1. Trenutni status fotonaponske (solarne energije) industrije

1.1 Brzi rast globalnog tržišta fotonaponskih sistema

Posljednjih godina, globalna industrija fotonaponske energije doživjela je eksplozivan rast. 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 Američkih Država, Evrope i Indije postale su glavne pokretačke snage na tržištu fotonaponske energije.

- Kina: Kao najveće svjetsko tržište solarnih fotonaponskih sistema, 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 faktori koji pokreću razvoj kineske industrije solarnih fotonaponskih sistema.

- Evropa: Pogođena sukobom između Rusije i Ukrajine, Evropa je ubrzala svoju energetsku tranziciju. U 2023. godini, novi instalirani kapacitet solarnih fotonaponskih sistema premašio je 60 GW, sa značajnim rastom u zemljama poput Njemačke, Španije i Holandije.

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

- Indija: Indijska vlada snažno promovira razvoj obnovljivih izvora energije. U 2023. godini, novi instalirani kapacitet solarnih fotonaponskih panela 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 povećanja efikasnosti i smanjenja troškova u proizvodnji solarne energije:

- Visokoefikasne 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 postepeno proširuju svoj tržišni udio zbog veće efikasnosti konverzije (>24%).

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

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

1.3The Cijena proizvodnje fotonaponske energije nastavlja opadati

Tokom protekle decenije, troškovi proizvodnje energije iz fotonaponskih sistema pali su za više od 80%. Prema podacima IRENA-e (Međunarodne agencije za obnovljivu energiju), globalni nivelisani troškovi električne energije (LCOE) za fotonaponsku energiju u 2023. godini pali su na 0,03 - 0,05 američkih dolara po kWh, što je niže od troškova proizvodnje energije iz uglja i prirodnog gasa, što je čini jednim od najkonkurentnijih izvora energije.

1.4 Koordinirani razvoj skladištenja energije i fotovoltaike

Zbog isprekidane prirode proizvodnje energije iz fotonaponskih sistema, upotreba sistema za skladištenje energije (kao što su litijum-jonske baterije, natrijum-jonske baterije, protočne baterije itd.) u kombinaciji postala je trend. U 2023. godini, novoinstalirani kapacitet globalnih projekata fotonaponske energije i skladištenja energije premašio je 30 GW, a očekuje se da će održati visoku stopu rasta u narednoj deceniji.

2. The važnost fotonaponske industrije

2.1 Rješavanje klimatskih promjena promjena i promovisanje ciljeva ugljične neutralnosti

Zemlje širom svijeta ubrzavaju svoju energetsku tranziciju kako bi smanjile emisije stakleničkih plinova. Solarna 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 dostići preko 40%, a solarna energija će postati jedan od glavnih izvora energije.

2.2 Energetska sigurnost i nezavisnost

Tradicionalni izvori energije (kao što su nafta i prirodni plin) uveliko su pod utjecajem geopolitike, dok su resursi solarne energije široko rasprostranjeni i mogu smanjiti ovisnost o uvoznoj energiji. Na primjer, Evropa je smanjila svoju potražnju za ruskim prirodnim plinom postavljanjem velikih fotonaponskih elektrana, čime je povećala svoju energetsku autonomiju.

2.3 Podsticanje ekonomskog rasta i zapošljavanja

Lanac fotonaponske industrije uključuje više karika kao što su silikonski materijali, silikonske pločice, baterije, moduli, inverteri, nosači i skladištenje energije, koji su stvorili milione radnih mjesta širom svijeta. Broj direktnih zaposlenih u kineskoj fotonaponskoj industriji prelazi 3 miliona, a fotonaponske industrije u Evropi i Sjedinjenim Državama također se brzo šire.

2.4 Elektrifikacija ruralnih područja i smanjenje siromaštva

U zemljama u razvoju, fotonaponske mikromreže i kućni solarni sistemi snabdijevaju električnom energijom udaljena područja i poboljšavaju životne uslove stanovnika. Na primjer, "Solarni kućni sistemi" u Africi pomogli su desetinama miliona ljudi da se izvuku iz stanja bez struje.

3.Neophodnost uređaja za zaštitu od prenapona (SPD) u fotonaponskom sistemu

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

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

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

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

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

3.2 Funkcija uređaja za zaštitu od prenapona (SPD)

Zaštitnici od prenapona su ključna oprema za zaštitu od groma i prenapona u fotonaponskim sistemima. Njihove glavne funkcije uključuju:

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

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

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

3.3 Primjena SPD-a u fotonaponskim sistemima

Zaštita od prenapona za fotonaponske sisteme treba biti projektovana na više nivoa:

- Zaštita na DC strani (od fotonaponskih modula do invertera):

- Instalirajte SPD tipa II na ulaznom kraju niza kako biste spriječili inducirane udare groma i operativne prenapone.

- Instalirajte SPD tipa I + II na DC ulazu invertera kako biste se suočili sa kombinovanom prijetnjom direktnog i indukovanog groma.

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

- Instalirajte SPD tipa II na izlaznom kraju invertera kako biste spriječili prodor prenapona sa strane mreže.

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

3.4 Ključne tačke za odabir prenaponskih zaštitnika

- Usklađivanje nivoa napona: Maksimalni kontinuirani radni napon (Uc) SPD-a mora biti veći od napona sistema (na primjer, fotonaponski sistem od 1000Vdc zahtijeva SPD sa Uc ≥ 1200V).

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

- Nivo zaštite: Vanjska instalacija mora ispunjavati IP65 ili viši stepen zaštite, pogodan za teške uslove okoline.

- Standardi certifikacije: U skladu sa IEC 61643-31 (standard za SPD-ove specifične za fotonaponske sisteme) i UL 1449 i drugim međunarodnim certifikatima.

3.5 Potencijalni rizici neugradnje SPD-a

- Oštećenje opreme: Precizni elektronski uređaji poput invertora i sistema za nadzor su osjetljivi na prenaponske udare, a troškovi popravke su visoki.

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

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

4. Globalno Trendovi na tržištu fotonaponskih zaštitnika od prenapona

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 premašiti 2 milijarde američkih dolara do 2025. godine, sa složenom godišnjom stopom rasta (CAGR) od 15%.

4.2 Smjer tehnoloških inovacija

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

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

- Duži vijek trajanja: Korištenje novih osjetljivih materijala (kao što je tehnologija kompozita cink oksida), povećava trajnost SPD-ova.

4.3 Promocija politika i standarda

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

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

5.Zaključak: Fotovoltažna industrija ne može bez prenaponskih zaštita

Brzi razvoj fotonaponske industrije dao je snažan podsticaj globalnoj energetskoj tranziciji. Međutim, udari groma i rizici od prenapona ne mogu se zanemariti. Zaštitnici od prenapona, kao ključna garancija za siguran rad fotonaponskih sistema, mogu efikasno smanjiti rizik od oštećenja opreme, poboljšati efikasnost proizvodnje energije i produžiti vijek trajanja sistema. 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 sisteme, EPC kompanije i timove za upravljanje i održavanje, odabir visokokvalitetnih zaštitnika od prenapona koji ispunjavaju međunarodne standarde ključna je mjera za osiguranje dugoročnog stabilnog rada elektrane i maksimiziranje povrata investicije.