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Una spinta in secondo piano per l'energia solare
Mentre i produttori lavorano per ridurre il costo dell'energia solare, perfezionare le celle e i pannelli solari per renderli più efficienti è solo metà della storia. Un'altra opzione è quella di incorporare una nuova elettronica nei pannelli che potrebbe aumentare la potenza dei sistemi fotovoltaici e renderli più facili da progettare e installare.
Potenziamento elettronico: Questo set di chip è il cuore del dispositivo di ottimizzazione dell'alimentazione di National Semiconductor per i pannelli solari. Attaccato dietro ogni pannello solare in un array, l'elettronica potrebbe correggere un calo della potenza dell'array a causa di ombre o detriti, aumentando l'output finale del 25% o più.
Suntech Power , il più grande produttore mondiale di moduli solari in silicio cristallino, con sede a Wuxi, in Cina, ha annunciato partnership con Santa Clara, con sede in California Semiconduttore nazionale e altri produttori di elettronica solare per sviluppare pannelli intelligenti che forniscano la massima potenza possibile anche se altri pannelli hanno prestazioni inferiori a causa di danni o alla luce solare bloccata da ombra o detriti. Questo tipo di sistema è utile perché nei sistemi fotovoltaici convenzionali, le prestazioni di un pannello influiscono sulla resa dell'intero sistema. Riteniamo che la tecnologia dei moduli intelligenti sia un chiaro percorso per il futuro, afferma Andrew Beebe, chief commercial officer di Suntech.
I produttori di energia solare hanno difficoltà a ottenere ulteriori aumenti nell'efficienza con cui i pannelli solari in silicio cristallino convertono la luce solare in elettricità, quindi l'innovazione solare si è spostata verso l'elettronica dietro il pannello. Ogni vantaggio di potenza incrementale riduce il costo per watt e l'elettronica è dove ci saranno i miglioramenti, afferma Matthew Feinstein, un ricercatore associato presso Lux ricerca .
Il dispositivo di ottimizzazione della potenza di National Semiconductor è già sul mercato. I test sulle installazioni dei clienti hanno dimostrato che può spremere il 25% in più di energia da un impianto fotovoltaico, afferma Kevin Kayser, un marketing manager dell'azienda. Test indipendenti del National Renewable Energy Laboratory e Photon International hanno dimostrato guadagni di potenza dagli array fino al 39%.
I moduli solari funzionano a vari livelli di corrente e tensione. I pannelli sono tradizionalmente messi insieme in serie e la loro potenza CC combinata viene inviata a un grande inverter. L'inverter fa due cose: converte la potenza in elettricità CA pronta per la rete e il suo circuito di controllo cerca e imposta costantemente la tensione operativa e i livelli di corrente per tutti i pannelli in base alla potenza totale dell'array. Ma se la corrente di un pannello diminuisce a causa di ombra o detriti, l'inverter riduce la corrente di tutti gli altri pannelli, riducendo la potenza dell'array. Il dieci percento di ombra sull'array significa una perdita di potenza del 50 percento, afferma Kayser.
L'ottimizzatore di potenza di National Semiconductor elimina il circuito di controllo centrale nell'inverter, posizionando invece un circuito di controllo separato dietro ogni pannello. Ciò consente all'ottimizzatore di estrarre la massima potenza da ciascun pannello. Inoltre, afferma Kayser, mentre alcuni prodotti per l'ottimizzazione della potenza aumentano sia la corrente che la tensione o diminuiscono la corrente e la tensione, i loro possono aumentare e diminuire sia la corrente che la tensione, spremendo ancora più potenza.
Il dispositivo aggiunge circa 12 centesimi per watt al costo di installazione di un impianto fotovoltaico ma si ammortizza entro due anni per la maggior parte delle installazioni. Inoltre, gli installatori non devono preoccuparsi, ad esempio, dell'ombra mobile di un camino o dell'angolo di inclinazione preciso di ciascun pannello. Può semplificare i tempi di progettazione e ridurre i tempi di installazione in modo che il loro margine di profitto aumenti, afferma Kayser.
Suntech non ha messo tutte le sue uova nello stesso paniere. L'azienda sta anche esaminando i microinverter, un'altra tecnologia elettronica che dovrebbe aumentare l'energia fotovoltaica. I microinverter regolano i livelli di tensione-corrente di ciascun pannello, quindi fanno un ulteriore passo avanti: convertono l'alimentazione CC del pannello in CA.
I due approcci hanno i loro pro e contro. I microinverter semplificano il cablaggio dei pannelli, quindi i nuovi sistemi fotovoltaici sono più facili da installare ed è anche più facile aggiungere pannelli a un array in un secondo momento. Ma è più facile aggiornare i sistemi esistenti con ottimizzatori di potenza e Kayser afferma che dovrebbero anche offrire una migliore efficienza complessiva del sistema. Questo perché la conversione da CC a CA su ciascun pannello, come fanno i microinverter, richiede di aumentare la bassa tensione operativa di ciascun pannello di circa 30 volt ai 120 volt standard di rete, portando a una certa perdita di potenza.
Suntech ha collaborato con una mezza dozzina di aziende che producono microinverter e ottimizzatori di potenza. Questi includono le startup Enphase Energy a Petaluma, California; Tigo Energy a Los Gatos, California; e Tecnologie di Azuray a Portland, nell'Oregon. Tigo produce un ottimizzatore di potenza CC che regola i livelli di corrente del pannello e può aumentare la potenza fino al 20 percento. Enphase afferma che i suoi microinverter possono aiutare i sistemi solari a raccogliere fino al 25% in più di energia. Azuray, nel frattempo, sta realizzando sia ottimizzatori di potenza che microinverter.
Sebbene entrambe le tecnologie siano in circolazione da due decenni, solo di recente sono state implementate in prodotti affidabili e a basso costo, afferma Eric Wesoff, analista solare presso Media Greentech . I produttori di pannelli sono finalmente convinti che questo sia qualcosa che può durare, dice. E poiché gli ingegneri sfruttano al massimo altri mezzi per aumentare l'efficienza degli array fotovoltaici, sono più disposti a provare elettronica diversa. Almeno 20 diverse startup di elettronica solare hanno mostrato i loro prodotti alla conferenza Solar Power International a Los Angeles questa settimana.
Wesoff aggiunge che Suntech sta adottando un approccio intelligente e cauto collaborando con più fornitori di microinverter e ottimizzatori di potenza. Chiaramente non stanno scegliendo un vincitore o un'architettura, dice.