מדוע פוטו-וולטאים מועדפים על ידי השוק?האם לייצור חשמל פוטו-וולטאי מבוזר יש הזדמנויות?

מאסק אמר פעם: תן לי מקום עם ציפורן על מפת ארצות הברית, ואני יכול ליצור אנרגיה שתוכל לספק את כל ארצות הברית.השיטה שלדבריו היא ייצור חשמל פוטו-וולטאי +אחסון אנרגיה.

אם מחוז גדול בסין, כמו מונגוליה/צ'ינגהאי הפנימית ומחוזות אחרים בעלי שטח גדול, כל אור השמש ומשאבי הקרקע משמשים לייצור חשמל, הוא אכן יכול לספק את הכוח החשמלי של המדינה בתנאים אידיאליים.

קיבולת הפוטו-וולטאית המצטברת הנוכחית של סין היא 254.4GW, אך בהנחה של ניטרליות פחמן, אנרגיה סולארית נקייה, נטולת זיהום/בלתי נדלה היא כרגע הכיוון המבטיח ביותר.

בדו"ח שפורסם במרץ השנה, הוזכר שעד 2030, כושר ייצור החשמל הפוטו-וולטאי המותקן בסין יגיע ל-1,025GW, ועד 2060, כושר ייצור הכוח הפוטו-וולטאי המותקן יגיע ל-3800GW.האנרגיה הנקייה הנוכחית כוללת אנרגיית מים/כוח גרעיני/אנרגיית רוח/ייצור חשמל פוטו-וולטאיים, שאינם גדולים בקנה מידה.נתון ברור יותר הוא שבשנה שעברה, ההספק המותקן של כוח הידרו היה 370 מיליון קילוואט, של כוח גרעיני היה 50 מיליון קילוואט, של כוח רוח היה 280 מיליון קילוואט, ושל כוח פוטו-וולטאי היה 250 מיליון קילוואט.

יש כל כך הרבה מקורות אנרגיה נקיים, והיכולת המותקנת של חשמל פוטו-וולטאי נמוכה אפילו מזו של כוח רוח.מדוע השוק כל כך אופטימי לגבי כוח פוטו?

1. עלות נמוכה

בעשר השנים האחרונות ירדה עלות ייצור החשמל הפוטו-וולטאי לקילו-ואט-שעה ב-89%, והעלות הממוצעת של חשמל לקילו-ואט-שעה היא אחד ממקורות הכוח הנמוכים ביותר מכל סוגי ייצור החשמל.עלות הבנייה הממוצעת של תחנות כוח קרקעיות ב-2019 היא 4.55 יואן לוואט, אז מחיר החשמל הוא 0.44 יואן לקילו-ואט-שעה;בשנת 2020, מחיר החשמל הוא 3.8 יואן לוואט, ומחיר החשמל הוא 0.36 יואן לקילו-ואט-שעה.עלות הבנייה תמשיך לרדת בקצב של 5-10% בשנה בעתיד, והנתונים צופים שהיא תרד ל-2.62 יואן/W עד 2025.

הפוטו-וולטא של סין יישם גישה זוגית לאינטרנט.נכון לעכשיו, רק לכמה ערים מהדרג הראשון והשני ואזורים אחרים עם פחות משאבי שמש עדיין יש סובסידיות פוטו-וולטאיות.רוב האזורים כבר השיגו אספקה ​​עצמית, עלות פוטו-וולטאית מופחתת, יעילות ייצור חשמל מוגברת, יעילות הפקת חשמל משופרת של סיליקון חד גבישי / סיליקון רב גבישי, והעלות תופחת עוד יותר בעתיד.

מה שאנחנו מתמודדים עכשיו עם זה הבעיה של מחסור במעלה הזרם, וכושר הייצור של חומרי סיליקון לא יכול לעמוד בקצב הצריכה, מה שגורם לעלויות גבוהות מדי.מודולים וסוגריים פוטו-וולטאיים זולים הרבה יותר מאשר לפני כמה שנים.

2. תקופת בנייה קצרה

הקמת תחנת כוח הידרו קשה מאוד.לקח 15 שנים להשלים את בניית סכר שלושת הנקיקים, ו-1.13 מיליון ילידים הוסרו.במצב הנוכחי, קשה לבנות מחדש את שלושת הנקיקים, המחזור ארוך מדי והעלות גבוהה מדי.באופן כללי, תקופת הבנייה של תחנות כוח הידרומיות גדולות ובינוניות היא 5-10 שנים, ותקופת ההקמה של תחנות כוח מים קטנות אורכת גם היא 2-3 שנים.היתרון היחיד הוא שלתחנת כוח המים יש מחזור פעולה ארוך, לפחות למאה שנים.

תחנות כוח גרעיניות הן פרויקטים גדולים עוד יותר, הכרוכים בבעיות בטיחות גרעיניות.כל התהליך של אישור רגולטורי, הנדסה אזרחית, התקנה והפעלה יימשך 5-8 שנים.

זמן ההתקנה של כוח הרוח הוא יחסית לא כל כך ארוך, כשנה מספיקה.

באופן יחסי, ייצור חשמל פוטו-וולטאי הוא תחנת הכוח החוסכת ביותר בזמן.גם ייצור חשמל פוטו-וולטאי מרכזי עשוי לבזבז קצת זמן, אך כעת ניתן להשלים את בניית תחנת הכוח הפופולרית, כלומר תחנות כוח פוטו-וולטאיות עם הרעיון של רשתות חשמל או אפילו מיקרו-רשתות, תוך 3 חודשים. מתאים מאוד לבניית השקעות הון.

לאחר שדיברנו על היתרונות, בואו נסתכל על החסרונות.מדוע השוק עדיין מלא בספקות לגבי פוטו-וולטאים?

ייצור חשמל פוטו-וולטאי מתמודד כעת עם שלוש בעיות עיקריות.האחד הוא ייצור חשמל לא יציב, ויש כמות גדולה של פסולת אור וחשמל;שנית, תחנות כוח מרוכזות במקומות מרוחקים יותר וקשות להובלה;שלישית, פוטו-וולטאים מרכזיים תופסים כמות גדולה של שטח אדמה.

ננתח את שלושת הנושאים הללו בזה אחר זה.

א.נטישת אור וחשמל

הסיבה לנטישת האור היא שיש יותר מדי ייצור חשמל.

למרות שכל הרשויות המקומיות מצמצמות את החשמל, לא כל החשמל אינו מספיק.לדוגמה, למחוזות עם משאבי נוף בשפע כמו צ'ינגהאי ומונגוליה הפנימית יש למעשה ייצור חשמל מספיק.אבל למרות זאת, לא רק כוח רוח או פוטו, כולם מתמודדים עם בעיה גדולה: ייצור חשמל לא אחיד.

מזג האוויר קובע את כמות החשמל שנוצרת.מקור ייצור החשמל הפוטו-וולטאי הוא השמש, ייצור החשמל בשעות היום בהחלט גדול מזה של הערב, וייצור החשמל ביום שמש בהחלט גדול מזה במזג אוויר גשום.כתוצאה מכך, ייצור חשמל פוטו-וולטאי מסתמך על מזג האוויר ואין לו אוטונומיה כלל.

אגירת אנרגיה היא לאגור את החשמל שנוצר בתקופות שיא בדרך כלשהי.טכנולוגיית אחסון אנרגיה היא להפוך את ייצור החשמל הפוטו-וולטאי ליציב יותר ולהשיג מצב של גילוח שיא ומילוי עמק.ישנן כיום שתי שיטות אחסון אנרגיה מיינסטרים.האחד הוא אגירת אנרגיה אלקטרוכימית, המשתמשת בסוללות לאחסון אנרגיה חשמלית;השני הוא אנרגיית מימן, אשר ממירה אנרגיה חשמלית לאנרגיית מימן, הנוחה להובלה ואחסון, וניתן להשתמש בה בעת הצורך.

לפוטו-וולטאי יש עוד חיסרון: קצב ההמרה הפוטואלקטרי יתפוגג עם הזמן.לאחר הקמת תחנת הכוח הידרומית היא עשויה לפעול במשך מאה שנים, אך מרכיבי תחנת הכוח הפוטו-וולטאית מזדקנים לאט עם הזמן, ועשויים לפרוש בעוד 15 שנה.

ב.הובלת חשמל

ייצור חשמל לא אחיד במקומות שונים הוא בעיה מערכתית.

לסין יש אדמה עצומה ומשאבים בשפע, ולא ניתן להכליל שיטות ייצור חשמל.במקומות כמו יונאן וסצ'ואן, שבהם משאבי המים נמצאים בשפע, ניתן להשתמש יותר בכוח הידרו, ובכוח הרוח והכוח הפוטו-וולטאי משתמשים יותר בצפון מערב.המיקום הגיאוגרפי קובע ישירות את כמות ייצור החשמל.ייצור החשמל באזורים צחיחים בצפון מערב חייב להיות הרבה יותר חזק מאשר במקומות עם הרבה גשם בדרום מזרח, דרום מערב וכו'. מה שיותר מביך הוא שבאזורים עתירי המשאבים יש פחות אוכלוסיות;לאזורים המאוכלסים בצפיפות אין משאבים מספיקים.למרות שבאזורי המזרח והדרום יש אוכלוסייה גדולה, הן כוח תרמי והן ייצור חשמל של אנרגיה נקייה מוגבלים.

הבעיה של חלוקה לא אחידה של משאבים הנגרמת על ידי מיקום גיאוגרפי היא הבעיה שיש לפתור עבור העברת כוח ממערב למזרח.יש להעביר אנרגיית רוח צפון-מערבית, כוח פוטו וכוח מים דרום-מערבי לאזורים המפותחים בדרום המזרח התיכון, מה שמצריך הסדרת רשת החשמל והצורך בהולכה וטרנספורמציה של כוח UHV למרחקים ארוכים.

פרויקטי UHV, כולל ציוד, מגדלים,כבלים פוטו-וולטאייםותשתיות וכו', הן יותר השקעה הונית בציוד וכבלים בשוק.הציוד כולל ציוד DC וציוד AC, כגון שנאים וכורים.

ג.הגבלות אזוריות

מדוע רק צפון-מערב סין יכול להשתמש בפוטו-וולטאים?מכיוון שבטכנולוגיה הקודמת, השוק להוט בייצור חשמל פוטו-וולטאי ריכוזי, מספר רב של פאנלים פוטו-וולטאיים תופסים את הקרקע לייצור חשמל ניכר.

הצטברות פאנלים מרכזית, רק אזורים מאוכלסים בדלילות כמו הצפון-מערבי יכולים להיות במצב זה.עם זאת, משאבי הקרקע באזור המרכז והמזרח יקרים יחסית, ואין תנאי כזה לעסוק בייצור חשמל פוטו-וולטאי ריכוזי, ולכן ייצור חשמל פוטו-וולטאי מבוזר פופולרי כיום.

ישנם שני סוגים של מבוזרים, האחד הוא פוטו-וולטאי על הגג, והשני הוא פוטו-וולטאי משולב.לפוטו-וולטאים על הגג יש מגבלות חזקות ויעילות נמוכה, כך שתוצאות הקידום אינן טובות.כעת השוק אופטימי יותר לגבי אינטגרציה פוטו-וולטאית, כלומר גג פוטו-וולטאי + קיר מסך פוטו-וולטאי.תחנות כוח פוטו-וולטאיות מבוזרות מתייחסות לתחנות כוח פוטו-וולטאיות מתחת ל-6MW, בדרך כלל פרויקטים של ייצור חשמל פוטו-וולטאיים הבנויים על גגות בניינים ושממות סרק אחרות.המרחק לעומס קצר, מרחק השידור קצר, וקל להיקלט בו במקום, כך שהסיכויים מבטיחים מאוד.