211service.com
Een back-of-the-panel boost voor zonne-energie
Terwijl fabrikanten werken aan het verlagen van de kosten van zonne-energie, is het verfijnen van zonnecellen en -panelen om ze efficiënter te maken slechts de helft van het verhaal. Een andere optie is om nieuwere elektronica in de panelen op te nemen die het vermogen van fotovoltaïsche systemen zou kunnen verhogen en ze gemakkelijker te ontwerpen en te installeren zouden maken.
Elektronische vermogensboost: Deze chipset vormt het hart van National Semiconductor's apparaat voor vermogensoptimalisatie voor zonnepanelen. De elektronica, die achter elk zonnepaneel in een array is bevestigd, kan corrigeren voor een daling in het uitgangsvermogen van de array als gevolg van schaduw of vuil, waardoor de uiteindelijke output met 25 procent of meer wordt verhoogd.
Suntech Power , 's werelds grootste fabrikant van zonnemodules van kristallijn silicium, gevestigd in Wuxi, China, heeft partnerschappen aangekondigd met het in Santa Clara, Californië gevestigde Nationale halfgeleider en andere fabrikanten van zonne-elektronica om slimme panelen te ontwikkelen die het meeste vermogen zouden geven, zelfs als andere panelen ondermaats presteren door schade of doordat zonlicht wordt geblokkeerd door schaduw of puin. Dit soort systeem is handig omdat in conventionele fotovoltaïsche systemen de prestaties van één paneel de output van het hele systeem beïnvloeden. We denken dat slimme moduletechnologie een duidelijk pad voor de toekomst is, zegt Andrew Beebe, Chief Commercial Officer van Suntech.
Zonnefabrikanten vinden het moeilijk om extra verhogingen te realiseren in hoe efficiënt kristallijn-silicium zonnepanelen zonlicht omzetten in elektriciteit - dus innovatie op zonne-energie is verschoven naar back-of-the-panel elektronica. Elk incrementeel vermogensvoordeel verlaagt de kosten per watt, en elektronica is waar de verbeteringen zullen zijn, zegt Matthew Feinstein, een onderzoeksmedewerker bij Lux onderzoek .
Het stroomoptimaliserende apparaat van National Semiconductor is al op de markt. Tests op installaties van klanten hebben aangetoond dat het 25 procent meer energie uit een fotovoltaïsch systeem kan halen, zegt Kevin Kayser, marketingmanager bij het bedrijf. Onafhankelijke tests door het National Renewable Energy Laboratory en Foton Internationaal hebben vermogenswinsten van maar liefst 39 procent aangetoond.
Zonnemodules werken op verschillende stroom- en spanningsniveaus. Panelen worden traditioneel in serie aan elkaar geregen en hun gecombineerde gelijkstroomvermogen wordt naar een grote omvormer gestuurd. De omvormer doet twee dingen: hij zet de stroom om in netklare AC-elektriciteit, en het regelcircuit zoekt en stelt constant de bedrijfsspanning en stroomniveaus voor alle panelen in op basis van het totale uitgangsvermogen van de array. Maar als de stroom van een paneel daalt vanwege schaduw of vuil, verlaagt de omvormer de stroom van alle andere panelen, waardoor het uitgangsvermogen van de array daalt. Tien procent schaduw op de array betekent een vermogensverlies van 50 procent, zegt Kayser.
De power optimizer van National Semiconductor rekent af met het centrale stuurcircuit in de omvormer, maar plaatst een apart stuurcircuit achter elk paneel. Hierdoor kan de optimizer het meeste vermogen uit elk paneel wringen. Bovendien, zegt Kayser, terwijl sommige producten voor vermogensoptimalisatie ofwel zowel stroom als spanning verhogen of stroom en spanning verlagen, kunnen die van hen zowel stroom als spanning verhogen en verlagen, waardoor nog meer vermogen wordt uitgeperst.
Het apparaat voegt ongeveer 12 cent per watt toe aan de installatiekosten van een fotovoltaïsch systeem, maar verdient zichzelf binnen twee jaar terug voor de meeste installaties. Bovendien hoeven installateurs zich geen zorgen te maken over bijvoorbeeld de verschuivende schaduw van een schoorsteen of de precieze hellingshoek van elk paneel. Het kan de ontwerptijd vereenvoudigen en de installatietijd verkorten, zodat hun winstmarge omhoog gaat, zegt Kayser.
Suntech heeft niet alle eieren in één mand gelegd. Het bedrijf kijkt ook naar micro-omvormers, een andere elektronische technologie die naar verwachting de fotovoltaïsche energie zal stimuleren. Micro-omvormers passen de spanning-stroomniveaus van elk paneel aan en gaan dan nog een stap verder: ze zetten de gelijkstroom van het paneel om in wisselstroom.
De twee benaderingen hebben hun voor- en nadelen. Micro-omvormers maken het eenvoudiger om panelen aan elkaar te bedraden, zodat nieuwe fotovoltaïsche systemen gemakkelijker te installeren zijn, en het is ook gemakkelijker om later panelen aan een array toe te voegen. Maar het is gemakkelijker om bestaande systemen achteraf uit te rusten met power optimizers - en Kayser zegt dat ze ook een betere algehele systeemefficiëntie moeten bieden. Dat komt omdat het omzetten van gelijkstroom naar wisselstroom bij elk paneel, zoals micro-omvormers doen, het opvoeren van de lage bedrijfsspanning van elk paneel van ongeveer 30 volt tot de standaard 120 volt van het net vereist, wat leidt tot enig vermogensverlies.
Suntech werkt samen met een half dozijn bedrijven die micro-omvormers en power optimizers maken. Deze omvatten de startups Enphase Energie in Petaluma, Californië; Tigo Energie in Los Gatos, Californië; en Azuray Technologies in Portland, Oregon. Tigo maakt een DC power optimizer die de stroomniveaus van het paneel aanpast en het uitgangsvermogen tot 20 procent kan verhogen. Enphase beweert dat zijn micro-omvormers zonnesystemen kunnen helpen tot 25 procent meer energie te oogsten. Azuray maakt ondertussen zowel power optimizers als micro-omvormers.
Hoewel beide technologieën al twee decennia bestaan, zijn ze pas recentelijk geïmplementeerd in goedkope, betrouwbare producten, zegt Eric Wesoff, een zonne-analist bij Greentech Media . Paneelfabrikanten zijn er eindelijk van overtuigd dat dit iets is dat lang meegaat, zegt hij. En omdat ingenieurs andere manieren benutten om de efficiëntie van fotovoltaïsche arrays te vergroten, zijn ze meer bereid om andere elektronica uit te proberen. Minstens 20 verschillende startups op het gebied van zonne-elektronica toonden deze week hun producten op de Solar Power International-conferentie in Los Angeles.
Wesoff voegt eraan toe dat Suntech de slimme, voorzichtige aanpak kiest door samen te werken met meerdere leveranciers van micro-omvormers en power-optimizers. Het is duidelijk dat ze geen winnaar of architectuur kiezen, zegt hij.