10 κορυφαίες Smart τάσεις στα φωτοβολταϊκά για ένα πιο πράσινο μέλλον

Στο πλαίσιο του συνεδρίου «Top 10 TrendsofSmartPV», με θέμα «Επιτάχυνση της χρήσης ηλιακής ενέργειας ως κύρια πηγή ενέργειας», ο Chen Guoguang, Πρόεδρος της Huawei Smart PV+ ESS Business, μοιράστηκε τις ιδέες και το όραμα της Huawei σχετικά με τις 10 τάσεις στον χώρο των «έξυπνων» φωτοβολταϊκών (SmartPV) από τη σκοπιά της συνεργασίας πολλαπλών σεναρίων, του ψηφιακού μετασχηματισμού και της ενισχυμένης ασφάλειας.

Με τη συνεχιζόμενη άνοδο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, η βιομηχανία των Φ/Β γνωρίζει μεγάλη ανάπτυξη. Ωστόσο, ο κλάδος εξακολουθεί να βρίσκεται αντιμέτωπος με πολλές προκλήσεις, όπως η μείωση του σταθμισμένου κόστους της ενέργειας (LCOE), η βελτίωση της απόδοσης O&M (operations & maintenance), η διατήρηση της σταθερότητας του ηλεκτρικού δικτύου με την είσοδο όλο και περισσότερων ΑΠΕ, και η διασφάλιση της συνολικής ασφάλειας του συστήματος.

Φωτοβολταϊκά & αποθήκευση ενέργειας

Καθώς όλο και περισσότερη ενέργεια από ΑΠΕ εισέρχεται στα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας, προκύπτουν διάφορα σύνθετα τεχνικά προβλήματα όσον αφορά στη σταθερότητα του συστήματος, την ισορροπία και την ποιότητα ισχύος. Ως εκ τούτου, προκύπτει η ανάγκη για μια νέα λειτουργία που θα επιτρέπει καλύτερο έλεγχο της ισχύος και μεγαλύτερη ικανότητα απόκρισης, καθώς και την εξομάλυνση των διακυμάνσεων συχνότητας και τάσης. Με την ενσωμάτωση των Φ/Β και συστημάτων ESS, καθώς και της τεχνολογίας Grid Forming,  κατασκευάζουμε «έξυπνες γεννήτριες PV + ESS».

Ορόσημο στην εφαρμογή αυτών των τεχνολογιών αποτέλεσε το έργο της Ερυθράς Θάλασσας στη Σαουδική Αραβία, στο οποίο η Huawei παρείχε ένα πλήρες σύνολο λύσεων, συμπεριλαμβανομένων του Smart PV Controller και του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας με μπαταρίες λιθίου (BESS). Αυτό το έργο με 400 MW Φ/Β και 1,3 GWh ESS για την υποστήριξη του ηλεκτρικού δικτύου, αντικαθιστά τις παραδοσιακές γεννήτριες ντίζελ και παρέχει καθαρή και σταθερή ενέργεια για 1 εκατομμύριο ανθρώπους, αποτελώντας την πρώτη πόλη διεθνώς που τροφοδοτείται από 100% ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Μεγάλη πυκνότητα και αξιοπιστία

Η υψηλή ισχύς και η αξιοπιστία του εξοπλισμού σε Φ/Β σταθμούς είναι η τάση του μέλλοντος. Με την χρησιμοποίηση νέων υλικών και με την πλήρη ενσωμάτωση ψηφιακών τεχνολογιών, ηλεκτρονικών ισχύος και τεχνολογιών θερμικής διαχείρισης, εκτιμάται ότι η πυκνότητα ισχύος των μετατροπέων (inverters) θα αυξηθεί κατά περίπου 50% τα επόμενα χρόνια.

Ηλεκτρονικά ισχύος σε επίπεδο μονάδας (MLPE)

Με τη ραγδαία ανάπτυξη των Φ/Β δημιουργούνται πολλές προκλήσεις και απαιτούνται λεπτοί χειρισμοί και κατάλληλη διαχείριση. Με τη βοήθεια των ηλεκτρονικών ισχύος σε επίπεδο πλαισίου (Module-Level Power Electronics – MLPE) πραγματοποιούμε στοχευμένο έλεγχο σε ένα ή περισσότερα Φ/Β πλαίσια. Το MLPE προσφέρει μοναδικά πλεονεκτήματα όπως η ρυθμιζόμενη παραγωγή ενέργειας, η παρακολούθηση και ο ασφαλής τερματισμός λειτουργίας.

Αποθήκευση ενέργειας στοιχειοσειράς

Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές κεντρικές λύσεις ESS, η λύση Smart String ESS υιοθετεί μια αποκεντρωμένη αρχιτεκτονική και αρθρωτό σχεδιασμό. Χρησιμοποιεί καινοτόμες τεχνολογίες και ψηφιακή έξυπνη διαχείριση για τη βελτιστοποίηση της ενέργειας σε επίπεδο μπαταρίας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα περισσότερη ενέργεια εκφόρτισης, βελτιστοποίηση της επένδυσης, απλοποίηση του O&M, καθώς και ασφάλεια και αξιοπιστία καθ’ όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής του ESS.

Βελτιωμένη διαχείριση σε επίπεδο κυψελών

Η διαχείριση των μπαταριών λιθίου στρέφεται σταδιακά σε μικρότερη κλίμακα σε επίπεδο  κυψελών, επιτρέποντας την καλύτερη αντιμετώπιση ζητημάτων απόδοσης και ασφάλειας. Με το παραδοσιακό σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS) είναι σχεδόν αδύνατο να εντοπιστούν σφάλματα και να υπάρχουν έγκαιρες προειδοποιήσεις, επομένως, το BMS πρέπει να γίνει πιο έξυπνο με αυξημένη ικανότητα πρόγνωσης.

PV + ESS + Grid Integration

Στον τομέα της παραγωγής ενέργειας, διαπιστώνεται όλο και περισσότερο η τάση για την κατασκευή εγκαταστάσεων καθαρής ενέργειας φωτοβολταϊκών και αποθήκευσης (PV + ESS). Ως εκ τούτου, η οικοδόμηση ενός σταθερού ενεργειακού συστήματος όπου PV + ESS + Δίκτυο θα υποστηρίζουν την παροχή ενέργειας και την τροφοδοσία στο δίκτυο, θα συμβάλλει καθοριστικά στην ενεργειακή ασφάλεια.

Αναβαθμισμένη ασφάλεια

Η ασφάλεια είναι ο ακρογωνιαίος λίθος της ανάπτυξης της βιομηχανίας Φ/Β και αποθήκευσης (ESS). Σε μια Φ/Β εγκατάσταση, οι βλάβες κατά 70% σχετίζονται με θέματα που αφορούν στο συνεχές ρεύμα DC.

Επομένως, ο μετατροπέας (inverter) πρέπει να υποστηρίζει την έξυπνη αποσύνδεση στοιχειοσειράς και την αυτόματη ανίχνευση σύνδεσης. Στην περίπτωση των αποκεντρωμένων Φ/Β, η λειτουργία AFCI (Κύκλωμα Διακοπής Σφάλματος Τόξου) θα αποτελέσει μια τυπική λειτουργία για Φ/Β συστήματα και η ταχεία διακοπή λειτουργίας σε επίπεδο πλαισίου θα διασφαλίσει την ασφάλεια του προσωπικού συντήρησης.

Ασφάλεια και αξιοπιστία

Τα Φ/Β συστήματα ενέχουν διάφορους κινδύνους, συμπεριλαμβανομένης της ασφάλειας του εξοπλισμού και των πληροφοριών. Για να αντιμετωπίσουν αυτές τις προκλήσεις και δυσκολίες, οι επιχειρήσεις και οι οργανισμοί πρέπει να δημιουργήσουν ένα πλήρες σύνολο μηχανισμών διαχείρισης «ασφάλειας και αξιοπιστίας».

Ψηφιοποίηση

Οι συμβατικοί Φ/Β σταθμοί περιλαμβάνουν μεγάλο όγκο εξοπλισμού, αλλά δεν διαθέτουν κανάλια συλλογής πληροφοριών και αναφοράς. Η εισαγωγή προηγμένων ψηφιακών τεχνολογιών (όπως 5G, Internet of Things, cloud computing κ.α.) επιτρέπει στους Φ/Β σταθμούς να στέλνουν και να λαμβάνουν πληροφορίες, διευκολύνοντας τη διαχείριση και τον έλεγχό τους.

Ενσωμάτωση της Τεχνητής Νοημοσύνης (Artificial Intelligence – AI) στα Φ/Β 

Καθώς η ενέργεια οδεύει προς την ψηφιακή εποχή, η βελτιστοποίηση στη συλλογή, αξιοποίηση και μεγιστοποίηση της αξίας των δεδομένων είναι από τα κορυφαία ζητήματα που απασχολούν ολόκληρο τον κλάδο. Οι τεχνολογίες τεχνητής νοημοσύνης μπορούν να εφαρμοστούν ευρέως στον τομέα των ΑΠΕ και παίζουν κεντρικό ρόλο στον κύκλο ζωής των PV + ESS, συμπεριλαμβανομένης της κατασκευής, του O&M, της βελτιστοποίησης και της λειτουργίας.

Κλείνοντας, παρατηρούμε ότι οι συγκλίνουσες εφαρμογές του 5G, του cloud και του AI διαμορφώνουν έναν κόσμο όπου όλα τα πράγματα μπορούν να «αισθάνονται», συνδέονται μεταξύ τους και είναι έξυπνα. Η Huawei προσδιορίζει τις 10 κορυφαίες τάσεις της Φ/Β βιομηχανίας και στοχεύει σε έναν πράσινο και έξυπνο κόσμο στο εγγύς μέλλον.

Δείτε περισσότερα άρθρα σχετικά με την κλιματική αλλαγή στο www.clima21.gr