1. Actual stare industria fotovoltaică (energie solară)

1.1 Creșterea rapidă a pieței fotovoltaice globale

În ultimii ani, industria fotovoltaică globală a cunoscut o creștere explozivă. Conform datelor Agenției Internaționale pentru Energie (IEA), în 2023, capacitatea nouă instalată la nivel global de energie fotovoltaică a depășit 350 GW, iar capacitatea instalată cumulată a depășit 1,5 TW. Țări și regiuni precum China, Statele Unite, Europa și India au devenit principalele forțe motrice ale pieței fotovoltaice.

- China: Fiind cea mai mare piață fotovoltaică din lume, China a adăugat peste 200 GW de capacitate fotovoltaică în 2023, reprezentând peste 57% din noua capacitate instalată la nivel global. Sprijinul politicilor guvernamentale, progresul tehnologic și reducerea costurilor sunt factorii cheie care determină dezvoltarea industriei fotovoltaice din China.

- Europa: Afectată de conflictul Rusia-Ucraina, Europa și-a accelerat tranziția energetică. În 2023, noua capacitate instalată de energie solară fotovoltaică a depășit 60 GW, cu o creștere semnificativă în țări precum Germania, Spania și Olanda.

- Statele Unite: Încurajată de Legea de reducere a inflației (IRA), piața fotovoltaică solară din SUA a continuat să crească, cu o capacitate instalată nouă de aproximativ 40 GW în 2023.

- India: Guvernul indian promovează energic dezvoltarea energiei regenerabile. În 2023, noua capacitate instalată de energie solară fotovoltaică a depășit 20 GW, cu obiectivul de a atinge 500 GW de capacitate instalată de energie regenerabilă până în 2030.

1.2Progres continuu în tehnologia fotovoltaică

Inovația continuă în tehnologia fotovoltaică a dus la creșterea eficienței și la reducerea costurilor în generarea energiei solare:

- Tehnologii de baterii de înaltă eficiență, cum ar fi PERC, TOPCon și HJT: Celulele PERC (Passivated Emitter and Rear Contact - Emițător passivat și contact posterior) rămân principalele, dar tehnologiile TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact - Oxid de tunel - Contact passivat) și HJT (Heterojunction - Heterojunction) își extind treptat cota de piață datorită eficienței lor de conversie mai mari (>24%).

- Celule solare perovskite: Fiind tehnologia fotovoltaică de generație următoare, celulele perovskite au atins eficiențe de laborator de peste 33% și se așteaptă să fie viabile din punct de vedere comercial în viitor.

- Module bifaciale și suporturi de urmărire: Modulele bifaciale pot crește generarea de energie cu 10% până la 20%, în timp ce suporturile de urmărire optimizează unghiul de incidență a luminii solare, sporind și mai mult eficiența sistemului.

1.3Cel/Cea/Cei/Cele Costul generării de energie fotovoltaică continuă să scadă

În ultimul deceniu, costul generării de energie fotovoltaică a scăzut cu peste 80%. Potrivit IRENA (Agenția Internațională pentru Energie Regenerabilă), costul global nivelat al energiei electrice (LCOE) pentru energia fotovoltaică în 2023 a scăzut la 0,03 - 0,05 dolari americani pe kWh, mai mic decât cel al generării de energie din cărbune și gaze naturale, ceea ce o face una dintre cele mai competitive surse de energie.

1.4 Dezvoltarea coordonată a stocării energiei și a fotovoltaicelor

Datorită naturii intermitente a generării de energie fotovoltaică, utilizarea concomitentă a sistemelor de stocare a energiei (cum ar fi bateriile cu litiu, bateriile cu ioni de sodiu, bateriile cu flux etc.) a devenit o tendință. În 2023, capacitatea nou instalată a proiectelor globale fotovoltaice plus stocare a energiei a depășit 30 GW și se așteaptă ca aceasta să mențină o rată de creștere ridicată în următorul deceniu.

2. Cel/Cea/Cei/Cele importanţă din industria fotovoltaică

2.1 Abordarea climei schimbarea și promovarea obiectivelor de neutralitate a carbonului

Țările din întreaga lume își accelerează tranziția energetică pentru a reduce emisiile de gaze cu efect de seră. Energia solară, ca componentă esențială a energiei curate, joacă un rol crucial în atingerea obiectivului de „neutralitate a carbonului”. Conform Acordului de la Paris, până în 2030, ponderea globală a energiei regenerabile trebuie să depășească 40%, iar energia solară va deveni una dintre principalele surse de energie.

2.2 Securitatea și independența energetică

Sursele tradiționale de energie (cum ar fi petrolul și gazele naturale) sunt puternic influențate de geopolitică, în timp ce resursele de energie solară sunt distribuite pe scară largă și pot reduce dependența de energia importată. De exemplu, Europa și-a redus cererea de gaze naturale rusești prin instalarea de centrale fotovoltaice la scară largă, sporindu-și astfel autonomia energetică.

2.3 Promovarea creșterii economice și a ocupării forței de muncă

Lanțul industriei fotovoltaice include multiple verigi, cum ar fi materiale de siliciu, napolitane de siliciu, baterii, module, invertoare, suporturi și stocarea energiei, care au creat milioane de locuri de muncă în întreaga lume. Numărul de angajați direcți din industria fotovoltaică din China depășește 3 milioane, iar industriile fotovoltaice din Europa și Statele Unite se extind, de asemenea, rapid.

2.4 Electrificarea rurală și reducerea sărăciei

În țările în curs de dezvoltare, microrețelele fotovoltaice și sistemele solare casnice furnizează electricitate zonelor îndepărtate și îmbunătățesc condițiile de viață ale locuitorilor. De exemplu, „Sistemele solare casnice” din Africa au ajutat zeci de milioane de oameni să scape de starea de lipsă de electricitate.

3.Necesitatea unui dispozitiv de protecție la supratensiune (SPD) în sistemul fotovoltaic

3.1 Riscurile de lovire de trăsnet și supratensiune cu care se confruntă sistemele fotovoltaice

Centralele fotovoltaice sunt de obicei instalate în zone deschise (cum ar fi deșerturi, acoperișuri și munți) și sunt foarte vulnerabile la trăsnete și la supratensiuni. Principalele riscuri includ:

- Lovitură directă de trăsnet: O lovitură directă asupra modulelor sau suporturilor fotovoltaice, provocând deteriorarea echipamentului.

- Fulger indus: Impulsul electromagnetic al fulgerului induce tensiuni ridicate în cabluri, deteriorând dispozitivele electronice precum invertoarele și controlerele.

- Fluctuații ale rețelei: Supratensiunile operaționale de pe partea rețelei (cum ar fi acțiunile de comutare, defectele de scurtcircuit) pot fi transmise sistemului fotovoltaic.

3.2 Funcția dispozitivului de protecție la supratensiune (SPD)

Protectoarele la supratensiune sunt echipamentul cheie pentru protecția la trăsnet și protecția la supratensiune în sistemele fotovoltaice. Funcțiile lor principale includ:

- Limitarea supratensiunilor tranzitorii: Controlul tensiunilor înalte generate de lovituri de trăsnet sau fluctuații ale rețelei într-un interval de siguranță.

- Descărcarea curenților de supratensiune: Dirijarea rapidă a curenților excesivi în pământ pentru a proteja echipamentele din aval.

- Îmbunătățirea fiabilității sistemului: Reducerea defecțiunilor echipamentelor și a timpilor de nefuncționare cauzați de trăsnete sau supratensiuni.

3.3 Aplicarea SPD în sistemele fotovoltaice

Protecția la supratensiune pentru sistemele fotovoltaice trebuie proiectată pe mai multe niveluri:

- Protecție pe partea de curent continuu (de la modulele fotovoltaice la invertor):

- Instalați un descărcător de tip II la capătul de intrare al șirului pentru a preveni trăsnetul indus și supratensiunile operaționale.

- Instalați un descărcător de tip I + II la capătul de intrare în curent continuu al invertorului pentru a face față amenințării combinate a trăsnetului direct și a celui indus.

- Protecție pe partea de curent alternativ (de la invertor la rețea):

- Instalați un descărcător de tip II la capătul de ieșire al invertorului pentru a preveni pătrunderea supratensiunii în rețea.

- Instalați un descărcător de tip III în dulapul de distribuție pentru a oferi o protecție precisă echipamentelor sensibile.

3.4 Puncte cheie pentru alegerea dispozitivelor de protecție la supratensiune

- Adaptarea nivelului de tensiune: Tensiunea maximă de funcționare continuă (Uc) a descărcătorului de tensiune (SPD) trebuie să fie mai mare decât tensiunea sistemului (de exemplu, un sistem fotovoltaic de 1000Vcc necesită un SPD cu Uc ≥ 1200V).

- Capacitate de curent: Curentul nominal de descărcare (In) al descărcătoarelor de curent continuu trebuie să fie ≥ 20 kA, iar curentul maxim de descărcare (Imax) trebuie să fie ≥ 40 kA.

- Nivel de protecție: Instalarea în exterior trebuie să respecte gradul de protecție IP65 sau superior, fiind potrivită pentru medii dure.

- Standarde de certificare: Conform cu IEC 61643-31 (standard pentru SPD-uri specifice fotovoltaice) și UL 1449 și alte certificări internaționale.

3.5 Riscuri potențiale ale neinstalării unui descărcător de tensiune (SPD)

- Deteriorarea echipamentelor: Dispozitivele electronice de precizie, cum ar fi invertoarele și sistemele de monitorizare, sunt vulnerabile la supratensiuni, iar costurile de reparații sunt ridicate.

- Pierderea producției de energie: Trăsnetul provoacă oprirea sistemului, afectând profiturile din producția de energie.

- Pericol de incendiu: Supratensiunea poate declanșa incendii electrice, reprezentând o amenințare la adresa siguranței centralei electrice.

4. Global Tendințe de piață pentru protecția la supratensiune fotovoltaică

4.1 Creșterea cererii de piață

Odată cu creșterea rapidă a capacității de instalare fotovoltaică, piața dispozitivelor de protecție la supratensiune s-a extins simultan. Se preconizează că dimensiunea pieței globale a dispozitivelor de protecție la supratensiune fotovoltaice va depăși 2 miliarde de dolari americani până în 2025, cu o rată anuală compusă de creștere (CAGR) de 15%.

4.2 Direcția inovării tehnologice

- SPD inteligent: Echipat cu funcții de monitorizare a curentului și alarmă de defecțiune și suportă operarea de la distanță.

- Niveluri de tensiune mai mari: SPD-urile cu tensiuni nominale mai mari (cum ar fi 1500V) au devenit mainstream.

- Durată de viață mai lungă: Utilizarea de noi materiale sensibile (cum ar fi tehnologia compozită cu oxid de zinc), sporind durabilitatea SPD-urilor.

4.3 Politică și standard de promovare

Standardele internaționale precum IEC 62305 (Standardul de protecție împotriva trăsnetului) și IEC 61643-31 (Standardul SPD fotovoltaic) impun ca sistemele fotovoltaice să fie echipate cu protecție la supratensiune.

- „Specificațiile tehnice pentru protecția la trăsnet a centralelor fotovoltaice” (GB/T 32512-2016) din China stipulează clar cerințele de selecție și instalare pentru SPD.

5.Concluzie: Industria fotovoltaică nu se poate lipsi de protecții la supratensiune

Dezvoltarea rapidă a industriei fotovoltaice a dat un impuls puternic tranziției energetice globale. Cu toate acestea, riscurile de lovituri de trăsnet și supratensiune nu pot fi ignorate. Protectoarele la supratensiune, ca garanție cheie pentru funcționarea în siguranță a sistemelor fotovoltaice, pot reduce eficient riscul de deteriorare a echipamentelor, pot îmbunătăți eficiența generării de energie și pot prelungi durata de viață a sistemului. În viitor, odată cu creșterea continuă a instalațiilor fotovoltaice și dezvoltarea rețelelor inteligente, descărcătoarele de înaltă performanță și fiabilitate vor deveni componente esențiale ale centralelor fotovoltaice.

Pentru investitorii în fotovoltaice, companiile EPC și echipele de operare și întreținere, alegerea unor dispozitive de protecție la supratensiune de înaltă calitate care să îndeplinească standardele internaționale este o măsură crucială pentru a asigura funcționarea stabilă pe termen lung a centralei electrice și a maximiza rentabilitatea investiției.