ЕНЕРГИЯ - Списание за оборудване, технологии и инженеринггодина IV, брой 1, февруари 2012

Новости при технологиите тънък слой и монтирането на PV модули

Новости при технологиите тънък слой и монтирането на PV модули

По време на водещото изложение за соларната индустрия – Intersolar Europe 2011, производителите на PV модули, термо-соларни системи и системи за монтаж показаха най-новите си предложения. Напредък беше отчетен в производствените технологии и в предлагането на услугите в сектора. В миналия брой се спряхме на тенденциите при PV модули – нови стандарти, форми на предлагане, постижения в ефективността и капацитета за съхраняване на енергията. Сега ще акцентираме на стратегиите и подобренията при технологиите тънък слой, представени на Intersolar. Освен това ще Ви запознаем с най-новите решения при системите за монтаж, които станаха известни на изложението.

На Intersolar Europe 2011 производителите на тънкослойни силициеви фотоволтаични модули демонстрираха различни стратегии за противодействие на ценовия натиск от страна на конкурентите си, предлагащи PV клетки от кристален силиций. В същото време много доставчици на CIGS (Cu(In,Ga)Se2) модули тънък слой, предлагат намаляване на разходите, чрез увеличаване на производствения капацитет в гамата на трицифрени мегаватови мощности. Такъв е случаят с японската компания Solar Frontier, например. Рядкост е да се чуят оптимистични коментари, като тези които дойдоха от двата тайвански доставчика - Sun Well Solar Corp. и Sunner Solar Corp, споделящи че търсенето на техните щандове е много силно. Малките производители на а-Si (аморфен силиций) модули, с по-ниска ефективност между 6% и 7%, се конкурират активно по отношение на цена. В отговор на това се очертаха няколко различни стратегии на диференциация.

Новите стратегии при тънкослойните технологии
Някои компании залагат на регионална диференциация като насочват усилията си към нови пазари, където слънчевата радиация е по-силна. Там модулите с а-Si имат предимството, че са с по-нисък температурен коефициент и мощността им не намалява при високи температури, както е с кристално силициевите модули. Например, Getwatt, енергийното подразделение на Kisco Со. от Южна Корея, се фокусира върху пазарите в Африка, както и китайския производител Golden Sun Solar Technic Co. (GS-Solar). Друго решение е продуктовата диференциация. Полупрозрачните модули от аморфен силиций за интегриране в сгради можеха да бъдат сравнително често забелязани на Intersolar. За General Solar Power (Yantai) Co., сравнително малък китайски производител с 25MW годишен капацитет, това е стратегия на оцеляване.

От друга страна, установени гиганти на пазара на тънкослойните PV модули като японските производители Sharp Corp. и Kaneka Corp., както и немската компания Schott Solar AG, представиха своите нови модули с двойно стъклено капсулиране на цялата им повърхност, с което гаранционният срок на продукта се увеличава. Гъвкави, леки тънкослойни модули върху фолио, пригодени за покривна интеграция, с ограничен капацитет на товароносимост, са друго направление в заемане на продуктовата ниша. Този подход е предприет, например от Global Solar Energy, Inc с техните соларни клетки, изработени от мед, индий, галий и селен (CIGS) в Тусон, Аризона (САЩ) с обща мощност 40MW и в Берлин (Германия) с обща мощност 35MW. Xunlight Corporation от Толедо, Охайо (САЩ) също иска да постигане успех с гъвкави модули. Нейният продукт се състои от един слой а-Si и два слоя сплав на аморфен силиций и германий. Първоначално компанията обяви, че продуктът ще е на пазара през 2009г., но в крайна сметка започна експлоатация на 25MW линия в Толедо през 2011г. Те ще трябва да произвеждат много по-ефективно от гледна точка на разходи, в сравнение със свои конкуренти, които претърпяха значителни загуби със сходен продукт.

Внимание трябва да се отдели и на предприетата от някои компании стратегията за технологична диференциация. Редица производители на аморфно силициеви модули работят върху въвеждане на микроаморфни силициеви модули с висока ефективност, с технология комбинираща аморфен и микрокристален силиций. Masdar PV GmbH и Sun Well Solar, се надяват да започнат такова производство до края на 2011г., а Sunner Solar планира това за 2013г. Диференциация има и във вида на предлагане на услугите. Компании с дългогодишен опит при сградите и фасадите като немската Schuco International KG, както и сравнително нови производители на тънкослойни PV модули, целят да се наложат като директни доставчици за компаниите, извършващи монтажа.

Немската компания Inventux Technologies AG, базирана в Берлин, предлага собствени решения за инсталиране на системи от микроаморфни модули и мрежа от търговски партньори с отлично обслужване на клиентите, като неразделна част от своя бизнес план. Производителят на индивидуални тънкослойни модули, изработени от мед, индий и селен (CIS – CuInSe2) - немската компания Odersun AG, предлага „Solarmodule Designer“. Това е онлайн софтуер за архитекти за индивидуално проектиране на модули.

Мотото на CIGS сектора: Да мислим мащабно
Soltecture има производствен капацитет от 20MW за CIS модули и 15MW за CIGS модули, като в момента преговаря с инвеститори за разширяване до 100MW. Освен това компанията се стреми и още по-напред. Нейни представители смятат, че с капацитета от няколко стотин MW, производствените разходи ще са по-малко от 0,50€/W (0.73$/W). Хартмут Фишер, Управляващ директор на немския производител на CIGS модули Avancis GmbH & Co. KG, вярва, че това може да се постигне при праг от 500MW. В допълнение към съществуващата 20MW линия Avancis планира да включи фабрика с 100MW производствен капацитет през първото тримесечие на 2012 година.

С разширяване на капацитета си до почти 1GW японският лидер в производството на CIGS модули Solar Frontier K.K. направи още по-голям скок. Новата 900MW фабрика в Миазаки сега произвежда модули с по-голям формат от 1.25х1м2 и с ефективност до 12.2%. Според Главния продуктов мениджър Джеймс Пластоу Solar Frontier вече е постигнала 17.2% ефективност със своите 30х30см малки модули. По отношение на производствените разходи за пример може да се даде компанията First Solar, Inc С производствен капацитет от 1500MW обща мощност в тънкослойни модули от кадмиев телурид те са постигнали производствени разходи от 0.75$/W (малко над 0,50€/W) в края на 2010г.

Намаляване на производствените разходи при тънкослойните модули
Abound Solar, Inc. иска да разшири капацитета си в Лонгмонт, Колорадо (САЩ) от 60 до 200MW до края на 2011г. А вторият завод в Типтън, Индиана е планирано да достигне 640MW до 2014г. PrimeStar Solar, Inc, дъщерно дружество на General Electric, смята да започне производство през 2013г. с 400MW капацитет на централата си в САЩ. Бившият филиал на Q-Cells, Calyxo GmbH също в момента разширява собствения си капацитет до 135MW в Талхайм.

В същото време Райнхард Бенц, Ръководител на глобалния продуктов маркетинг на швейцарския производител на оборудване Oerlikon Solar AG, вярва, че микроаморфните силициеви тънкослойни модули в крайна сметка ще имат предимство. С „ThinFab“ 120MW им линия, която беше представена през септември миналата година в 25-тата Европейска конференция за фотоволтаици и соларна енергия, модулите вече могат да се произвеждат и в Китай при цена 0.42€/W. Г-н Бенц смята, че с ефективност от 12%, разходите могат да бъдат намалени дори до 0.35€/W. Според него най-голямото предимство на комбинираните микроаморфни тънкослойни силициеви модули пред комплексната CIGS технология се крие в по-ниските температури на процесите, които позволяват по-тънко стъклено покритие с по-висока пропускателната способност, което пък увеличава добивите. От Oerlikon са убедени, че тънкослойни силициеви модули ще постигнат най-ниските разходи за производство.

Нови предложения при системите за монтаж на PV модули
Линейни PV системи с аеродинамична обшивка за интегриране към плоски покриви бяха една от атракциите в иновациите при системи за монтиране на Intersolar. Пазарът за системи за монтаж на PV е много динамичен. Все по-голям брой нови системи са в процес на разработка и все повече компании навлизат на пазара, въпреки честите промени в законовата рамка в Германия, Испания и Италия - основните целеви страни. Компаниите, разработващи новите решения, твърдо вярват, че електричеството, добивано от слънчевата енергия има добро бъдеще. Отличните перспективи вървят ръка за ръка с големия потенциал. Все още има изобилие от подходящи пространства върху индустриални и търговски сгради, където могат да се интегрират PV модули. За тези места на Intersolar бяха предложени нови, специални аеродинамични системи за плоски покриви. Мотото тук е постигане на стабилност при плосък и изчистен дизайн на модулите. Те са подходящи за монтиране при наклон 10 - 20°. Панелите са с пълна странична и задна метална рамка, което откри добър шанс за металообработващите компании да дадат своите предложения и нови разработки в тази насока.

Стана ясно също така, че рамките за модулите не е задължително да бъдат от стомана и алуминий. Пластмасови структури, които се произвеждат в големи количества, могат да се окажат евтина и също толкова дълготрайна алтернатива. В системата Touch fix на Abakus Solar AG базовите релси и фиксиращите механизми са изработени от рециклирана пластмаса. Ако не е използвана за това, суровината би отишла в инсинератор. Хайнер Бройер, Ръководител на проекти в Abakus Solar обяснява, че системата няма остри ръбове, което елиминира необходимостта от подложка за защита на покрива. В допълнение към ефективното използване на материал, една от изключителните характеристики на системата е интегриран кабел в посоки изток-запад и север-юг. Според Бройер 1kW мощност може да бъде инсталиран само за два часа. Системата Touch fix за монтиране на PV модули с 15° наклон спечели второ място при наградите за иновации на Симпозиума за фотоволтаична техника в Бад Щафелщайн през 2011г. Тя е подходяща за всички стандартни рамкови модули с приблизително 1м широчина.

Inventux Technologies AG представи своята Fixflat система за монтиране на PV модули, която също е произведен от рециклирана пластмаса. Fixflat е проектирана специално за микроаморфните модули на компанията с размери 110х130см и 10° наклон при монтиране. При инсталирането могат да бъдат използвани два различни метода: Inventux модулите могат да се групират по класическия начин в серия (симплекс монтаж) или по-ефективно по отношение на повърхността, в двойна опаковка (дуплекс монтаж). Профилите, прикрепени към задната част на модулите, трябва само да се поставят в съответните канали на пластмасовите основи за монтаж. Системата за монтиране е с предвидени предварително интегрирани странични конектори с правилната дължина за симплекс или дуплекс монтаж. От компанията обясняват, че такова решение не изисква квалифициран персонал за монтаж.

Schott Solar и BASF представиха нова система за покривно интегриране на фотоволтаици. Прототипът е базиран на серията Schott Advance. Концепцията работи само с две части: специално разработена многофункционална носеща конструкция, направена от полиамидна смола Ultramid BASF® и модулите от Schott с двойни капсулиране. Продуктът е проектиран за големи площи на покриви на промишлени или селскостопански сгради и е много лек и лесен за инсталиране. Пластмасовите профили за монтиране на BASF се отличават с голяма издръжливост на UV-лъчи и други атмосферни влияния.

Аеродинамични подобрения в носещите системи
За да се намалят ефективно баластите, придаващи стабилност на системите, аеродинамичният дизайн трябва да бъде изследван и оптимизиран в аеродинамичен тунел. Почти всички доставчици са осъзнали това. Клиентите често се сблъскват с рекламни лозунги като „Без баласт – тестван в аеродинамична тръба“, или „устойчиви на вятър до 200км/ч“. При всичко това трябва да се отбележи, че оразмеряването на баластите става винаги въз основа на индивидуални структурни анализи, които трябва да включват параметри като скорост и посока на преобладаващите ветрове, надморска височина, височина на сградата и други. Клименс Хан, експерт е технологиите за монтаж на PV модули на Energiebau Solarstromsysteme GmbH, посочва разликите в аеродинамичните тунели: „Трябва да се използват аеродинамични тунели с гранични слоеве - те са чувствителни към околната среда, и по този начин може да се пресъздадат точните условия. Аеродинамичните тунели за космически изследвания и за моторни превозни средства са неподходящи за тестване на сградна аеродинамика”. Г-н Хан обяснява, че тъй като при плоските покриви вятърът може да дойде от всяка посока, системите за монтаж на PV модули на Energiebau предвиждат оптимизиране чрез оставяне на малки отвори, които пропускат въздушните потоци и намаляват ветровото натоварване. Освен това системата има нова сградна защита, предпазваща покривната повърхност, която е разположена на задната повърхност на профилите.

Компанията Schletter GmbH разработи своята AluLight аеродинамична система за монтаж към плоски покриви. Версията AluLight TF прави системата подходяща и за тънкослойни модули. Затворените редове и фиксираните ъгли на монтиране от 12° са предназначени да сведат до минимум натоварването. Бетонните ръбове имат важните задачи да придават тежест и да действат стабилизиращо, да свързват профилите на съседните модули и да разпределят тежестта на голяма площ от покривната повърхност. Компанията вече работи върху следващата система за монтаж върху плоски покриви – AluGrid. За придаване на тежест ще се използват баласти като бетон и чакъл, а системата от рамки за модулите ще се изработва от алуминий с покритие за защита на сградата. Системата има минимален брой части и повечето нямат нужда от завинтване, а просто се сглобяват, което се улеснява монтажа.

Нови начини на свързване
Сериозен риск за покривното покритие може да представляват самонарезните винтове, използвани за монтаж. Gehrlicher Solar AG и Knubix GmbH сега дават гаранция, че вашите плоски покривни системи ще бъдат инсталирани без заплаха за покрива. Това се постига чрез новия тип монтаж. Неотдавна той бе въведен от Ejot Holding GmbH & Co. KG. Новото поколение Ejofast винтове имат иновативна форма на върха. С нея те изместват метала странично, вместо да го режат като стандартните самонарезни винтове и така предотвратяват естетически увреждания по време на монтаж. Новата форма на върха има и друго предимство: докато стандартните самонарезни винтове могат да се подхлъзнат, когато се позиционират на покрива, Ejofast винтовете могат да се поставят с почти перфектна точност.

При стандартните системи за скатни покриви, бързите click-lock (натискаш и заключваш) връзки стават все по-разпространени. Donauer Solartechnik предлага новa разработка на куки за покриви и стоманени пружини. Те спомагат за предварително свързване на отделни части, което ще спести много ценно време от монтажа на системата. Erneuerbare Energien Grobhandel GmbH (EEG) показаха нови начини на свързване в тяхната Klixx система. Те позволяват профилите и модулите да се инсталират без използване на инструменти след затягане на покривните куки. Това спестява много време и е по-сигурно. Профилите не се завинтват към покривните куки, а модулните скоби позволяват модулите да се закрепят много бързо.

Модулите като покрив
Много голяма степен на разработване достигнаха и системите за покривно интегриране на тънкослойни PV модули без рамки. В MSE 100 Indach системата за монтаж на серията модули Blackline, Schuco International KG разчита на метод с покривни шиндли. Той позволява модулите да се интегрират бързо, сигурно и без инструменти. В системата на Schuco модулите се закрепват към хоризонтални монтажни релси чрез конектори. Няма нужда от хидроизолация под системата. Вертикалните модулни връзки се дренират с укрита водоотичаща система. Покритието и обшивките са черни, за да съответстват на модулите. Крепежните елементи не са видими. По този начин се осигурява естетически приятен дизайн на системата с височина само 7см, която лесно се съчетава с покривното покритие. Предложението е предвидено да е налично на пазара от юли 2011г. Френският изследователски институт за соларни технологии в Брон, Франция, разработи нова покривно интегрирана система според френските изисквания. Системата позволява лесен монтаж със специален комплект от елементи. Има хоризонтални и вертикални дренажи и може да се използва за почти всички рамкирани модули.