Zašto je fotonapon favorizovan na tržištu? Može li distribuirana fotonaponska proizvodnja električne energije imati mogućnosti?

Musk je jednom rekao: Dajte mi mjesto s noktom na mapi Sjedinjenih Država, i ja ću stvoriti energiju koja može opskrbiti cijele Sjedinjene Države. Metoda za koju je rekao je fotonaponska proizvodnja energije +skladištenje energije.

Ako se velika provincija u Kini, kao što je Unutrašnja Mongolija/Qinghai i druge provincije sa velikom površinom, sva sunčeva svjetlost i zemljišni resursi koriste za proizvodnju električne energije, ona zaista može obezbijediti električnu energiju zemlji pod idealnim uslovima.

Trenutni kumulativni instalisani kapacitet fotonaponske energije u Kini je 254,4 GW, ali pod pretpostavkom neutralnosti ugljika, čista, neiscrpna/nezagađena solarna energija je trenutno pravac koji najviše obećava.

U izvještaju objavljenom u martu ove godine spomenuto je da će do 2030. godine instalirani kapacitet proizvodnje fotonaponske energije u Kini dostići 1.025 GW, a do 2060. godine instalirani kapacitet proizvodnje fotonaponske energije dostići će 3800 GW. Trenutna čista energija uključuje hidroenergiju/nuklearnu energiju/energiju vjetra/fotonaponsku proizvodnju energije, koje nisu velike po obimu. Jasniji podatak je da je prošle godine instalirana snaga hidroelektrana bila 370 miliona kilovata, nuklearne 50 miliona kilovata, vjetroelektrane 280 miliona kilovata, a fotonaponskih 250 miliona kilovata.

Postoji toliko mnogo čistih izvora energije, a instalirani kapacitet fotonaponske energije je čak niži od snage vjetra. Zašto je tržište tako optimistično po pitanju fotonaponske energije?

1. Niska cijena

U posljednjih deset godina cijena fotonaponske proizvodnje električne energije po kilovat-satu pala je za 89%, a prosječna cijena električne energije po kilovat-satu jedan je od najjeftinijih izvora energije od svih vrsta proizvodnje električne energije. Prosječna cijena izgradnje zemaljskih elektrana u 2019. iznosi 4,55 juana po vatu, a tada je cijena električne energije 0,44 juana po kilovat-satu; 2020. godine cijena električne energije je 3,8 juana po vatu, a cijena električne energije 0,36 juana po kilovat-satu. Troškovi izgradnje će nastaviti da opadaju po stopi od 5-10% godišnje u budućnosti, a podaci predviđaju da će pasti na 2,62 juana/W do 2025.

Kineska fotonaponska kompanija je implementirala paritetni pristup internetu. Trenutno, samo nekoliko gradova prvog i drugog reda i drugih regija s manje sunčevih resursa još uvijek imaju subvencije za fotonapon. Većina regiona je već postigla samodovoljnost, smanjene fotonaponske troškove, povećanu efikasnost proizvodnje energije, poboljšanu efikasnost proizvodnje energije monokristalnog silicijuma/polikristalnog silicijuma, a troškovi će biti dodatno smanjeni u budućnosti.

Ono s čime se sada suočavamo je problem nestašica uzvodno, a proizvodni kapaciteti silicijumskih materijala ne mogu pratiti potrošnju, što rezultira pretjerano visokim troškovima. Fotonaponski moduli i nosači su mnogo jeftiniji nego prije nekoliko godina.

2. Kratak period izgradnje

Izgradnja hidroelektrane je veoma teška. Bilo je potrebno 15 godina da se završi izgradnja brane Tri klisure, a 1,13 miliona domorodačkog stanovništva je uklonjeno. U trenutnoj situaciji, teško je obnoviti Tri klisure, ciklus je predugačak i cijena je previsoka. Uopšteno govoreći, rok izgradnje velikih i srednjih hidroelektrana je 5-10 godina, a period izgradnje malih hidroelektrana takođe traje 2-3 godine. Jedina prednost je što hidroelektrana ima dug radni ciklus, najmanje stotinu godina.

Nuklearne elektrane su još veći projekti, koji uključuju pitanja nuklearne sigurnosti. Cijeli proces regulatorne saglasnosti, niskogradnje, montaže i puštanja u rad će trajati 5-8 godina.

Vrijeme instalacije vjetroelektrane nije tako dugo, dovoljno je oko godinu dana.

Relativno govoreći, fotonaponska proizvodnja električne energije je elektrana koja najviše štedi vrijeme. Centralizirana fotonaponska proizvodnja također može gubiti vrijeme, ali sada popularne distribuirane fotonaponske, odnosno fotonaponske elektrane sa konceptom električne mreže ili čak mikromreže, u roku od 3 mjeseca Izgradnja elektrane može biti završena, a za kratko vrijeme veoma je pogodan za kapitalne investicije gradnje.

Nakon razgovora o prednostima, pogledajmo nedostatke. Zašto je tržište još uvijek puno nedoumica u vezi sa fotonaponima?

Proizvodnja fotonaponske energije sada se suočava s tri velika problema. Jedna je nestabilna proizvodnja električne energije, a postoji i velika količina otpadnog svjetla i električne energije; drugo, elektrane su koncentrisane na udaljenijim lokacijama i teško ih je transportovati; treće, centralizovani fotonaponski uređaji zauzimaju veliku površinu zemlje.

Analiziraćemo ova tri pitanja jedno po jedno.

a. Napuštanje svjetla i struje

Razlog napuštanja svjetla je prevelika proizvodnja električne energije.

Iako sve lokalne samouprave smanjuju struju, nije sva električna energija nedovoljna. Na primjer, provincije s bogatim prirodnim resursima kao što su Qinghai i Unutrašnja Mongolija zapravo imaju dovoljno energije. Ali čak i tako, ne samo energija vjetra ili fotonaponski uređaji, svi se oni suočavaju s velikim problemom: neravnomjernom proizvodnjom električne energije.

Vremenske prilike određuju količinu proizvedene električne energije. Izvor fotonaponske proizvodnje energije je sunce, proizvodnja energije danju je definitivno veća od one uveče, a proizvodnja energije po sunčanom danu je definitivno veća od one po kišnom vremenu. Kao rezultat toga, fotonaponska proizvodnja energije se oslanja na vremenske prilike i nema nikakvu autonomiju.

Skladištenje energije je skladištenje električne energije proizvedene tokom vršnih perioda na neki način. Tehnologija skladištenja energije je da fotonaponsku proizvodnju električne energije učini stabilnijom i postigne stanje vršnog brijanja i punjenja doline. Trenutno postoje dvije glavne metode skladištenja energije. Jedan je elektrohemijsko skladištenje energije, koje koristi baterije za skladištenje električne energije; druga je energija vodika, koja pretvara električnu energiju u energiju vodika, što je pogodno za transport i skladištenje, a može se koristiti kada je potrebno.

Fotonapon ima još jedan nedostatak: stopa fotoelektrične konverzije će opadati tokom vremena. Nakon što je hidroelektrana izgrađena, može raditi stotinu godina, ali komponente fotonaponske elektrane vremenom polako stare i mogu se povući za 15 godina.

b. Prevoz električne energije

Neravnomjerna proizvodnja električne energije na različitim mjestima je sistemski problem.

Kina ima ogromnu zemlju i bogate resurse, a metode proizvodnje energije se ne mogu generalizirati. Na mjestima kao što su Yunnan i Sichuan, gdje su vodni resursi u izobilju, može se koristiti više hidroenergije, a energija vjetra i fotonaponska energija se više koriste na sjeverozapadu. Geografski položaj direktno određuje količinu proizvodnje električne energije. Proizvodnja električne energije u aridnim područjima na sjeverozapadu mora biti mnogo jača nego u mjestima sa puno kiše na jugoistoku, jugozapadu, itd. Ono što je još neugodnije je da područja bogata resursima imaju manje stanovništva; gusto naseljena područja nemaju dovoljno resursa. Iako istočni i južni regioni imaju veliku populaciju, proizvodnja električne energije toplotne i čiste energije je ograničena.

Problem neravnomjerne raspodjele resursa uzrokovan geografskom lokacijom je problem koji treba riješiti za prijenos električne energije sa zapada na istok. Energija sjeverozapadnog vjetra, fotonaponska energija i jugozapadna hidroenergija moraju se transportovati u razvijene regije na jugu Bliskog istoka, što zahtijeva regulaciju elektroenergetske mreže i potrebu za prijenosom i transformacijom UHV energije na velike udaljenosti.

UHV projekti, uključujući opremu, tornjeve,fotonaponskih kablovai infrastruktura, itd., više su kapitalna ulaganja u opremu i kablove na tržištu. Oprema uključuje DC opremu i AC opremu, kao što su transformatori i reaktori.

c. Regionalna ograničenja

Zašto samo sjeverozapadna Kina može koristiti fotonapon? Budući da je u prethodnoj tehnologiji tržište stalo do centralizirane fotonaponske proizvodnje energije, veliki broj fotonaponskih panela zauzima tlo kako bi proizveo značajnu električnu energiju.

Centralizovana panelna akumulacija, samo slabo naseljena područja kao što je severozapad mogu imati ovo stanje. Međutim, zemljišni resursi u centralnim i istočnim regijama su relativno dragocjeni, a ne postoji takav uslov za bavljenje centraliziranom fotonaponskom proizvodnjom električne energije, pa je distribuirana fotonaponska proizvodnja sada popularna.

Postoje dvije vrste distribuiranih, jedna je krovna fotonaponska, a druga integrirana fotonaponska. Krovni fotonaponski uređaji imaju jaka ograničenja i nisku efikasnost, tako da rezultati promocije nisu dobri. Sada je tržište optimističnije u pogledu fotonaponske integracije, odnosno fotonaponskog krova + fotonaponskog zida. Distribuirane fotonaponske elektrane se odnose na fotonaponske elektrane snage ispod 6MW, obično projekti za proizvodnju fotonaponske energije izgrađeni na krovovima zgrada i drugim praznim površinama. Udaljenost do opterećenja je kratka, udaljenost prijenosa je kratka i lako se apsorbira na licu mjesta, tako da su izgledi vrlo obećavajući.