1. Proud postavení fotovoltaického (solárního) průmyslu

1.1 Rychlý růst globálního trhu s fotovoltaikou

V posledních letech zaznamenal globální fotovoltaický průmysl explozivní růst. Podle údajů Mezinárodní energetické agentury (IEA) v roce 2023 překročila nová instalovaná kapacita fotovoltaiky celosvětově 350 GW a kumulativní instalovaná kapacita překročila 1,5 TW. Hlavními hnacími silami na trhu s fotovoltaikou se staly země a regiony jako Čína, Spojené státy, Evropa a Indie.

- Čína: Čína, největší světový trh se solární fotovoltaikou, v roce 2023 přidala více než 200 GW solární fotovoltaické kapacity, což představuje více než 57 % celosvětově nově instalované kapacity. Klíčovými faktory, které pohánějí rozvoj čínského solárního fotovoltaického průmyslu, jsou vládní politická podpora, technologický pokrok a snižování nákladů.

- Evropa: Evropa, postižená rusko-ukrajinským konfliktem, urychlila svou energetickou transformaci. V roce 2023 nově instalovaný výkon solární fotovoltaiky překročil 60 GW, s významným nárůstem v zemích, jako je Německo, Španělsko a Nizozemsko.

- Spojené státy: Americký trh se solární fotovoltaikou, povzbuzen zákonem o snižování inflace (IRA), nadále rostl a v roce 2023 dosáhl nově instalované kapacity přibližně 40 GW.

- Indie: Indická vláda energicky podporuje rozvoj obnovitelných zdrojů energie. V roce 2023 nově instalovaný výkon solární fotovoltaiky překročil 20 GW s cílem dosáhnout 500 GW instalovaného výkonu obnovitelných zdrojů energie do roku 2030.

1.2Neustálý pokrok ve fotovoltaické technologii

Neustálé inovace ve fotovoltaické technologii vedly ke zvýšení účinnosti a snížení nákladů na výrobu solární energie:

- Vysoce účinné technologie baterií, jako jsou PERC, TOPCon a HJT: Články PERC (Passivated Emitter and Rear Contact) zůstávají hlavním proudem, ale technologie TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) a HJT (Heterojunction) postupně rozšiřují svůj podíl na trhu díky vyšší účinnosti konverze (>24 %).

- Perovskitové solární články: Perovskitové články, jakožto fotovoltaická technologie nové generace, dosáhly v laboratorních podmínkách účinnosti přes 33 % a očekává se, že budou v budoucnu komerčně životaschopné.

- Bifaciální moduly a sledovací držáky: Bifaciální moduly mohou zvýšit výrobu energie o 10 % až 20 %, zatímco sledovací držáky optimalizují úhel dopadu slunečního světla, čímž dále zvyšují účinnost systému.

1.3Ten/Ta/To Náklady na výrobu fotovoltaické energie nadále klesají

Během posledního desetiletí klesly náklady na výrobu energie z fotovoltaiky o více než 80 %. Podle IRENA (Mezinárodní agentury pro obnovitelné zdroje energie) klesly globální náklady na elektřinu (LCOE) pro fotovoltaiku v roce 2023 na 0,03–0,05 amerických dolarů za kWh, což je méně než u výroby energie z uhlí a zemního plynu, což z nich činí jeden z nejkonkurenceschopnějších zdrojů energie.

1.4 Koordinovaný rozvoj skladování energie a fotovoltaiky

Vzhledem k přerušované povaze výroby energie z fotovoltaiky se stalo trendem používání systémů pro ukládání energie (jako jsou lithiové baterie, sodíkovo-iontové baterie, průtokové baterie atd.). V roce 2023 nově instalovaná kapacita globálních projektů fotovoltaiky a ukládání energie překročila 30 GW a očekává se, že si v příštím desetiletí udrží vysoké tempo růstu.

2. Ten/Ta/To význam fotovoltaického průmyslu

2.1 Řešení klimatu změna a prosazování cílů uhlíkové neutrality

Země po celém světě urychlují energetickou transformaci, aby snížily emise skleníkových plynů. Solární energie, jakožto klíčová součást čisté energie, hraje klíčovou roli v dosažení cíle „uhlíkové neutrality“. Podle Pařížské dohody musí do roku 2030 celosvětový podíl obnovitelných zdrojů energie dosáhnout více než 40 % a solární energie se stane jedním z hlavních zdrojů energie.

2.2 Energetická bezpečnost a nezávislost

Tradiční zdroje energie (jako je ropa a zemní plyn) jsou do značné míry ovlivněny geopolitikou, zatímco zdroje solární energie jsou široce rozšířené a mohou snížit závislost na dovážené energii. Například Evropa snížila svou poptávku po ruském zemním plynu nasazením velkých fotovoltaických elektráren, čímž zvýšila svou energetickou autonomii.

2.3 Podpora hospodářského růstu a zaměstnanosti

Řetězec fotovoltaického průmyslu zahrnuje řadu článků, jako jsou křemíkové materiály, křemíkové destičky, baterie, moduly, střídače, konzole a úložiště energie, které vytvořily miliony pracovních míst po celém světě. Počet přímých zaměstnanců v čínském fotovoltaickém průmyslu přesahuje 3 miliony a fotovoltaický průmysl v Evropě a Spojených státech se také rychle rozvíjí.

2.4 Elektrifikace venkova a zmírňování chudoby

V rozvojových zemích dodávají fotovoltaické mikrosítě a domácí solární systémy elektřinu do odlehlých oblastí a zlepšují životní podmínky obyvatel. Například „solární domácí systémy“ v Africe pomohly desítkám milionů lidí dostat se ze stavu bezelektřiny.

3.Nutnost přepěťové ochrany (SPD) ve fotovoltaickém systému

3.1 Rizika úderu blesku a přepětí, kterým čelí fotovoltaické systémy

Fotovoltaické elektrárny se obvykle instalují v otevřených prostorách (jako jsou pouště, střechy domů a hory) a jsou vysoce náchylné k úderům blesku a přepětí. Mezi hlavní rizika patří:

- Přímý úder blesku: Přímý zásah do fotovoltaických modulů nebo podpěr, který způsobí poškození zařízení.

- Indukovaný blesk: Elektromagnetický impuls z blesku indukuje v kabelech vysoké napětí, které poškozuje elektronická zařízení, jako jsou střídače a regulátory.

- Kolísání sítě: Provozní přepětí na straně sítě (například spínací funkce, zkraty) se mohou přenášet do fotovoltaického systému.

3.2 Funkce přepěťové ochrany (SPD)

Přepěťové ochrany jsou klíčovým zařízením pro ochranu před bleskem a přepětím ve fotovoltaických systémech. Mezi jejich hlavní funkce patří:

- Omezení přechodných přepětí: Regulace vysokého napětí generovaného údery blesku nebo kolísáním sítě v bezpečném rozsahu.

- Odvedení přepěťových proudů: Rychlé odvedení nadměrných proudů do země k ochraně následně zapojených zařízení.

- Zvýšení spolehlivosti systému: Snížení poruch zařízení a prostojů způsobených údery blesku nebo přepětím.

3.3 Použití SPD ve fotovoltaických systémech

Přepěťová ochrana fotovoltaických systémů by měla být navržena v několika úrovních:

- Ochrana na straně stejnosměrného proudu (od fotovoltaických modulů po střídač):

- Na vstupní konec řetězce nainstalujte SPD typu II, abyste zabránili indukovanému blesku a provoznímu přepětí.

- Na vstupní straně stejnosměrného proudu střídače nainstalujte SPD typu I + II, abyste řešili kombinovanou hrozbu přímého a indukovaného blesku.

- Ochrana na straně střídavého proudu (od střídače k ​​síti):

- Na výstupní konec střídače nainstalujte SPD typu II, abyste zabránili vniknutí přepětí ze strany sítě.

- Pro zajištění přesné ochrany citlivých zařízení nainstalujte do rozvaděče SPD typu III.

3.4 Klíčové body pro výběr přepěťových ochran

- Přizpůsobení úrovně napětí: Maximální trvalé provozní napětí (Uc) SPD musí být vyšší než napětí systému (například fotovoltaický systém s napětím 1000 V DC vyžaduje SPD s Uc ≥ 1200 V).

- Proudová zatížitelnost: Jmenovitý vybíjecí proud (In) DC SPD by měl být ≥ 20 kA a maximální vybíjecí proud (Imax) by měl být ≥ 40 kA.

- Stupeň krytí: Venkovní instalace musí splňovat stupeň krytí IP65 nebo vyšší, vhodné pro náročné prostředí.

- Certifikační normy: V souladu s normami IEC 61643-31 (norma pro SPD specifické pro fotovoltaiku) a UL 1449 a dalšími mezinárodními certifikacemi.

3.5 Potenciální rizika neinstalace SPD

- Poškození zařízení: Přesná elektronická zařízení, jako jsou střídače a monitorovací systémy, jsou náchylná k přepětí a náklady na opravu jsou vysoké.

- Ztráta výroby energie: Údery blesku způsobují odstávky systému, což ovlivňuje zisky výroby energie.

- Nebezpečí požáru: Přepětí může způsobit požáry v elektrické síti a ohrozit bezpečnost elektrárny.

4. Globální Trendy na trhu s přepěťovými ochranami pro fotovoltaické systémy

4.1 Růst poptávky na trhu

S rychlým nárůstem kapacity fotovoltaických instalací se současně rozrostl i trh s přepěťovými ochranami. Předpokládá se, že globální trh s fotovoltaickými SPD do roku 2025 přesáhne 2 miliardy amerických dolarů s průměrnou roční mírou růstu (CAGR) 15 %.

4.2 Směr technologických inovací

- Inteligentní SPD: Vybaven funkcemi sledování proudu a poruchového alarmu a podporuje dálkové ovládání.

- Vyšší úrovně napětí: SPD s vyšším jmenovitým napětím (například 1500 V) se staly běžnou součástí.

- Delší životnost: Využití nových citlivých materiálů (jako je technologie kompozitu z oxidu zinečnatého) zvyšuje odolnost SPD.

4.3 Propagace politik a standardů

- Mezinárodní normy jako IEC 62305 (norma pro ochranu před bleskem) a IEC 61643-31 (norma pro fotovoltaické SPD) nařizují, aby fotovoltaické systémy byly vybaveny přepěťovou ochranou.

- Čínská norma „Technické specifikace pro ochranu fotovoltaických elektráren před bleskem“ (GB/T 32512-2016) jasně stanoví požadavky na výběr a instalaci SPD.

5.Závěr: Fotovoltaický průmysl se neobejde bez přepěťových ochran

Rychlý rozvoj fotovoltaického průmyslu vnesl silný impuls do globální energetické transformace. Rizika úderů blesku a přepětí však nelze ignorovat. Přepěťové ochrany, jako klíčová záruka bezpečného provozu fotovoltaických systémů, mohou účinně snížit riziko poškození zařízení, zlepšit účinnost výroby energie a prodloužit životnost systému. V budoucnu, s neustálým růstem fotovoltaických instalací a rozvojem inteligentních sítí, se vysoce výkonné a vysoce spolehlivé přepěťové ochrany (SPD) stanou nezbytnými součástmi fotovoltaických elektráren.

Pro investory do fotovoltaiky, EPC společnosti a provozní a údržbářské týmy je výběr vysoce kvalitních přepěťových ochran, které splňují mezinárodní standardy, klíčovým opatřením k zajištění dlouhodobého stabilního provozu elektrárny a maximalizaci návratnosti investice.