O fim de semana leu: Módulos maiores, sim, mas melhores ...?
Agora é uma tendência bem estabelecida. Após a mudança para tamanhos de wafer maiores ocorrida em 2019, este ano viu praticamente todos os maiores fabricantes de PV introduzirem novos módulos em dimensões acima da marca de 2 metros e com classificações de potência acima de 500 W - em alguns casos, como alta como 800 W. À medida que esses módulos começam a sair das linhas de produção em grandes quantidades, é vital dar uma olhada nos desafios e oportunidades que eles trazem para o projeto, instalação e operação de longo prazo do sistema.
A JA Solar exibiu seus módulos 745-810 W Jumbo na feira SNEC em agosto. Ficou claro a partir dos módulos no chão da exposição que a tendência para formatos maiores agora está bem estabelecida.
Imagem: JA Solar
Para fabricantes de módulos Tier-1, a mudança para formatos maiores traz benefícios claros em termos de estrutura de custos - com a adaptação do equipamento, eles podem produzir um módulo de 600 W no mesmo tempo que leva para produzir um de 400 W, aumentando efetivamente seu capacidade de produção. A mudança também pode servir para aumentar a participação de mercado, deixando para trás os produtores menores, que não têm dinheiro inicial para adaptar equipamentos para processar wafers maiores, já que não conseguem se igualar às classificações de energia.
Embora esses grandes saltos na classificação de potência pareçam impressionantes no papel, costuma-se dizer que há pouca inovação por trás deles - apenas um aumento no tamanho. Há alguma verdade nisso - sem o aumento no tamanho, estaríamos observando aumentos na faixa de dezenas de watts, em vez de centenas. Mas foi a inovação anterior das células cortadas pela metade que realmente tornou isso possível. Muito trabalho árduo também foi dedicado a novas estratégias de interconexão, bem como esforços para reduzir a lacuna entre as células para aumentar ainda mais a área de superfície ativa.
Para os fabricantes que investiram em enormes capacidades de produção para células e módulos PERC, pode haver poucas outras opções abertas, pois novas maneiras de aumentar a eficiência se tornam mais difíceis de encontrar e novas tecnologias de células começam a se aproximar do PERC em termos de custo por watt . E como essa mudança para formatos maiores promete aumentar o rendimento de energia e diminuir o LCOE no nível do projeto, pode-se argumentar que é tão valioso quanto qualquer outra inovação.
Promessas, preocupações
Os fabricantes desses módulos prometem que não se trata apenas de uma otimização de custos para eles. Ao longo deste ano, os lançamentos de novos módulos incorporando células de 182 mm ou 210 mm foram acompanhados por muita fanfarra e promessas de que a mudança reduzirá os custos em outras partes do design do sistema e, em última análise, levará a um menor custo nivelado de eletricidade no nível do projeto .
A primeira delas é a alegação de que módulos mais poderosos reduzirão os custos do rastreador ou rack. Com o módulo na orientação correta, o sistema de estantes só precisa ser um pouco mais longo para acomodar mais módulos e mais watts por pilha.
Outra afirmação comum à maioria dos novos módulos de grande formato é que a combinação de células cortadas, interconexão multibusbar e projetos de módulo "gêmeos" reduzem a tensão do módulo, novamente permitindo que os projetistas de sistema ajustem mais capacidade de energia na mesma quantidade de espaço.
“A baixa tensão de circuito aberto e o coeficiente de temperatura de nosso módulo Tiger podem aumentar o número de módulos no nível da string”, explica Roberto Murgioni, chefe do serviço técnico para a Europa na JinkoSolar. “E se a capacidade do lado CC do projeto for conhecida, o número total de cordas no projeto pode ser reduzido, o que permite densidades de potência de 214 watts por metro quadrado.” O aumento do número de módulos por coluna deve, por sua vez, servir para reduzir a quantidade de cabeamento e caixas combinadoras necessárias, reduzindo ainda mais os custos de BOS.
Lançando seus novos módulos da Série 7 no mês passado, a Canadian Solar apresentou cálculos de que os novos módulos, baseados em um wafer de 210 mm, permitem aos engenheiros aumentar o número de módulos por string para mais de 30. Isso eleva a potência por string para até 20,2 kW , em comparação com 12,2 kW de uma cadeia de cerca de 26 de uma geração mais antiga do módulo Canadian Solar mono-PERC.
O lançamento desses módulos também gerou várias preocupações sobre o aumento no tamanho. Alguns notaram que ao aumentar o tamanho, os fabricantes não tornaram o vidro frontal mais espesso, tornando o módulo um pouco mais frágil. Trina Solar relata, no entanto, que resolveu todos os problemas aqui, reforçando a estrutura de metal, e outros fabricantes relatam que seus módulos são facilmente capazes de resistir ao teste de carga mecânica de 5.400 pascal especificado nas normas IEC. Com a tensão mais baixa também vem a corrente mais alta, levando alguns a manifestar preocupações sobre pontos de acesso degradantes de desempenho. Em resposta a isso, os fabricantes apontam para designs de meia célula e de módulo duplo, bem como os espaços menores entre as células, entre suas estratégias para evitar que a corrente seja muito alta.
Alguns também expressaram preocupação de que o tamanho e o peso desses módulos possam causar problemas no transporte e para os instaladores. Os fabricantes relataram que, ao embalar os módulos verticalmente nas caixas de transporte e explorar outras otimizações, eles são capazes de transportar grandes volumes sem problemas. E no lado da instalação, Tomaso Charlemont, líder de aquisição global de energia solar no desenvolvedor do projeto RES Group, disse à revista pv que o maior dos novos módulos fotovoltaicos normalmente pesa em torno da marca de 35 kg. Isso é semelhante aos módulos da Série 6 do First Solar, que não causaram grandes problemas aos instaladores desde que foram introduzidos há alguns anos.
Para engenheiros e desenvolvedores de projeto, é o começo de trabalho com esses módulos. E embora muitas afirmações do fabricante pareçam válidas, há mais fatores em ação que só ficarão claros quando virmos os módulos sendo usados em projetos reais. Tino Weiss, chefe de compras da BayWa re Solar Projects, diz que pode ver a redução nos custos de cabeamento em campo. As reduções de custo no sistema de rastreio / estantes também são prováveis, mas haverá um limite para quanto mais tempo / largura você pode ir sem aumentar o custo da estrutura, diz ele. E ele alerta que o aumento da corrente pode resultar na necessidade de fusíveis de maior potência, aumentando o preço das caixas combinadoras. “A verdadeira questão é quanto dessas economias de BOS são consumidas pelo preço do módulo”, diz Weiss.
Grande e depois maior
O surgimento de wafers maiores e, em seguida, de formatos de módulos maiores, fez com que a indústria se dividisse rapidamente em dois campos principais, promovendo o wafer de 182 mm ou o de 210 mm. Os fabricantes estão certamente garantindo que novas linhas de células e módulos sejam capazes de processar tamanhos de até e até além de 210 mm, mas isso é visto por alguns como uma proteção contra a possibilidade de ter que fazer uma segunda rodada de atualizações caras dentro de alguns anos. Em termos de planos de produção reais, a indústria parece dividida entre aqueles que veem o maior salto na produção de energia proporcionada pelo wafer de 210 mm como uma meta que vale a pena perseguir imediatamente, e aqueles que valorizam o salto mais incremental para 182 mm como um rota disruptiva para maiores rendimentos de energia e menor LCOE.
Em um recente webinar da revista pv, Trina Solar apresentou um estudo de caso baseado em inclinação fixa de 100 MW, sistema de 1500 V, comparando seu módulo Vertex, utilizando células de 210 mm, a um módulo concorrente utilizando 182 mm. Isso mostrou que o módulo da Trina permitia até 36 módulos em uma string, em comparação com 27 da rival, e um aumento de 35,8% na potência por string. E isso ainda cai em cascata para uma redução de 62 estacas, 3,5 kg de aço e 1 quilômetro de cabeamento por megawatt instalado.
Mas mudanças maiores significam mais incerteza e riscos maiores. O maior e mais poderoso desses novos módulos solares já está exigindo reprojetos nos fornecedores de rastreadores e inversores, bem como layouts gerais do sistema, para que desenvolvedores de projetos e investidores colham seus benefícios. Embora as recompensas potenciais sejam tais que alguns certamente assumirão o risco, levará alguns anos, pelo menos, para que um histórico se desenvolva e para que tais mudanças sejam aceitas e compreendidas por mais investidores.
Enquanto isso, os módulos baseados em wafers de 182 mm ainda alcançam saídas de energia bem acima de 500 W e, em comparação, requerem apenas pequenas otimizações para componentes existentes e layouts de planta. “O módulo de 182 mm é o produto mais maduro e financiável”, argumenta Murgioni da JinkoSolar. “E oferece rendimento garantido e capacidade de produção para o processo de fabricação de células e módulos existentes na indústria.”
No curto prazo, pelo menos, aqueles que trabalham em sistemas completos preferem a rota menos perturbadora. Baywa re diz que os módulos implantando células de 182 mm em um layout de meio corte parecem ser a solução ideal.
Tomaso Charlemont, do RES Group, também diz que, sem um histórico, a tecnologia de 210 mm seria muito perturbadora para a empresa olhar hoje, embora ele não vá descartá-la no futuro. “Quando eles dizem que você pode fazer strings de mais de 30 módulos, todo o design do projeto é afetado, por exemplo, os rastreadores precisam de ajustes e os inversores precisam de proteção com fusíveis diferentes.” ele explica. “Trata-se de um layout completamente diferente. Isso não vai acontecer da noite para o dia. ”
Charlemont continua explicando, entretanto, que trabalhando com módulos de 182 mm, a RES já foi capaz de pegar um projeto existente originalmente planejado com módulos M6 (166 mm) e recalcular para o formato maior de 182 mm. E os novos cálculos mostraram uma economia de capex de cerca de US $ 0,01 / W.
“Você ainda permanece dentro de limites que podem ser avaliados rapidamente com os fabricantes de inversores e estruturas de montagem usando as soluções atuais. Podemos levar o módulo 182 mm a um investidor e dizer 'aqui está um número validado, aprovado por um engenheiro independente.' É um módulo diferente, mas é uma implementação direta ”, explica Charlemont. “Você pode entender por que os fabricantes estão tão confiantes, porque eles sabem que o que fizemos é um trabalho fácil e financiável.”
A mudança para wafers de 210 mm e módulos classificados em 600 W e mais, no entanto, é um passo em um novo território, e algum histórico de desempenho será necessário para que os investidores vejam os sistemas projetados com esses módulos como financiáveis. Mas a indústria já percebeu, e alguns participantes maiores provavelmente estarão dispostos a correr o risco em uma nova iteração de tecnologias existentes e bem conhecidas como esta. Os fornecedores de rastreadores e inversores também estão trabalhando rapidamente para otimizar suas ofertas para caber no maior dos módulos, e os fabricantes já estão relatando vendas de módulos de 182 mm e 210 mm e parecem muito convencidos de que a mudança será um sucesso.
Por enquanto, sejam 182 mm ou 210 mm, parece que os formatos maiores de wafer e módulo vieram para ficar. Analistas incluindo Wood Mackenzie (ver gráfico na página 34) e PV InfoLink prevêem que esses dois tamanhos representem cerca de 90% do mercado em 2025, com 210 mm começando a ganhar uma vantagem nos últimos anos - refletindo o tempo necessário para a nova mudança para se estabelecer e alcançar a bancabilidade.
Esta notícia foi fornecida pela pv-magazine
