En back-of-the-panel-boost för solenergi

Eftersom tillverkare arbetar för att sänka kostnaden för solenergi, är det bara halva historien att förädla solceller och paneler för att göra dem mer effektiva. Ett annat alternativ är att införliva nyare elektronik i panelerna som kan öka effektuttaget från solcellssystem och göra dem lättare att designa och installera.

Elektronisk kraftförstärkning: Denna chipset är hjärtat i National Semiconductors kraftoptimeringsenhet för solpaneler. Fäst bakom varje solpanel i en array kan elektroniken korrigera för ett fall i arrayens effekt på grund av skuggning eller skräp, vilket ökar den slutliga effekten med 25 procent eller mer.

Suntech Power , världens största tillverkare av solcellsmoduler av kristallint kisel, baserad i Wuxi, Kina, har tillkännagett partnerskap med Santa Clara, Kalifornien-baserade National Semiconductor och andra tillverkare av solelektronik att utveckla smarta paneler som skulle ge så mycket kraft som möjligt även om andra paneler inte presterar på grund av skador eller att solljus blockeras av skugga eller skräp. Den här typen av system är användbart eftersom i konventionella solcellssystem påverkar en panels prestanda hela systemets uteffekt. Vi tror att smart modulteknologi är en tydlig väg för framtiden, säger Andrew Beebe, Suntechs kommersiella chef.

Solcellstillverkare har svårt att få fram ytterligare ökningar av hur effektivt solpaneler av kristallint kisel omvandlar solljus till elektricitet – så solinnovation har övergått till elektronik från baksidan av panelen. Varje inkrementell effektfördel sänker kostnaden per watt, och elektroniken är där förbättringarna kommer att vara, säger Matthew Feinstein, forskningsassistent vid Lux Research .

National Semiconductors effektoptimerande enhet finns redan på marknaden. Tester på kundinstallationer har visat att den kan pressa ut 25 procent mer energi från ett solcellssystem, säger Kevin Kayser, marknadschef på företaget. Oberoende tester av National Renewable Energy Laboratory och Photon International har visat effektvinster från arrayer så höga som 39 procent.

Solcellsmoduler fungerar på olika ström- och spänningsnivåer. Paneler är traditionellt uppträdda i en serie, och deras kombinerade likström skickas till en stor växelriktare. Växelriktaren gör två saker: den omvandlar strömmen till nätklar AC-elektricitet, och dess styrkrets söker ständigt efter och ställer in driftspänningen och strömnivåerna för alla paneler baserat på den totala uteffekten från arrayen. Men om en panels ström sjunker på grund av skugga eller skräp, sänker växelriktaren strömmen för alla andra paneler, vilket minskar matrisens uteffekt. Tio procent skugga på arrayen innebär en 50 procents strömförlust, säger Kayser.

National Semiconductors effektoptimerare tar bort den centrala styrkretsen i växelriktaren och placerar istället en separat styrkrets bakom varje panel. Detta gör att optimeraren kan vrida ut mest kraft från varje panel. Dessutom, säger Kayser, medan vissa effektoptimeringsprodukter antingen ökar både ström och spänning eller minskar ström och spänning, kan deras öka och minska både ström och spänning, vilket pressar ut ännu mer effekt.

Enheten lägger till cirka 12 cent per watt till installationskostnaden för ett solcellssystem men betalar sig inom två år för de flesta installationer. Dessutom behöver installatörerna inte oroa sig för, säg, den skiftande skuggan av en skorsten eller den exakta lutningsvinkeln för varje panel. Det kan förenkla designtiden och minska installationstiden så att deras vinstmarginal går upp, säger Kayser.

Suntech har inte lagt alla sina ägg i en korg. Företaget tittar också på mikroväxelriktare, en annan elektronisk teknik som förväntas öka solcellseffekten. Mikroväxelriktare justerar spännings-strömnivåerna för varje panel och går sedan ett steg längre: de konverterar panelens likström till AC.

De två tillvägagångssätten har sina för- och nackdelar. Mikroväxelriktare gör det enklare att koppla samman paneler, så nya solcellssystem är lättare att installera, och det är också lättare att lägga till paneler till en array senare. Men det är lättare att eftermontera befintliga system med effektoptimerare – och Kayser säger att de också borde erbjuda bättre total systemeffektivitet. Det beror på att omvandling av DC till AC på varje panel, som mikroinverterarna gör, kräver att varje panels låga driftspänning på cirka 30 volt ökar till nätstandarden 120 volt, vilket leder till viss strömförlust.

Suntech har slagit sig ihop med ett halvdussin företag som tillverkar mikroväxelriktare och effektoptimerare. Dessa inkluderar startups Enphase Energy i Petaluma, Kalifornien; Tigo energi i Los Gatos, Kalifornien; och Azuray Technologies i Portland, Oregon. Tigo gör en likströmsoptimerare som justerar panelströmnivåer och kan öka uteffekten med upp till 20 procent. Enphase hävdar att dess mikroinvertrar kan hjälpa solsystem att skörda upp till 25 procent mer energi. Azuray tillverkar samtidigt både strömoptimerare och mikroinvertrar.

Även om båda teknologierna har funnits i två decennier, har de bara nyligen implementerats i billiga, pålitliga produkter, säger Eric Wesoff, solanalytiker på Greentech Media . Paneltillverkarna har äntligen blivit övertygade om att det här är något som kan hålla, säger han. Och eftersom ingenjörer maximerar andra sätt att öka effektiviteten hos solceller, är de mer villiga att prova olika elektronik. Minst 20 olika startups för solelektronik visade upp sina produkter på Solar Power International-konferensen i Los Angeles denna vecka.

Wesoff tillägger att Suntech tar det smarta, försiktiga tillvägagångssättet genom att samarbeta med flera leverantörer av mikroinverter och effektoptimerare. Det är klart att de inte utser en vinnare eller en arkitektur, säger han.

Dölj