1. Trenutni stanje fotovoltaične (sončne energije) industrije

1.1 Hitra rast svetovnega trga fotovoltaike

V zadnjih letih je svetovna fotovoltaična industrija doživela eksplozivno rast. Po podatkih Mednarodne agencije za energijo (IEA) je leta 2023 nova nameščena zmogljivost fotovoltaike na svetu presegla 350 GW, skupna nameščena zmogljivost pa je presegla 1,5 TW. Države in regije, kot so Kitajska, Združene države Amerike, Evropa in Indija, so postale glavne gonilne sile na trgu fotovoltaike.

- Kitajska: Kitajska je največji svetovni trg sončne fotovoltaike in je leta 2023 dodala več kot 200 GW sončne fotovoltaične zmogljivosti, kar predstavlja več kot 57 % svetovne nove nameščene zmogljivosti. Vladna politična podpora, tehnološki napredek in zniževanje stroškov so ključni dejavniki, ki spodbujajo razvoj kitajske industrije sončne fotovoltaike.

- Evropa: Evropa, ki jo je prizadel konflikt med Rusijo in Ukrajino, je pospešila svoj energetski prehod. Leta 2023 je nova nameščena zmogljivost sončne fotovoltaike presegla 60 GW, z znatno rastjo v državah, kot so Nemčija, Španija in Nizozemska.

- Združene države Amerike: Trg sončne fotovoltaike v ZDA je, spodbujen z zakonom o zmanjševanju inflacije (IRA), še naprej rasel, z novo nameščeno zmogljivostjo približno 40 GW v letu 2023.

- Indija: Indijska vlada odločno spodbuja razvoj obnovljivih virov energije. Leta 2023 je nova nameščena zmogljivost sončne fotovoltaike presegla 20 GW, cilj pa je do leta 2030 doseči 500 GW nameščene zmogljivosti obnovljivih virov energije.

1.2Nenehen napredek fotovoltaične tehnologije

Nenehne inovacije v fotovoltaični tehnologiji so privedle do večje učinkovitosti in nižjih stroškov pri proizvodnji sončne energije:

- Visoko učinkovite tehnologije baterij, kot so PERC, TOPCon in HJT: celice PERC (pasivizirani emiter in zadnji kontakt) ostajajo prevladujoče, vendar tehnologije TOPCon (tunelski oksidni pasivizirani kontakt) in HJT (heterojunkcija) postopoma širijo svoj tržni delež zaradi večje učinkovitosti pretvorbe (> 24 %).

- Perovskitne sončne celice: Kot fotovoltaična tehnologija naslednje generacije so perovskitne celice dosegle laboratorijsko učinkovitost nad 33 % in pričakuje se, da bodo v prihodnosti komercialno uspešne.

- Dvofazni moduli in sledilni nosilci: Dvofazni moduli lahko povečajo proizvodnjo energije za 10 % do 20 %, sledilni nosilci pa optimizirajo kot vpada sončne svetlobe in dodatno povečajo učinkovitost sistema.

1.3The Stroški proizvodnje fotovoltaične energije še naprej padajo

V zadnjem desetletju so se stroški proizvodnje fotovoltaične energije znižali za več kot 80 %. Po podatkih IRENA (Mednarodne agencije za obnovljivo energijo) so se svetovni izravnani stroški električne energije (LCOE) za fotovoltaiko v letu 2023 znižali na 0,03–0,05 ameriških dolarjev na kWh, kar je manj kot pri proizvodnji električne energije iz premoga in zemeljskega plina, zaradi česar je to eden najbolj konkurenčnih virov energije.

1.4 Usklajen razvoj shranjevanja energije in fotovoltaike

Zaradi občasne narave proizvodnje fotovoltaične energije je postala trend uporaba sistemov za shranjevanje energije (kot so litijeve baterije, natrijeve ionske baterije, pretočne baterije itd.). Leta 2023 je na novo nameščena zmogljivost svetovnih projektov fotovoltaike in shranjevanja energije presegla 30 GW in pričakuje se, da bo v naslednjem desetletju ohranila visoko stopnjo rasti.

2. The pomen fotovoltaične industrije

2.1 Reševanje podnebnih sprememb spremembe in spodbujanje ciljev ogljične nevtralnosti

Države po vsem svetu pospešujejo svoj energetski prehod, da bi zmanjšale emisije toplogrednih plinov. Sončna energija kot osrednja komponenta čiste energije igra ključno vlogo pri doseganju cilja "ogljične nevtralnosti". V skladu s Pariškim sporazumom mora do leta 2030 svetovni delež obnovljivih virov energije doseči več kot 40 %, sončna energija pa bo postala eden glavnih virov energije.

2.2 Energetska varnost in neodvisnost

Tradicionalni viri energije (kot sta nafta in zemeljski plin) so močno pod vplivom geopolitike, medtem ko so viri sončne energije široko razširjeni in lahko zmanjšajo odvisnost od uvoza energije. Evropa je na primer zmanjšala povpraševanje po ruskem zemeljskem plinu z namestitvijo velikih fotovoltaičnih elektrarn in s tem povečala svojo energetsko avtonomijo.

2.3 Spodbujanje gospodarske rasti in zaposlovanja

Veriga fotovoltaične industrije vključuje več členov, kot so silicijevi materiali, silicijeve rezine, baterije, moduli, razsmerniki, nosilci in shranjevanje energije, ki so ustvarili milijone delovnih mest po vsem svetu. Število neposrednih zaposlenih v kitajski fotovoltaični industriji presega 3 milijone, fotovoltaična industrija pa se hitro širi tudi v Evropi in Združenih državah.

2.4 Elektrifikacija podeželja in zmanjševanje revščine

V državah v razvoju fotovoltaična mikro omrežja in gospodinjski sončni sistemi zagotavljajo elektriko oddaljenim območjem in izboljšujejo življenjske razmere prebivalcev. Na primer, "sončni domači sistemi" v Afriki so pomagali deset milijonom ljudi rešiti se iz stanja brez elektrike.

3.Potreba po prenapetostni zaščiti (SPD) v fotovoltaičnem sistemu

3.1 Tveganja udara strele in prenapetosti, s katerimi se soočajo fotovoltaični sistemi

Fotovoltaične elektrarne so običajno nameščene na odprtih območjih (kot so puščave, strehe in gore) in so zelo ranljive za udare strele in prenapetosti. Glavna tveganja vključujejo:

- Neposreden udar strele: Neposreden udar strele v fotovoltaične module ali nosilce, ki povzroči poškodbo opreme.

- Inducirana strela: Elektromagnetni impulz strele inducira visoke napetosti v kablih, kar poškoduje elektronske naprave, kot so razsmerniki in krmilniki.

- Nihanja v omrežju: Obratovalne prenapetosti na strani omrežja (kot so stikala, kratke povezave) se lahko prenesejo na fotovoltaični sistem.

3.2 Funkcija prenapetostne zaščite (SPD)

Prenapetostne zaščite so ključna oprema za zaščito pred strelo in prenapetostjo v fotovoltaičnih sistemih. Njihove glavne funkcije vključujejo:

- Omejevanje prehodnih prenapetosti: Nadzor visokih napetosti, ki jih povzročajo udari strele ali nihanja omrežja, znotraj varnega območja.

- Odvajanje prenapetostnih tokov: Hitro usmerjanje prekomernih tokov v zemljo za zaščito opreme, ki je priključena na omrežje.

- Izboljšanje zanesljivosti sistema: Zmanjšanje okvar opreme in izpadov zaradi udarov strele ali prenapetosti.

3.3 Uporaba SPD v fotovoltaičnih sistemih

Prenapetostna zaščita za fotovoltaične sisteme mora biti zasnovana na več ravneh:

- Zaščita na enosmerni strani (od fotonapetostnih modulov do razsmernika):

- Na vhodni konec niza namestite SPD tipa II, da preprečite inducirane strele in obratovalne prenapetosti.

- Na vhodni strani DC razsmernika namestite SPD tipa I + II, da odpravite kombinirano grožnjo neposredne in inducirane strele.

- Zaščita na strani AC (od razsmernika do omrežja):

- Na izhodni konec razsmernika namestite zaščitno stikalo tipa II, da preprečite vdor prenapetosti iz omrežja.

- V razdelilnik namestite SPD tipa III, da zagotovite natančno zaščito občutljive opreme.

3.4 Ključne točke za izbiro prenapetostnih zaščitnikov

- Usklajevanje napetostnih nivojev: Najvišja neprekinjena delovna napetost (Uc) SPD mora biti višja od sistemske napetosti (na primer, fotonapetostni sistem z napetostjo 1000 V enosmernega toka zahteva SPD z Uc ≥ 1200 V).

- Tokovna zmogljivost: Nazivni praznilni tok (In) enosmernega SPD-ja mora biti ≥ 20 kA, največji praznilni tok (Imax) pa ≥ 40 kA.

- Stopnja zaščite: Zunanja namestitev mora izpolnjevati stopnjo zaščite IP65 ali višjo, primerno za zahtevna okolja.

- Certifikacijski standardi: Skladno s standardoma IEC 61643-31 (standard za SPD-je, specifične za fotovoltaiko) in UL 1449 ter drugimi mednarodnimi certifikati.

3.5 Možna tveganja nenamestitve SPD

- Poškodbe opreme: Precizne elektronske naprave, kot so razsmerniki in nadzorni sistemi, so občutljive na prenapetostne udarce, stroški popravila pa so visoki.

- Izguba proizvodnje električne energije: Udari strele povzročijo izpad sistema, kar vpliva na dobiček proizvodnje električne energije.

- Nevarnost požara: Prenapetost lahko povzroči električne požare, kar ogroža varnost elektrarne.

4. Globalno Trendi na trgu prenapetostnih zaščitnikov PV

4.1 Rast povpraševanja na trgu

S hitrim povečanjem zmogljivosti fotovoltaičnih inštalacij se je hkrati razširil tudi trg prenapetostnih zaščit. Predvideva se, da bo velikost svetovnega trga fotovoltaičnih SPD do leta 2025 presegla 2 milijardi ameriških dolarjev, s sestavljeno letno stopnjo rasti (CAGR) v višini 15 %.

4.2 Smer tehnoloških inovacij

- Inteligentni SPD: Opremljen s funkcijami spremljanja toka in alarma za napake ter podpira daljinsko upravljanje.

- Višje napetostne ravni: SPD-ji z ​​višjimi nazivnimi napetostmi (npr. 1500 V) so postali glavni trend.

- Daljša življenjska doba: Uporaba novih občutljivih materialov (kot je tehnologija kompozitov cinkovega oksida) povečuje vzdržljivost SPD-jev.

4.3 Promocija politik in standardov

- Mednarodni standardi, kot sta IEC 62305 (standard za zaščito pred strelo) in IEC 61643-31 (standard za fotovoltaične SPD), predpisujejo, da morajo biti fotovoltaični sistemi opremljeni s prenapetostno zaščito.

- "Tehnične specifikacije za zaščito pred strelo fotovoltaičnih elektrarn" (GB/T 32512-2016) na Kitajskem jasno določajo zahteve za izbiro in namestitev SPD.

5.Zaključek: Fotovoltaična industrija ne more brez prenapetostnih zaščitnikov

Hiter razvoj fotovoltaične industrije je močno spodbudil svetovni energetski prehod. Vendar pa ne gre prezreti tveganj zaradi udarov strele in prenapetosti. Prenapetostne zaščite, kot ključno zagotovilo za varno delovanje fotovoltaičnih sistemov, lahko učinkovito zmanjšajo tveganje poškodb opreme, izboljšajo učinkovitost proizvodnje energije in podaljšajo življenjsko dobo sistema. V prihodnosti bodo z nenehno rastjo fotovoltaičnih inštalacij in razvojem pametnih omrežij visokozmogljivi in ​​zelo zanesljivi SPD-ji postali bistveni sestavni deli fotovoltaičnih elektrarn.

Za vlagatelje v fotovoltaiko, podjetja za energetske storitve in gradbeništvo ter ekipe za upravljanje in vzdrževanje je izbira visokokakovostnih prenapetostnih zaščitnikov, ki ustrezajo mednarodnim standardom, ključni ukrep za zagotovitev dolgoročno stabilnega delovanja elektrarne in maksimiranje donosnosti naložbe.