1. Тренутни статус фотонапонска (соларна енергија) индустрија

1.1 Брзи раст глобалног тржишта фотонапонских система

Последњих година, глобална фотонапонска индустрија је доживела експлозиван раст. Према подацима Међународне агенције за енергију (IEA), у 2023. години, глобални нови инсталирани капацитет фотонапонске енергије премашио је 350 GW, а кумулативни инсталирани капацитет премашио је 1,5 TW. Земље и региони попут Кине, Сједињених Држава, Европе и Индије постали су главне покретачке снаге на тржишту фотонапонске енергије.

- Кина: Као највеће светско тржиште соларних фотонапонских система, Кина је 2023. године додала преко 200 GW соларних фотонапонских капацитета, што чини више од 57% глобално инсталираних нових капацитета. Подршка владине политике, технолошки напредак и смањење трошкова су кључни фактори који покрећу развој кинеске индустрије соларних фотонапонских система.

- Европа: Погођена сукобом између Русије и Украјине, Европа је убрзала своју енергетску транзицију. У 2023. години, нови инсталирани капацитет соларне фотонапонске енергије премашио је 60 GW, са значајним растом у земљама као што су Немачка, Шпанија и Холандија.

- Сједињене Америчке Државе: Охрабрено Законом о смањењу инфлације (IRA), тржиште соларних фотонапонских система у САД наставило је да расте, са новим инсталираним капацитетом од приближно 40 GW у 2023. години.

- Индија: Индијска влада снажно промовише развој обновљивих извора енергије. У 2023. години, нови инсталирани капацитет соларних фотонапонских система премашио је 20 GW, са циљем да се до 2030. године постигне 500 GW инсталираног капацитета обновљивих извора енергије.

1.2Континуирани напредак у фотонапонској технологији

Континуиране иновације у фотонапонској технологији довеле су до повећане ефикасности и смањења трошкова у производњи соларне енергије:

- Технологије батерија високе ефикасности као што су PERC, TOPCon и HJT: PERC (Passivated Emitter and Rear Contact) ћелије остају главне, али TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) и HJT (Heterojunction) технологије постепено шире свој тржишни удео због веће ефикасности конверзије (>24%).

- Перовскитне соларне ћелије: Као фотонапонска технологија следеће генерације, перовскитне ћелије су постигле лабораторијску ефикасност преко 33% и очекује се да ће бити комерцијално исплативе у будућности.

- Двострани модули и носачи за праћење: Двострани модули могу повећати производњу енергије за 10% до 20%, док носачи за праћење оптимизују угао упада сунчеве светлости, додатно побољшавајући ефикасност система.

1.3The Цена производње фотонапонске енергије наставља да опада

Током протекле деценије, трошкови производње фотонапонске енергије опао је за више од 80%. Према подацима IRENA (Међународне агенције за обновљиву енергију), глобални изједначени трошкови електричне енергије (LCOE) за фотонапонску енергију у 2023. години пали су на 0,03 - 0,05 америчких долара по kWh, што је ниже од производње енергије из угља и природног гаса, што је чини једним од најконкурентнијих извора енергије.

1.4 Координирани развој складиштења енергије и фотонапонске енергије

Због повремене природе производње фотонапонске енергије, употреба система за складиштење енергије (као што су литијумске батерије, натријум-јонске батерије, проточне батерије итд.) заједно постала је тренд. У 2023. години, новоинсталирани капацитет глобалних пројеката фотонапонске енергије са складиштењем енергије премашио је 30 GW, и очекује се да ће одржати високу стопу раста у наредној деценији.

2. The важност фотонапонске индустрије

2.1 Решавање проблема климе промене и промоција циљева угљенично неутралности

Земље широм света убрзавају своју енергетску транзицију како би смањиле емисије гасова стаклене баште. Соларна енергија, као основна компонента чисте енергије, игра кључну улогу у постизању циља „угљенично неутралности“. Према Париском споразуму, до 2030. године, глобални удео обновљиве енергије мора да достигне преко 40%, а соларна енергија ће постати један од главних извора енергије.

2.2 Енергетска безбедност и независност

Традиционални извори енергије (као што су нафта и природни гас) су у великој мери под утицајем геополитике, док су ресурси соларне енергије широко распрострањени и могу смањити зависност од увозне енергије. На пример, Европа је смањила потражњу за руским природним гасом постављањем великих фотонапонских електрана, чиме је повећала своју енергетску аутономију.

2.3 Промовисање економског раста и запошљавања

Ланац фотонапонске индустрије обухвата вишеструке карике као што су силицијумски материјали, силицијумске плочице, батерије, модули, инвертори, носачи и складиштење енергије, који су створили милионе радних места широм света. Директно запослени у кинеској фотонапонској индустрији прелазе 3 милиона, а фотонапонска индустрија у Европи и Сједињеним Државама се такође брзо шири.

2.4 Електрификација руралних подручја и смањење сиромаштва

У земљама у развоју, фотонапонске микромреже и кућни соларни системи обезбеђују електричну енергију удаљеним подручјима и побољшавају животне услове становника. На пример, „Соларни кућни системи“ у Африци помогли су десетинама милиона људи да се извуку из стања без струје.

3.Потреба за уређајем за заштиту од пренапона (SPD) у фотонапонском систему

3.1 Ризици од удара грома и пренапона са којима се суочавају фотонапонски системи

Фотонапонске електране се обично инсталирају на отвореним површинама (као што су пустиње, кровови и планине) и веома су осетљиве на ударе грома и пренапона. Главни ризици укључују:

- Директан удар грома: Директан ударац у фотонапонске модуле или носаче, што узрокује оштећење опреме.

- Индукована муња: Електромагнетни импулс муње индукује високе напоне у кабловима, оштећујући електронске уређаје као што су инвертори и контролери.

- Флуктуације мреже: Оперативни пренапони на страни мреже (као што су реакције прекидача, кратки спојеви) могу се пренети на фотонапонски систем.

3.2 Функција уређаја за заштиту од пренапона (SPD)

Заштитници од пренапона су кључна опрема за заштиту од грома и пренапона у фотонапонским системима. Њихове главне функције укључују:

- Ограничавање пролазних пренапона: Контролисање високих напона генерисаних ударима грома или флуктуацијама мреже унутар безбедног опсега.

- Пражњење ударних струја: Брзо усмеравање прекомерних струја у земљу ради заштите низводне опреме.

- Повећање поузданости система: Смањење кварова опреме и застоја узрокованих ударима грома или пренапонима.

3.3 Примена SPD-а у фотонапонским системима

Заштита од пренапона за фотонапонске системе треба да буде пројектована на више нивоа:

- Заштита на једносмерној страни (од фотонапонских модула до инвертора):

- Инсталирајте SPD типа II на улазном крају низа како бисте спречили индуковани удар грома и оперативне пренапоне.

- Инсталирајте SPD типа I + II на DC улазном крају инвертора како бисте се решили комбиноване претње од директног и индукованог грома.

- Заштита на страни наизменичне струје (од инвертора до мреже):

- Инсталирајте SPD типа II на излазном крају инвертора како бисте спречили продор пренапона са стране мреже.

- Инсталирајте SPD типа III у разводни ормар како бисте обезбедили прецизну заштиту осетљиве опреме.

3.4 Кључне тачке за избор заштитника од пренапона

- Усклађивање нивоа напона: Максимални континуирани радни напон (Uc) SPD-а мора бити виши од напона система (на пример, фотонапонски систем од 1000Vdc захтева SPD са Uc ≥ 1200V).

- Струјна носивост: Номинална струја пражњења (In) DC стране SPD-а треба да буде ≥ 20kA, а максимална струја пражњења (Imax) треба да буде ≥ 40kA.

- Ниво заштите: Спољна инсталација мора да испуњава IP65 или виши степен заштите, погодан за тешке услове окружења.

- Стандарди сертификације: У складу са IEC 61643-31 (стандард за SPD-ове специфичне за фотонапонске системе) и UL 1449 и другим међународним сертификатима.

3.5 Потенцијални ризици неинсталирања SPD-а

- Оштећење опреме: Прецизни електронски уређаји као што су инвертори и системи за праћење су подложни ударима пренапона, а трошкови поправке су високи.

- Губитак производње електричне енергије: Удари грома узрокују искључење система, што утиче на профит производње електричне енергије.

- Опасност од пожара: Пренапон може изазвати електричне пожаре, што представља претњу безбедности електране.

4. Глобално Трендови на тржишту фотонапонских заштитника од пренапона

4.1 Раст тржишне потражње

Са брзим повећањем капацитета фотонапонских инсталација, истовремено се проширило и тржиште заштитника од пренапона. Пројектовано је да ће глобално тржиште фотонапонских SPD-ова премашити 2 милијарде америчких долара до 2025. године, са просечном годишњом стопом раста (CAGR) од 15%.

4.2 Правац технолошких иновација

- Интелигентни SPD: Опремљен функцијама праћења струје и алармирања квара, и подржава даљинско управљање.

- Виши нивои напона: SPD-ови са вишим напонским номиналним вредностима (као што је 1500V) постали су мејнстрим.

- Дужи век трајања: Коришћење нових осетљивих материјала (као што је технологија композита цинк оксида), побољшава издржљивост SPD-ова.

4.3 Промоција политика и стандарда

- Међународни стандарди као што су IEC 62305 (Стандард за заштиту од грома) и IEC 61643-31 (Стандард за фотонапонске SPD уређаје) налажу да фотонапонски системи буду опремљени заштитом од пренапона.

- „Техничке спецификације за заштиту од грома фотонапонских електрана“ (GB/T 32512-2016) у Кини јасно прописују захтеве за избор и инсталацију SPD-а.

5.Закључак: Фотонапонска индустрија не може без заштитника од пренапона

Брзи развој фотонапонске индустрије унео је снажан подстицај у глобалну енергетску транзицију. Међутим, удари грома и ризици од пренапона не могу се игнорисати. Заштитници од пренапона, као кључна гаранција за безбедан рад фотонапонских система, могу ефикасно смањити ризик од оштећења опреме, побољшати ефикасност производње електричне енергије и продужити век трајања система. У будућности, са континуираним растом фотонапонских инсталација и развојем паметних мрежа, високоперформансни и веома поуздани SPD-ови постаће суштинске компоненте фотонапонских електрана.

За инвеститоре у фотонапонске системе, EPC компаније и тимове за рад и одржавање, избор висококвалитетних заштитника од пренапона који испуњавају међународне стандарде је кључна мера за обезбеђивање дугорочно стабилног рада електране и максимизирање поврата инвестиције.