1. Súčasný stav fotovoltaického (solárneho) priemyslu

1.1 Rýchly rast globálneho trhu s fotovoltaikou

V posledných rokoch zaznamenal globálny fotovoltaický priemysel explozívny rast. Podľa údajov Medzinárodnej energetickej agentúry (IEA) v roku 2023 prekročila nová globálna inštalovaná kapacita fotovoltaickej energie 350 GW a kumulatívna inštalovaná kapacita presiahla 1,5 TW. Hlavnými hybnými silami na trhu s fotovoltaikou sa stali krajiny a regióny ako Čína, Spojené štáty, Európa a India.

- Čína: Ako najväčší svetový trh so solárnou fotovoltaikou Čína v roku 2023 pridala viac ako 200 GW solárnej fotovoltaickej kapacity, čo predstavuje viac ako 57 % celosvetovo novej inštalovanej kapacity. Kľúčovými faktormi, ktoré poháňajú rozvoj čínskeho solárneho fotovoltaického priemyslu, sú podpora vládnej politiky, technologický pokrok a znižovanie nákladov.

- Európa: Európa, postihnutá konfliktom medzi Ruskom a Ukrajinou, urýchlila svoju energetickú transformáciu. V roku 2023 nová inštalovaná kapacita solárnej fotovoltaiky prekročila 60 GW, pričom výrazný nárast zaznamenali krajiny ako Nemecko, Španielsko a Holandsko.

- Spojené štáty: Americký trh so solárnou fotovoltaikou, povzbudený zákonom o znižovaní inflácie (IRA), naďalej rástol a v roku 2023 dosiahol nový inštalovaný výkon približne 40 GW.

- India: Indická vláda dôrazne podporuje rozvoj obnoviteľných zdrojov energie. V roku 2023 nová inštalovaná kapacita solárnej fotovoltaiky prekročila 20 GW s cieľom dosiahnuť do roku 2030 inštalovanú kapacitu obnoviteľných zdrojov energie 500 GW.

1.2Neustály pokrok vo fotovoltaickej technológii

Neustále inovácie vo fotovoltaickej technológii viedli k zvýšeniu účinnosti a zníženiu nákladov na výrobu solárnej energie:

- Vysokoúčinné batériové technológie ako PERC, TOPCon a HJT: Články PERC (Passivated Emitter and Rear Contact) zostávajú hlavným prúdom, ale technológie TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) a HJT (Heterojunction) postupne rozširujú svoj podiel na trhu vďaka vyššej účinnosti konverzie (> 24 %).

- Perovskitové solárne články: Ako fotovoltaická technológia novej generácie dosiahli perovskitové články laboratórnu účinnosť viac ako 33 % a očakáva sa, že v budúcnosti budú komerčne životaschopné.

- Bifaciálne moduly a sledovacie držiaky: Bifaciálne moduly môžu zvýšiť výrobu energie o 10 % až 20 %, zatiaľ čo sledovacie držiaky optimalizujú uhol dopadu slnečného svetla, čím ďalej zvyšujú účinnosť systému.

1.3Ten/Tá/To Náklady na výrobu fotovoltaickej energie naďalej klesajú

Za posledné desaťročie klesli náklady na výrobu fotovoltaickej energie o viac ako 80 %. Podľa IRENA (Medzinárodná agentúra pre obnoviteľnú energiu) klesli globálne náklady na elektrinu (LCOE) pre fotovoltaickú energiu v roku 2023 na 0,03 – 0,05 USD za kWh, čo je menej ako pri výrobe energie z uhlia a zemného plynu, čím sa stala jedným z najkonkurencieschopnejších zdrojov energie.

1.4 Koordinovaný rozvoj skladovania energie a fotovoltaiky

Vzhľadom na prerušovanú povahu výroby energie z fotovoltaiky sa stalo trendom používanie systémov na skladovanie energie (ako sú lítiové batérie, sodíkovo-iónové batérie, prietokové batérie atď.). V roku 2023 novo inštalovaná kapacita globálnych projektov fotovoltaiky a skladovania energie prekročila 30 GW a očakáva sa, že si v nasledujúcom desaťročí udrží vysoké tempo rastu.

2. Ten/Tá/To dôležitosť fotovoltaického priemyslu

2.1 Riešenie klimatických zmien zmena a podpora cieľov uhlíkovej neutrality

Krajiny na celom svete zrýchľujú svoju energetickú transformáciu s cieľom znížiť emisie skleníkových plynov. Solárna energia ako kľúčová zložka čistej energie zohráva kľúčovú úlohu pri dosahovaní cieľa „uhlíkovej neutrality“. Podľa Parížskej dohody musí do roku 2030 celosvetový podiel obnoviteľnej energie dosiahnuť viac ako 40 % a solárna energia sa stane jedným z hlavných zdrojov energie.

2.2 Energetická bezpečnosť a nezávislosť

Tradičné zdroje energie (ako je ropa a zemný plyn) sú výrazne ovplyvnené geopolitikou, zatiaľ čo zdroje slnečnej energie sú široko rozšírené a môžu znížiť závislosť od dovážanej energie. Napríklad Európa znížila svoj dopyt po ruskom zemnom plyne nasadením rozsiahlych fotovoltaických elektrární, čím zvýšila svoju energetickú autonómiu.

2.3 Podpora hospodárskeho rastu a zamestnanosti

Reťazec fotovoltaického priemyslu zahŕňa viacero článkov, ako sú kremíkové materiály, kremíkové doštičky, batérie, moduly, meniče, držiaky a skladovanie energie, ktoré vytvorili milióny pracovných miest na celom svete. Priamy počet zamestnancov v čínskom fotovoltaickom priemysle presahuje 3 milióny a fotovoltaický priemysel v Európe a Spojených štátoch sa tiež rýchlo rozvíja.

2.4 Elektrifikácia vidieka a zmierňovanie chudoby

V rozvojových krajinách fotovoltaické mikrosiete a domáce solárne systémy dodávajú elektrinu do odľahlých oblastí a zlepšujú životné podmienky obyvateľov. Napríklad „solárne domáce systémy“ v Afrike pomohli desiatkam miliónov ľudí dostať sa zo stavu bez elektriny.

3.Potreba prepäťovej ochrany (SPD) vo fotovoltaickom systéme

3.1 Riziká úderu blesku a prepätia, ktorým čelia fotovoltaické systémy

Fotovoltaické elektrárne sa zvyčajne inštalujú v otvorených priestoroch (ako sú púšte, strechy domov a hory) a sú veľmi zraniteľné voči úderom blesku a prepätiu. Medzi hlavné riziká patria:

- Priamy úder blesku: Priamy zásah do fotovoltaických modulov alebo podpier, ktorý spôsobí poškodenie zariadenia.

- Indukovaný blesk: Elektromagnetický impulz z blesku indukuje vysoké napätie v kábloch, čo poškodzuje elektronické zariadenia, ako sú meniče a regulátory.

- Kolísanie siete: Prevádzkové prepätia na strane siete (ako sú napríklad spínacie reakcie, skraty) sa môžu prenášať do fotovoltaického systému.

3.2 Funkcia prepäťovej ochrany (SPD)

Prepäťové ochrany sú kľúčovým zariadením pre ochranu pred bleskom a prepätím vo fotovoltaických systémoch. Ich hlavné funkcie zahŕňajú:

- Obmedzenie prechodových prepätí: Riadenie vysokých napätí generovaných údermi blesku alebo kolísaním siete v rámci bezpečného rozsahu.

- Vybíjanie prepäťových prúdov: Rýchle odvedenie nadmerných prúdov do zeme na ochranu následných zariadení.

- Zvýšenie spoľahlivosti systému: Zníženie porúch zariadení a prestojov spôsobených údermi blesku alebo prepätím.

3.3 Aplikácia SPD vo fotovoltaických systémoch

Prepäťová ochrana fotovoltaických systémov by mala byť navrhnutá vo viacerých úrovniach:

- Ochrana na strane jednosmerného prúdu (od fotovoltaických modulov po menič):

- Na vstupný koniec reťazca nainštalujte SPD typu II, aby ste zabránili indukovanému blesku a prevádzkovému prepätiu.

- Nainštalujte SPD typu I + II na vstupný koniec DC meniča, aby ste riešili kombinovanú hrozbu priameho a indukovaného blesku.

- Ochrana na strane striedavého prúdu (od meniča do siete):

- Na výstupný koniec meniča nainštalujte SPD typu II, aby ste zabránili vniknutiu prepätia zo strany siete.

- Nainštalujte do rozvádzacej skrinky SPD typu III, aby ste zabezpečili presnú ochranu citlivých zariadení.

3.4 Kľúčové body pre výber prepäťových ochrán

- Prispôsobenie úrovne napätia: Maximálne trvalé prevádzkové napätie (Uc) SPD musí byť vyššie ako napätie systému (napríklad fotovoltaický systém s napätím 1000 V DC vyžaduje SPD s Uc ≥ 1200 V).

- Prúdová zaťažiteľnosť: Menovitý vybíjací prúd (In) jednosmerného SPD by mal byť ≥ 20 kA a maximálny vybíjací prúd (Imax) by mal byť ≥ 40 kA.

- Úroveň ochrany: Vonkajšia inštalácia musí spĺňať stupeň ochrany IP65 alebo vyšší, vhodný do náročných podmienok.

- Certifikačné normy: V súlade s normami IEC 61643-31 (norma pre SPD špecifické pre fotovoltaiku) a UL 1449 a ďalšími medzinárodnými certifikáciami.

3.5 Potenciálne riziká neinštalácie SPD

- Poškodenie zariadenia: Presné elektronické zariadenia, ako sú meniče a monitorovacie systémy, sú citlivé na prepätie a náklady na opravu sú vysoké.

- Strata výroby energie: Údery blesku spôsobujú odstávky systému, čo ovplyvňuje zisky výroby energie.

- Nebezpečenstvo požiaru: Prepätie môže spôsobiť elektrické požiare, čo predstavuje hrozbu pre bezpečnosť elektrárne.

4. Globálne Trendy na trhu s prepäťovými ochranami pre fotovoltaické systémy

4.1 Rast dopytu na trhu

S rýchlym nárastom kapacity fotovoltaických inštalácií sa súčasne rozšíril aj trh s prepäťovými ochranami. Predpokladá sa, že globálny trh s fotovoltaickými SPD do roku 2025 prekročí 2 miliardy amerických dolárov so zloženou ročnou mierou rastu (CAGR) 15 %.

4.2 Smer technologických inovácií

- Inteligentný SPD: Vybavený funkciami monitorovania prúdu a poruchového alarmu a podporuje diaľkové ovládanie.

- Vyššie úrovne napätia: SPD s vyšším menovitým napätím (napríklad 1500 V) sa stali bežnými.

- Dlhšia životnosť: Využitie nových citlivých materiálov (ako napríklad kompozitná technológia oxidu zinočnatého) zvyšuje odolnosť SPD.

4.3 Propagácia politiky a štandardov

- Medzinárodné normy ako IEC 62305 (norma na ochranu pred bleskom) a IEC 61643-31 (norma na fotovoltaické SPD) nariaďujú, aby fotovoltaické systémy boli vybavené prepäťovou ochranou.

- „Technické špecifikácie pre ochranu pred bleskom fotovoltaických elektrární“ (GB/T 32512-2016) v Číne jasne stanovujú požiadavky na výber a inštaláciu SPD.

5.Záver: Fotovoltaický priemysel sa nezaobíde bez prepäťových ochrán

Rýchly rozvoj fotovoltaického priemyslu vniesol silný impulz do globálnej energetickej transformácie. Riziká úderov blesku a prepätia však nemožno ignorovať. Prepäťové ochrany, ako kľúčová záruka bezpečnej prevádzky fotovoltaických systémov, môžu účinne znížiť riziko poškodenia zariadení, zlepšiť účinnosť výroby energie a predĺžiť životnosť systému. V budúcnosti, s neustálym rastom fotovoltaických inštalácií a rozvojom inteligentných sietí, sa vysoko výkonné a vysoko spoľahlivé prepäťové ochrany (SPD) stanú základnými súčasťami fotovoltaických elektrární.

Pre investorov do fotovoltaiky, EPC spoločnosti a prevádzkové a údržbárske tímy je výber vysokokvalitných prepäťových ochrán, ktoré spĺňajú medzinárodné štandardy, kľúčovým opatrením na zabezpečenie dlhodobej stabilnej prevádzky elektrárne a maximalizáciu návratnosti investícií.