Brak odpowiednich testów hamuje fotowoltaiczny boom na Bliskim Wschodzie?

• Moc zainstalowana w fotowoltaice na Bliskim Wschodzie i w Północnej Afryce jest duża i stale rośnie.
• Ze względu na surowe pustynne warunki, obecne sposoby testowania modułów PV są niewystarczające.
• Deweloperzy na Bliskim Wschodzie starają się znaleźć rozwiązania, które umożliwią rozwinięcie tam  branży solarnej.

Duże plany na rozwój

Jak podaje Middle East Solar Industry Association (MESIA) w obrębie regionu MENA w 2023 roku o 23% wzrosła ilość instalacji fotowoltaicznych. Wzrost ma przyspieszać, a MESIA prognozuje, że obecne 32 GW wzrosną do 40 GW w 2024 r. i 180 GW do 2030 r. Arabia Saudyjska w grudniu 2023 r. zdecydowała, że zwiększy swój cel w instalacjach fotowoltaicznych do 130 GW w ciągu najbliższych lat. Będzie to jednak wymagało inwestycji na poziomie 20 GW rocznie, zaczynając od teraz.

W regionie znajduje się kilka spośród największym na świecie instalacji solarnych, a wiodącymi prym krajami są Zjednoczone Emiraty Arabskie, Egipt, a od niedawna także Arabia Saudyjska. To właśnie na wielkoskalowych inwestycjach skupiona była tam dotychczas większość uwagi branży. Lokalny przemysł solarny jest młody i posiada zbyt ograniczoną infrastrukturę, żeby móc wspierać rozwój i pomyślne działanie tych ogromnych projektów. Region MENA do tej pory w ograniczonym stopniu rozwijał wiedzę specjalistyczną, aby oferować testy produktów w laboratorium lub w pobliżu miejsca instalacji. Do takich badań mogłyby należeć termografia dronowa lub obrazowanie elektroluminescencyjne (EL). Ich przeprowadzenie i analiza wyników mogłyby wspomóc zapewnienie jakości i długotrwałej wydajności w surowym środowisku pustynnym.

Brak odpowiedniej infrastruktury testowej

W temacie wypowiedział się także Mohamed Saady, który pracuje jako dyrektor ds. usług technicznych i zarządzania produktami w regionie MENA w firmie JinkoSolar. Zwraca uwagę, że świadczone usługi wymagają znacznie lepiej rozbudowanej infrastruktury lokalnej. I dotyczy to większości usług, niezależnie od tego czy są związane z uruchomieniem, inspekcją poinstalacyjną, czy jakimkolwiek innym testem na miejscu. To ograniczenie może prowadzić do znacznie dłuższego czasu reakcji i zwiększonych kosztów związanych z pozyskiwaniem wymaganej wiedzy specjalistycznej z innych, dalszych miejsc.

Produkcja fotowoltaiczna również rozwijała się dotychczas w regionie MENA w ograniczonym zakresie, a zwiększenie jej produkcji może być warunkiem wstępnym dalszego rozwoju branży testowej i innych branż wspierających. Lokalne testy w regionie miałyby sens, bo umożliwiłyby zdobycie wiedzy o zachowaniu modułów w warunkach pracy. Są jednak mało prawdopodobne, dopóki inwestorzy i producenci nie zobaczą, że produkcja w regionie rzeczywiście się rozwija. 

Jednocześnie producenci, którzy są już aktywni w regionie MENA potwierdzają, że infrastruktura do testowania produktów i systemów pomogłaby zaoszczędzić im dużo czasu i pieniędzy oraz zachęcić do zwiększenia mocy produkcyjnych w regionie.

Mohammed Shehadeh, dyrektor ds. technologii w jordańskiej firmie produkującej moduły Philadelphia Solar opowiada, że jego firma przeprowadza pełne testy jakości we własnym zakresie. Czasami muszą jednak współpracować z firmami zewnętrznymi w zakresie rozszerzonych testów lub kalibracji, a wysyłanie modułów do Europy, Chin czy Stanów Zjednoczonych dużo ich kosztuje.

Shehadeh zauważa też, że obecny brak lokalnej infrastruktury testowej może również spowolnić postęp producentów we wdrażaniu nowych technologii. Dzieje się tak, dlatego że moduły muszą być wysyłane do odległych ośrodków testowych w celu certyfikacji za każdym razem, gdy wprowadzana jest zmiana lub modernizacja. Wiąże się to z poniesieniem kosztów za wysłanie projektu, a także znacznie dłuższym czasem realizacji, co może opóźnić wejście na rynek z nowym, silnym produktem. Regionalny zakład mógłby zdecydowanie przyspieszyć ten proces.

Pierwsze laboratorium testowe

Gulf Renewables Laboratory (GRL) jest jednym z pierwszych w regionie, który uzyskał certyfikat IECEE - organu Międzynarodowej Komisji Elektrochemicznej - do testowania modułów i systemów fotowoltaicznych zgodnie z różnymi standardami branżowymi. Ma siedzibę w Ad-Dammam na wybrzeżu Zatoki Meksykańskiej w Arabii Saudyjskiej i jest wspólnym przedsięwzięciem amerykańskiej organizacji badawczej Underwriters’ Laboratories i saudyjskiego GCC Lab.

Dyrektor generalny GRL Saeed Balhaddad spodziewa się, że z czasem do Arabii Saudyjskiej przybędzie więcej fabryk, przeciągniętych ogromną liczbą projektów i programem przyjętym przez Ministerstwo Energii. Zwiększy to również zapotrzebowanie na miejsce do przeprowadzania testów i certyfikacji. 

GRL oprócz oferty testów laboratoryjnych od samego początku swojego istnienia skupia się również na testach w pobliżu miejsca usytuowania projektu. Obecnie w Arabii Saudyjskiej zainstalowano ponad 4 GW projektów fotowoltaicznych, a GRL stale dostaje prośby o przeprowadzenie testów wydajności energetycznej, współczynnika wydajności, testów EL czy termografii przy użyciu dronów. Oczekuje się, że popyt ten jeszcze wzrośnie, a deweloperzy i właściciele projektów dodadzą więcej testów, aby zapewnić długoterminową niezawodność swoich zasobów.

Potrzeba testów adekwatnych do warunków

Projekty w Arabii Saudyjskiej i całym regionie MENA wymagają bardziej szczegółowych testów wykraczających poza typowe standardy. Ze względu na surowe środowisko pustynne istnieje potrzeba przeprowadzania specyficznych testów zarówno w laboratorium do certyfikacji modułów jak i na miejscu w celu zidentyfikowania słabych punktów w terenie.

MESIA przeprowadziło badanie, które miało porównać obciążenie na jakie narażony jest moduł zainstalowany w Dubaju w porównaniu z modułem zainstalowanym w Berlinie. Wyniki wskazują, że ciepło i wysokie natężenie promieniowania w Dubaju zwiększa ryzyko problemów z wydajnością modułu w tym utlenianie połączeń, kredowanie tylnej warstwy, delaminacja, pęknięcia ścieżek przewodzących, pęknięcia płytek krzemowych i usuwanie powłoki antyrefleksyjnej modułu. 

Stowarzyszenie branżowe zaleca również, aby testy przeprowadzać w warunkach wykraczających ponad normę IEC 61215, która stosowana jest do większości modułów. Dla wyników bardziej pokrywających się z rzeczywistością lepiej symulować trudne warunki, na jakie prawdopodobnie będą narażone moduły zainstalowane w regionie MENA.

Nowy sposób prowadzenia testów

GRL opracowało zestaw testów, które nazywa “kodem pustynnym”. Jest to zmodyfikowana wersja IEC 61215. Testowanie odbywa się na podobnych procesach, ale przeprowadzona jest w ostrzejszych parametrach. Na przykład w cyklach termicznych, w których moduły są wielokrotnie narażone na ekstremalne wahania temperatury, norma IEC 61215 określa 200 cykli od -40°C do maksymalnej temperatury 85°C. GRL przeprowadza 400 cykli z maksymalną temperaturą podniesioną do 105°C. Również ekspozycja na wilgotne ciepło jest zwiększona z 1000 godzin do 2000 godzin. 

Oprócz podnoszenia parametrów obecnych testów, wielu ekspertów widzi potrzebę wprowadzenia całkowicie nowych testów. Saady z JinkoSolar zwraca uwagę, że jego firma dla każdego projektu w Arabii Saudyjskiej przeprowadza szeroko zakrojone testy dla różnych kombinacji zestawień materiałowych, ponieważ norma IEC nie jest wystarczająca i nie spełni wymagań dotyczących umowy zakupu energii.

Kolejnym potencjalnym problemem występującym na pustyni jest ścieranie przez piasek, które trudno odpowiednio uwzględnić w testach. Większość projektów wykorzystuje obecnie moduły szkło-szkło, które są mniej podatne na szkodliwe działanie piasku. Nadal istnieje jednak ryzyko utraty przezroczystości szkła lub erozji kabli i skrzynek przyłączeniowych, więc potrzebny może być zupełnie nowy standard. Żaden z testów ścieralności modułów przez piasek nie brał pod uwagę produktów, które będą zainstalowane przez 20 lat na pustyni. To problem, który w tym regionie ma branża fotowoltaiczna - moduły, które są produktem długowiecznym sprawdzane są według standardów, które były początkowo zapożyczone z innych branż i nie są przystosowane do tego typu operacji.

Opracowano na podstawie:pv-magazine.com