvozu energije. Na primjer, Europa je smanjila svoju potražnju za ruskim prirodnim plinom postavljanjem velikih fotonaponskih elektrana, čime je povećala svoju energetsku autonomiju.

2.3 Poticanje gospodarskog rasta i zapošljavanja

Lanac fotonaponske industrije uključuje više karika kao što su silicijski materijali, silicijske pločice, baterije, moduli, pretvarači, nosači i skladištenje energije, koji su stvorili milijune radnih mjesta diljem svijeta. Izravno zaposlenici u kineskoj fotonaponskoj industriji prelaze 3 milijuna, a fotonaponske industrije u Europi i Sjedinjenim Državama također se brzo šire.

2.4 Elektrifikacija ruralnih područja i smanjenje siromaštva

U zemljama u razvoju, fotonaponske mikromreže i kućni solarni sustavi opskrbljuju električnom energijom udaljena područja i poboljšavaju životne uvjete stanovnika. Na primjer, "Solarni kućni sustavi" u Africi pomogli su desecima milijuna ljudi da se izvuku iz stanja bez struje.

3.Potreba za uređajem za zaštitu od prenapona (SPD) u fotonaponskom sustavu

3.1 Rizici od udara groma i prenapona s kojima se suočavaju fotonaponski sustavi

Fotonaponske elektrane obično se postavljaju na otvorenim područjima (kao što su pustinje, krovovi i planine) i vrlo su osjetljive na udare groma i prenapona. Glavni rizici uključuju:

- Izravni udar groma: Izravan udar u fotonaponske module ili nosače, što uzrokuje oštećenje opreme.

- Inducirana munja: Elektromagnetski impuls munje inducira visoke napone u kabelima, oštećujući elektroničke uređaje poput pretvarača i kontrolera.

- Fluktuacije u mreži: Radni prenaponi na strani mreže (kao što su radnje prekidača, kratki spojevi) mogu se prenijeti na fotonaponski sustav.

3.2 Funkcija uređaja za zaštitu od prenapona (SPD)

Prenaponski zaštitnici su ključna oprema za zaštitu od munje i prenapona u fotonaponskim sustavima. Njihove glavne funkcije uključuju:

- Ograničavanje prolaznih prenapona: Kontroliranje visokih napona generiranih udarima groma ili fluktuacijama mreže unutar sigurnog raspona.

- Ispuštanje udarnih struja: Brzo usmjeravanje prekomjernih struja u zemlju radi zaštite nizvodne opreme.

- Povećanje pouzdanosti sustava: Smanjenje kvarova opreme i zastoja uzrokovanih udarima groma ili prenaponom.

3.3 Primjena SPD-a u fotonaponskim sustavima

Zaštita od prenapona za fotonaponske sustave treba biti projektirana na više razina:

- Zaštita na istosmjernoj strani (od fotonaponskih modula do pretvarača):

- Ugradite SPD tipa II na ulazni kraj niza kako biste spriječili inducirane udare groma i operativne prenapone.

- Ugradite SPD tipa I + II na DC ulazni kraj pretvarača kako biste se suočili s kombiniranom prijetnjom izravnog i induciranog udara groma.

- Zaštita na AC strani (od pretvarača do mreže):

- Ugradite SPD tipa II na izlazni kraj pretvarača kako biste spriječili prodor prenapona sa strane mreže.

- Ugradite SPD tipa III u razvodni ormar kako biste osigurali preciznu zaštitu osjetljive opreme.

3.4 Ključne točke za odabir prenaponskih zaštita

- Usklađivanje razine napona: Maksimalni kontinuirani radni napon (Uc) SPD-a mora biti viši od napona sustava (na primjer, fotonaponski sustav od 1000 V istosmjerne struje zahtijeva SPD s Uc ≥ 1200 V).

- Strujni kapacitet: Nazivna struja pražnjenja (In) DC strane SPD-a treba biti ≥ 20kA, a maksimalna struja pražnjenja (Imax) treba biti ≥ 40kA.

- Razina zaštite: Vanjska instalacija mora zadovoljavati IP65 ili višu razinu zaštite, prikladno za teške uvjete okoline.

- Certifikacijski standardi: U skladu s IEC 61643-31 (standard za SPD-ove specifične za fotonaponske sustave) i UL 1449 te drugim međunarodnim certifikatima.

3.5 Potencijalni rizici neugradnje SPD-a

- Oštećenje opreme: Precizni elektronički uređaji poput pretvarača i sustava za nadzor osjetljivi su na prenaponske udare, a troškovi popravka su visoki.

- Gubitak proizvodnje energije: Udari groma uzrokuju prekide u proizvodnji energije, što utječe na profit proizvodnje energije.

- Opasnost od požara: Prenapon može izazvati električne požare, što predstavlja prijetnju sigurnosti elektrane.

4. Globalno Trendovi na tržištu fotonaponskih prenaponskih zaštita

4.1 Rast potražnje na tržištu

S brzim porastom kapaciteta fotonaponskih instalacija, istovremeno se proširilo i tržište prenaponskih zaštita. Predviđa se da će globalno tržište fotonaponskih SPD-ova do 2025. godine premašiti 2 milijarde američkih dolara, sa složenom godišnjom stopom rasta (CAGR) od 15%.

4.2 Smjer tehnoloških inovacija

- Inteligentni SPD: Opremljen je funkcijama praćenja struje i alarma kvara te podržava daljinsko upravljanje.

- Viši naponski razredi: SPD-ovi s višim nazivnim naponom (kao što je 1500 V) postali su uobičajeni.

- Dulji vijek trajanja: Korištenjem novih osjetljivih materijala (kao što je tehnologija kompozita cinkovog oksida) povećava se trajnost SPD-ova.

4.3 Promocija politika i standarda

- Međunarodni standardi kao što su IEC 62305 (Standard za zaštitu od munje) i IEC 61643-31 (Standard za fotonaponski SPD) nalažu da fotonaponski sustavi budu opremljeni zaštitom od prenapona.

- "Tehničke specifikacije za zaštitu od munje fotonaponskih elektrana" (GB/T 32512-2016) u Kini jasno propisuju zahtjeve za odabir i ugradnju SPD-a.

5.Zaključak: Fotovoltažna industrija ne može bez prenaponskih zaštita

Brzi razvoj fotonaponske industrije snažno je potaknuo globalnu energetsku tranziciju. Međutim, udari groma i rizici od prenapona ne mogu se zanemariti. Prenaponski zaštitni uređaji, kao ključno jamstvo sigurnog rada fotonaponskih sustava, mogu učinkovito smanjiti rizik od oštećenja opreme, poboljšati učinkovitost proizvodnje energije i produžiti vijek trajanja sustava. U budućnosti, s kontinuiranim rastom fotonaponskih instalacija i razvojem pametnih mreža, visokoučinkoviti i vrlo pouzdani SPD-ovi postat će bitne komponente fotonaponskih elektrana.

Za investitore u fotonaponske sustave, EPC tvrtke te timove za upravljanje i održavanje, odabir visokokvalitetnih prenaponskih zaštita koje zadovoljavaju međunarodne standarde ključna je mjera za osiguranje dugoročnog stabilnog rada elektrane i maksimiziranje povrata investicije.