Juegos de poder
La potencia nominal de los paneles solares fotovoltaicos ha aumentado constantemente con el tiempo. Esto ha sido impulsado en gran parte por nuevas e innovadoras técnicas de procesamiento para las propias células, aunque también han influido las mejoras en la tecnología de ensamblaje de paneles. Durante la década a partir de 2010, los clientes de los fabricantes de paneles llegaron a esperar potencias de módulo cada vez más altas cada año.
Debido a que todos los paneles eran del mismo tamaño, la potencia del panel era una buena medida abreviada de cuán avanzada era la tecnología de la celda. Si un panel tuviera una potencia nominal de 320 Wp, generaría un 14 % más de energía por metro cuadrado de espacio que un módulo de 280 Wp.
Exprimir más potencia (medida en Watt-peak – o Wp por panel) en el mismo espacio tendía a reducir el costo por unidad instalada de potencia nominal ($/Wp). Dado que el costo del vidrio, el marco y otros componentes del módulo y todos los materiales de instalación se mantuvo igual para los módulos de cualquier potencia. El aumento inexorable en la densidad de potencia de las celdas disponibles fue un factor importante para ayudar a la industria a lograr la asombrosa hazaña de reducción de costos que hemos visto durante esa década.
Además, las nuevas técnicas para exprimir hasta la última gota de rendimiento de las células de los módulos solares también han permitido la acumulación de pequeñas ganancias. El uso de una mayor cantidad de cables de conducción (barras colectoras) con un ancho más delgado en la cara superior de las celdas reduce la pérdida de energía debido al sombreado de la celda de abajo y también reduce las pérdidas por resistencia eléctrica. Cortar las celdas en mitades, tercios o cuartos y cablear todos estos fragmentos juntos en circuitos paralelos nuevamente reduce las pérdidas de resistencia y reduce la sensibilidad del módulo al sombreado. La brecha de eficiencia entre la medición de la celda de forma aislada en comparación con el panel ensamblado se ha reducido a lo largo de los años.
Sin embargo, las ganancias de mejorar los poderes de las células se han estancado. Vea mi blog sobre por qué las células solares no se están volviendo más poderosas.
Por lo tanto, los fabricantes que buscan nuevas formas de mantener la historia de módulos cada vez más potentes a un costo cada vez menor por Wp han encontrado una respuesta simple: simplemente hacer que las celdas y los paneles sean más grandes.
La emoción sin aliento de los crédulos comentaristas de la industria cuando el anuncio de módulos que superan los 400 Wp, luego las barreras de 500 Wp pierden el punto. Un juego de manos no tan evidente es evidente tan pronto como miras el producto detrás del número del titular. Los paneles no están mejorando, simplemente se están haciendo más grandes.
Puede tener cualquier (tamaño), siempre que sea…
Cuando se trataba de paneles solares fotovoltaicos (módulos), todos sabíamos cuál era nuestra posición. Un panel solar fotovoltaico tenía poco menos de 1 m de ancho y alrededor de 1,65 m de largo. Tenía cada una de sus 60 celdas de 156 mm cuadrados. Alrededor de 2010 surgió un estándar de facto para los paneles fotovoltaicos y los fabricantes se apegaron a él.
Utilizando el archivo de Internet de Waybackmachine, accedí a páginas web históricas de la incondicional de la industria Trina Solar. Para cada año en el que pude encontrar la información, descargué la información del producto para el módulo de mayor potencia que se ofrecía a la venta en ese momento. Vea el gráfico en la parte superior de la página.
Puede ver que de 2009 a 2018, la potencia de sus módulos aumentó de 230 Wp a 315 Wp, mientras que su tamaño se mantuvo igual. La densidad de potencia del módulo correspondiente aumentó de 141 a 192 Wp/m2.
Hoy Trina Solar ofrece módulos con potencias que van desde los 320Wp hasta los 600Wp en virtud de ofrecer módulos de dimensiones mucho mayores.
Hubo muchas ventajas que surgieron de trabajar con un tamaño estándar.
En la fabricación, todo, desde las láminas de vidrio hasta el ancho de la película encapsulante y la lámina de respaldo, hasta las tarimas y el empaque, podría hacerse del mismo tamaño. Las economías de escala para toda la industria redujeron los costos y las materias primas están fácilmente disponibles de muchos proveedores diferentes.
En sentido descendente, los fabricantes de los llamados equipos de «equilibrio de materiales» también podrían estandarizar sus productos.
Las características eléctricas de los módulos estaban todas en un rango relativamente pequeño y los fabricantes de electrónica de potencia a nivel de módulo (MLPE), como optimizadores de potencia y microinversores, podían cubrir fácilmente todo el mercado con una pequeña gama de productos.
Dado que las dimensiones físicas de los módulos variaban tan poco entre modelos, los fabricantes de kits de montaje en techo también se beneficiaron. La carga de viento por módulo fue la misma para todos los módulos, lo que permitió diseños optimizados para las fijaciones. El espaciado de las cargas puntuales sobre los rieles fue consistente para cualquier diseño. Surgieron productos BIPV integrados en el techo que funcionaban con estos módulos estandarizados y se basaban en su formato predecible para una amplia interoperabilidad y un único valor de resistencia al viento (aunque las clasificaciones de incendios resultaron menos simples).
Al diseñar con módulos de tamaño estándar, los instaladores solares confiaban en que el sistema que estaban diseñando estaría disponible ahora y en el futuro. Esto es especialmente importante para los proyectos de nueva construcción en los que el diseño puede tener un precio de construcción de muchos meses o incluso años en el futuro. Incluso si el módulo específico seleccionado ya no estuviera disponible, se podría encontrar fácilmente una alternativa de las mismas dimensiones.
Finalmente, los clientes se beneficiaron del conocimiento de que, en caso de que fallara un solo panel en un sistema, en el futuro estaría disponible un reemplazo del mismo formato y simplemente podría colocarse en el sistema de montaje.
Batalla de los formatos
Ha estallado una guerra de estándares con TrinaSolar, Risen Energy, Canadian Solar y otros alineados contra Hanwha Q Cells, REC Group, LG por un lado y Longi, Jinko y otros por el otro, cada uno pidiendo que la industria se centre en las células. de las dimensiones que prefieran. ¿Se conformará la industria con 158,75, 166, 182 o 210 mm? En este punto nadie lo sabe.
(Vea mi guía de diferentes formatos de tamaño de celdas fotovoltaicas aquí)
En cualquier caso, el tamaño de la celda ya no define del todo el tamaño del módulo. Dado que los fabricantes han comenzado a dividir las celdas en subunidades más pequeñas (células de medio corte, tercer corte), existe una mayor libertad para elegir diferentes tamaños de módulos. Mareados con esta nueva libertad, los diseñadores de módulos están expresando su creatividad con los resultados de una amplia gama de tamaños de módulos ahora disponibles en el mercado (ver gráfico).
Incluso dentro de un solo fabricante, ahora se ofrece una gama de muchos tamaños de panel diferentes. El gráfico muestra una muestra de los productos disponibles de cuatro de los principales actores de la industria. Las potencias de los paneles van desde los 320Wp hasta los 800Wp, pero como se puede observar la densidad de potencia (Wp/m2) solo va desde los 193 hasta los 212 Wp/m2.
Esto se debe a que las celdas son prácticamente iguales, pero la eficiencia de empaquetamiento es ligeramente mayor en un panel más grande (porque los bordes son una proporción menor del total).
Está en marcha una carrera armamentista por los paneles de tamaño «grande», con JA actualmente a la cabeza ofreciendo el Jumbo Blue de 2,2 mx 1,8 m y 800 Wp. Estos paneles son completamente imprácticos para aplicaciones en techos, pero están destinados al montaje en suelo a escala de servicios públicos.
Parece que los fabricantes de módulos han decidido que los beneficios de costo y conveniencia de la estandarización de los tamaños de los módulos pueden desaparecer. En cambio, están siguiendo una estrategia de producto de aumentar las dimensiones del panel para aumentar la potencia del panel, lo que está dejando al resto de la cadena de suministro solar luchando por ponerse al día.
¿Dónde terminará esto? Hay límites claramente prácticos. ¿Qué tamaño de módulo pueden manejar los clientes? La respuesta a esta pregunta depende de dónde esté intentando instalarlo. Si estás en la cima de un techo ventoso, no querrás estar dando vueltas alrededor de un monstruo de 4 m2, pero tal vez eso esté perfectamente bien con el levantamiento mecanizado para un sistema de montaje en el suelo.
La economía de la energía solar fotovoltaica ha cambiado. Los módulos ahora dominan la estructura de costos de una instalación de energía solar fotovoltaica en mucha menor medida. Si bien era cierto que el módulo era el costo principal, tenía sentido trabajar con un formato estándar y eliminar la mayor cantidad de costos posible. Dado que los precios de los paneles han caído, tal vez tenga sentido diseñar módulos especializados para diferentes trabajos. Naturalmente, los fabricantes se están centrando en sus mercados más importantes: los parques solares y, de ahí, la prisa por producir formatos más grandes, que reducen otros costes de instalación y abrazaderas.
¿Podría esta tendencia extenderse más allá de los diferentes tamaños de paneles a paneles con características de diseño especiales para diferentes aplicaciones? ¿Quizás en el futuro los paneles utilizados para la instalación de cubiertas planas serán diferentes a los utilizados para la fijación a cubiertas de chapa ondulada y tendrán características especiales que faciliten la instalación? O tal vez la industria retroceda de las guerras de formato y se decida por algunos tamaños estandarizados para diferentes aplicaciones. ¡Algunas personas en el negocio de hacer kits de montaje para los módulos solares hechos por estos fabricantes ciertamente deben esperar eso!
Fuente: www.solarblogger.net