Das Wochenende lautete: Größere Module ja, aber besser ...?
Es ist jetzt ein etablierter Trend. Nach der Umstellung auf größere Wafergrößen im Jahr 2019 haben in diesem Jahr praktisch alle großen PV-Hersteller neue Module mit Abmessungen über der 2-Meter-Marke und mit Nennleistungen von mehr als 500 W eingeführt - in einigen Fällen auch hoch wie 800 W. Da diese Module in größeren Mengen vom Band laufen, ist es wichtig, einen Blick auf die Herausforderungen und Chancen zu werfen, die sie für das Systemdesign, die Installation und den langfristigen Betrieb mit sich bringen.
JA Solar stellte seine 745-810 W Jumbo-Module bereits im August auf der SNEC-Messe aus. Aus den Modulen auf der Ausstellungsfläche wurde deutlich, dass der Trend zu größeren Formaten mittlerweile gut etabliert ist.
Image: JA Solar
Aus dem pv magazine 11/2020
Für Hersteller von Tier-1-Modulen hat die Umstellung auf größere Formate klare Vorteile in Bezug auf die Kostenstruktur: Durch die Anpassung der Geräte können sie ein 600-W-Modul in der gleichen Zeit produzieren, die für die Herstellung eines 400-W-Moduls erforderlich ist, wodurch sich ihre effektiv erhöht Produktionskapazität. Der Schritt kann auch dazu dienen, den Marktanteil zu erhöhen, sodass kleinere Hersteller, denen das Geld für die Anpassung der Ausrüstung zur Verarbeitung größerer Wafer fehlt, zurückbleiben, da sie nicht in der Lage sind, die Nennleistungen zu erreichen.
Während diese enormen Leistungssprünge auf dem Papier beeindruckend aussehen, wird oft gesagt, dass hinter ihnen nur wenig Innovation steckt - nur eine Vergrößerung. Daran ist etwas Wahres - ohne die Vergrößerung würden wir eher eine Vergrößerung im Bereich von zehn Watt als Hunderte in Betracht ziehen. Aber es war die frühere Innovation von halbgeschnittenen Zellen, die dies wirklich ermöglichte. Viel harte Arbeit wurde auch in neue Verbindungsstrategien gesteckt sowie in Bemühungen, den Abstand zwischen den Zellen zu verringern, um die aktive Oberfläche weiter zu vergrößern.
Für Hersteller, die in enorme Produktionskapazitäten für PERC-Zellen und -Module investiert haben, stehen möglicherweise nur wenige andere Optionen offen, da neue Wege zur Steigerung der Effizienz schwieriger zu finden sind und neue Zelltechnologien in Bezug auf die Kosten pro Watt immer näher an PERC heranrücken . Und da diese Umstellung auf größere Formate eine Steigerung des Energieertrags und eine Senkung des LCOE auf Projektebene verspricht, kann argumentiert werden, dass dies genauso wertvoll ist wie jede andere Innovation.
Versprechen, Bedenken
Die Hersteller dieser Module versprechen, dass dies nicht nur eine Kostenoptimierung für sie ist. Während des gesamten Jahres wurde die Einführung neuer Module mit 182-mm- oder 210-mm-Zellen von zahlreichen Fanfaren begleitet und verspricht, dass die Änderung die Kosten an anderer Stelle im Systemdesign senken und letztendlich zu niedrigeren Stromkosten auf Projektebene führen wird .
Zu den ersten gehört die Behauptung, dass leistungsstärkere Module die Kosten für den Tracker oder das Rack senken. Wenn sich das Modul in der richtigen Ausrichtung befindet, muss das Regalsystem nur geringfügig verlängert werden, um mehr Module und mehr Watt pro Stapel aufzunehmen.
Ein weiterer Anspruch, der den meisten neuen großformatigen Modulen gemeinsam ist, besteht darin, dass die Kombination aus geschnittenen Zellen, Multibusbar-Verbindung und „Doppel“ -Modul-Designs die Spannung des Moduls reduziert, was es Systementwicklern wiederum ermöglicht, mehr Energiekapazität in der gleichen Menge von zu montieren Raum.
„Der niedrige Leerlaufspannungs- und Temperaturkoeffizient unseres Tiger-Moduls kann die Anzahl der Module auf String-Ebene erhöhen“, erklärt Roberto Murgioni, Leiter des Technischen Dienstes für Europa bei JinkoSolar. "Und wenn die DC-seitige Kapazität des Projekts bekannt ist, kann die Gesamtzahl der Strings im Projekt reduziert werden, was Leistungsdichten von 214 Watt pro Quadratmeter ermöglicht." Das Erhöhen der Anzahl von Modulen pro String sollte wiederum dazu dienen, die Anzahl der erforderlichen Kabel und Kombinationsboxen zu reduzieren und die BOS-Kosten weiter zu senken.
Canadian Solar hat im vergangenen Monat seine neuen Module der Serie 7 vorgestellt und Berechnungen vorgelegt, wonach die neuen Module, die auf einem 210-mm-Wafer basieren, es den Ingenieuren ermöglichen, die Anzahl der Module pro String auf mehr als 30 zu erhöhen. Dadurch wird die Leistung pro String auf 20,2 kW erhöht , verglichen mit 12,2 kW aus einer Reihe von rund 26 eines kanadischen Solar-Mono-PERC-Moduls der älteren Generation.
Bei der Einführung dieser Module wurden auch einige Bedenken hinsichtlich des Größensprungs geäußert. Einige haben festgestellt, dass die Hersteller das Frontglas zwar vergrößert, aber nicht dicker gemacht haben, was das Modul etwas schwächer macht. Trina Solar berichtet jedoch, dass es hier alle Probleme durch Verstärkung des Metallrahmens gelöst hat, und andere Hersteller berichten, dass ihre Module dem in den IEC-Normen festgelegten mechanischen Belastungstest von 5.400 Pascal problemlos standhalten können. Mit einer niedrigeren Spannung steigt auch der Strom, was zu Bedenken hinsichtlich leistungsmindernder Hotspots führt. Als Reaktion darauf verweisen die Hersteller auf Halbzellen- und Doppelmodul-Designs sowie auf die kleineren Lücken zwischen den Zellen, um zu verhindern, dass der Strom zu hoch wird.
Einige haben auch Bedenken geäußert, dass die Größe und das Gewicht dieser Module Probleme beim Versand und bei Installateuren verursachen werden. Hersteller haben berichtet, dass sie durch vertikales Verpacken von Modulen in Versandkisten und Erkundung anderer Optimierungen problemlos große Mengen versenden können. Auf der Installationsseite erklärt Tomaso Charlemont, weltweiter Marktführer für Solarbeschaffung beim Projektentwickler RES Group, gegenüber dem pv magazine, dass das größte der neuen PV-Module in der Regel etwa 35 kg wiegt. Dies ähnelt den Modulen der Serie 6 von First Solar, die seit ihrer Einführung vor einigen Jahren keine größeren Probleme für Installateure verursacht haben.
Für Ingenieure und Projektentwickler ist es noch am Anfang, mit diesen Modulen zu arbeiten. Und obwohl viele Herstellerangaben gültig erscheinen, gibt es weitere Faktoren, die erst deutlich werden, wenn wir sehen, dass Module in tatsächlichen Projekten verwendet werden. Tino Weiss, Einkaufsleiter bei BayWa re Solar Projects, sieht die Reduzierung der Verkabelungskosten vor Ort. Kostensenkungen beim Tracker- / Regalsystem sind ebenfalls wahrscheinlich, aber es wird eine Grenze dafür geben, wie viel länger / breiter Sie fahren können, ohne die Kosten der Struktur zu erhöhen, sagt er. Und er warnt davor, dass der erhöhte Strom dazu führen könnte, dass Sicherungen mit höherer Nennleistung benötigt werden, was den Preis für Kombinationsboxen erhöht. „Die eigentliche Frage ist, wie viel von diesen BOS-Einsparungen durch den Modulpreis aufgefressen wird“, sagt Weiss.
Groß und dann größer
Das Auftreten größerer Wafer und dann größerer Modulformate hat dazu geführt, dass sich die Industrie schnell in zwei Hauptlager aufteilte und entweder den 182-mm- oder den 210-mm-Wafer bewarb. Die Hersteller stellen sicher, dass neue Zellen- und Modullinien Größen bis zu 210 mm und sogar darüber verarbeiten können. Einige sehen dies jedoch als Absicherung ihrer Wetten gegen die Möglichkeit, innerhalb weniger ein paar Runden kostspieliger Upgrades durchführen zu müssen Jahre. In Bezug auf die tatsächlichen Produktionspläne scheint die Branche gespalten zu sein zwischen jenen, die den größeren Leistungssprung, der durch den 210-mm-Wafer ermöglicht wird, als ein Ziel ansehen, das sofort verfolgt werden sollte, und jenen, die den inkrementelleren Sprung auf 182 mm als weniger riskant und wertschätzen störender Weg zu höheren Energieerträgen und niedrigerem LCOE.
In einem kürzlich durchgeführten Webinar des PV-Magazins präsentierte Trina Solar eine Fallstudie, die auf einem 1500-V-System mit fester Neigung und 100 MW basiert und das Vertex-Modul mit 210-mm-Zellen mit dem Modul eines Mitbewerbers mit 182-mm-Zellen vergleicht. Dies zeigte, dass Trinas Modul bis zu 36 Module in einer Saite zuließ, verglichen mit 27 für den Rivalen, und eine Leistungssteigerung von 35,8% pro Saite. Dies führt zu einer Reduzierung von 62 Pfählen, 3,5 kg Stahl und 1 km Verkabelung pro installiertem Megawatt.
Größere Veränderungen bedeuten jedoch mehr Unsicherheit und höhere Risiken. Das größte und leistungsstärkste dieser neuen Solarmodule erfordert bereits Neugestaltungen bei Anbietern von Trackern und Wechselrichtern sowie allgemeine Systemlayouts, damit Projektentwickler und Investoren von ihren Vorteilen profitieren können. Während die potenziellen Belohnungen so hoch sind, dass einige sicherlich das Risiko eingehen werden, wird es mindestens einige Jahre dauern, bis sich eine Erfolgsbilanz entwickelt und solche Änderungen von mehr Investoren akzeptiert und verstanden werden.
Module mit 182-mm-Wafern erreichen immer noch eine Leistung von weit über 500 W und erfordern im Vergleich dazu nur geringfügige Optimierungen bestehender Komponenten und Anlagenlayouts. „Das 182-mm-Modul ist das ausgereifteste und bankfähigste Produkt“, argumentiert Murgioni von JinkoSolar. "Und es bietet garantierte Ausbeute und Produktionskapazität für den bestehenden Herstellungsprozess von Zellen und Modulen in der Industrie."
Zumindest kurzfristig bevorzugen diejenigen, die an vollständigen Systemen arbeiten, die weniger störende Route. Laut Baywa Re scheinen Module, die 182-mm-Zellen in einem halbgeschnittenen Layout bereitstellen, die optimale Lösung zu sein.
Tomaso Charlemont von der RES Group sagt auch, dass die 210-mm-Technologie ohne Erfolgsbilanz zu störend wäre, als dass das Unternehmen sie heute betrachten könnte, obwohl er dies in Zukunft nicht ausschließen wird. „Wenn sie Ihnen sagen, dass Sie Strings mit mehr als 30 Modulen erstellen können, wird das gesamte Design des Projekts beeinflusst, z. B. müssen Tracker angepasst werden und Wechselrichter benötigen einen anderen Sicherungsschutz.“ er erklärt. „Es handelt sich um ein völlig anderes Layout. Das wird nicht über Nacht passieren. “
Charlemont erklärt jedoch weiter, dass RES bei der Arbeit mit 182-mm-Modulen bereits ein bereits geplantes Projekt mit M6-Modulen (166-mm-Modulen) übernehmen und für das größere 182-mm-Format neu berechnen konnte. Und die neuen Berechnungen haben Investitionseinsparungen von rund 0,01 USD / W ergeben.
„Sie bleiben immer noch in Grenzen, die Sie mit den Herstellern von Wechselrichtern und Montagestrukturen mit aktuellen Lösungen schnell bewerten können. Wir können das 182-mm-Modul zu einem Investor bringen und ihm mitteilen, dass es sich um eine validierte Nummer handelt, die von einem unabhängigen Ingenieur genehmigt wurde. Es ist ein anderes Modul, aber eine einfache Implementierung “, erklärt Charlemont. "Sie können verstehen, warum Hersteller so zuversichtlich sind, weil sie wissen, dass wir einfach und bankfähig gearbeitet haben."
Die Umstellung auf Wafer und Module mit einer Leistung von bis zu 210 mm und einer Leistung von 600 W und höher ist jedoch ein Schritt in ein neues Gebiet, und Anleger müssen einige Leistungsnachweise erbringen, um Systeme, die mit diesen Modulen entwickelt wurden, als bankfähig anzusehen. Die Branche hat dies jedoch bereits zur Kenntnis genommen, und einige größere Unternehmen werden wahrscheinlich bereit sein, das Risiko einer neuen Iteration bestehender und gut verstandener Technologien wie dieser einzugehen. Auch die Zulieferer von Trackern und Wechselrichtern arbeiten schnell daran, ihr Angebot für die größten Module zu optimieren. Die Hersteller melden bereits Verkäufe von 182-mm- und 210-mm-Modulen und scheinen sehr davon überzeugt zu sein, dass der Umzug ein Erfolg wird.
Fürs Erste, ob 182 mm oder 210 mm, scheinen die größeren Wafer- und Modulformate hier zu bleiben. Analysten wie Wood Mackenzie (siehe Grafik auf S. 34) und PV InfoLink prognostizieren, dass diese beiden Größen bis 2025 rund 90% des Marktes ausmachen werden, wobei 210 mm in den späteren Jahren allmählich einen Vorteil erlangen werden - entsprechend der Zeit, die für den neuen Umzug benötigt wird sich zu etablieren und Bankfähigkeit zu erreichen.
Diese Nachricht stammt aus dem pv-magazine
