1. Huidig status van de fotovoltaïsche (zonne-energie) industrie

1.1 Snelle groei van de wereldwijde fotovoltaïsche markt

De wereldwijde fotovoltaïsche industrie heeft de afgelopen jaren een explosieve groei doorgemaakt. Volgens gegevens van het Internationaal Energieagentschap (IEA) bedroeg de wereldwijde nieuw geïnstalleerde capaciteit van zonne-energie in 2023 meer dan 350 GW, en de cumulatieve geïnstalleerde capaciteit meer dan 1,5 TW. Landen en regio's zoals China, de Verenigde Staten, Europa en India zijn de belangrijkste drijvende krachten achter de fotovoltaïsche markt.

- China: Als 's werelds grootste markt voor zonne-energie heeft China in 2023 meer dan 200 GW aan zonne-energiecapaciteit toegevoegd, goed voor meer dan 57% van de wereldwijde nieuwe geïnstalleerde capaciteit. Overheidssteun, technologische vooruitgang en kostenverlaging zijn de belangrijkste factoren die de ontwikkeling van de Chinese zonne-energiesector stimuleren.

- Europa: Door het conflict tussen Rusland en Oekraïne heeft Europa de energietransitie versneld. In 2023 overschreed de nieuw geïnstalleerde capaciteit van zonne-energie de 60 GW, met een aanzienlijke groei in landen als Duitsland, Spanje en Nederland.

- De Verenigde Staten: Aangemoedigd door de Inflation Reduction Act (IRA) bleef de Amerikaanse markt voor zonne-energie groeien, met een nieuw geïnstalleerd vermogen van ongeveer 40 GW in 2023.

- India: De Indiase overheid stimuleert actief de ontwikkeling van hernieuwbare energie. In 2023 overschreed de nieuw geïnstalleerde capaciteit van zonne-energie de 20 GW, met als doel om in 2030 een geïnstalleerde capaciteit van 500 GW aan hernieuwbare energie te bereiken.

1.2Continue vooruitgang in fotovoltaïsche technologie

Door voortdurende innovatie in de fotovoltaïsche technologie zijn de efficiëntie en de kosten van zonne-energieopwekking gestegen:

- Hoogrendementsbatterijtechnologieën zoals PERC, TOPCon en HJT: PERC-cellen (Passivated Emitter and Rear Contact) blijven de meest gebruikte, maar TOPCon- (Tunnel Oxide Passivated Contact) en HJT-technologieën (Heterojunction) winnen geleidelijk aan marktaandeel dankzij hun hogere conversie-efficiëntie (>24%).

- Perovskiet-zonnecellen: Als de volgende generatie fotovoltaïsche technologie hebben perovskietcellen in het laboratorium rendementen van meer dan 33% behaald en zullen naar verwachting in de toekomst commercieel levensvatbaar zijn.

- Bifaciale modules en volgsystemen: Bifaciale modules kunnen de energieopwekking met 10% tot 20% verhogen, terwijl volgsystemen de invalshoek van het zonlicht optimaliseren, waardoor de systeemefficiëntie verder wordt verbeterd.

1.3De De kosten van zonne-energieopwekking blijven dalen.

De afgelopen tien jaar zijn de kosten voor de opwekking van zonne-energie met meer dan 80% gedaald. Volgens IRENA (International Renewable Energy Agency) is de wereldwijde genivelleerde elektriciteitskostprijs (LCOE) voor zonne-energie in 2023 gedaald tot 0,03 - 0,05 dollar per kWh, lager dan die van elektriciteitsopwekking met kolen en aardgas, waardoor het een van de meest concurrerende energiebronnen is geworden.

1.4 Gecoördineerde ontwikkeling van energieopslag en fotovoltaïsche systemen

Door het intermitterende karakter van zonne-energieopwekking is het gebruik van energieopslagsystemen (zoals lithiumbatterijen, natrium-ionbatterijen, flowbatterijen, enz.) in combinatie hiermee een trend geworden. In 2023 overschreed de nieuw geïnstalleerde capaciteit van wereldwijde zonne-energieprojecten met energieopslag de 30 GW, en naar verwachting zal deze groei zich de komende tien jaar voortzetten.

2. De belang van de fotovoltaïsche industrie

2.1 Klimaatverandering aanpakken verandering en het bevorderen van doelstellingen voor koolstofneutraliteit

Landen over de hele wereld versnellen hun energietransitie om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. Zonne-energie, als kerncomponent van schone energie, speelt een cruciale rol bij het bereiken van de doelstelling van "koolstofneutraliteit". Volgens het Akkoord van Parijs moet het wereldwijde aandeel van hernieuwbare energie in 2030 meer dan 40% bedragen, en zonne-energie zal een van de belangrijkste energiebronnen worden.

2.2 Energiezekerheid en -onafhankelijkheid

Traditionele energiebronnen (zoals olie en aardgas) worden sterk beïnvloed door geopolitiek, terwijl zonne-energiebronnen wijdverspreid zijn en de afhankelijkheid van geïmporteerde energie kunnen verminderen. Zo heeft Europa bijvoorbeeld zijn vraag naar Russisch aardgas teruggebracht door grootschalige zonne-energiecentrales te bouwen, waardoor de energieautonomie is vergroot.

2.3 Bevordering van economische groei en werkgelegenheid

De fotovoltaïsche industrie omvat meerdere schakels, zoals siliciummaterialen, siliciumwafers, batterijen, modules, omvormers, bevestigingsmaterialen en energieopslag, en heeft wereldwijd miljoenen banen gecreëerd. De Chinese fotovoltaïsche industrie telt meer dan 3 miljoen directe werknemers, en ook de fotovoltaïsche industrieën in Europa en de Verenigde Staten groeien snel.

2.4 Elektrificatie van het platteland en armoedebestrijding

In ontwikkelingslanden voorzien fotovoltaïsche microgrids en zonne-energiesystemen voor huishoudens afgelegen gebieden van elektriciteit en verbeteren ze de leefomstandigheden van de bewoners. Zo hebben de "Solar Home Systems" in Afrika tientallen miljoenen mensen geholpen om niet langer zonder elektriciteit te zitten.

3.De noodzaak van een overspanningsbeveiliging (SPD) in een fotovoltaïsch systeem.

3.1 Risico's van blikseminslag en spanningspieken voor fotovoltaïsche systemen

Zonne-energiecentrales worden meestal in open gebieden geïnstalleerd (zoals woestijnen, daken en bergen) en zijn zeer kwetsbaar voor blikseminslagen en overspanning. De belangrijkste risico's zijn:

- Directe blikseminslag: Een directe inslag op fotovoltaïsche modules of steunen, waardoor de apparatuur beschadigd raakt.

- Geïnduceerde bliksem: De elektromagnetische puls van bliksem induceert hoge spanningen in kabels, waardoor elektronische apparaten zoals omvormers en controllers beschadigd raken.

- Netschommelingen: Operationele overspanningen aan de netzijde (zoals schakelhandelingen, kortsluitingen) kunnen worden doorgegeven aan het fotovoltaïsche systeem.

3.2 Functie van een overspanningsbeveiligingsapparaat (SPD)

Overspanningsbeveiligers zijn essentiële apparatuur voor bliksem- en overspanningsbeveiliging in fotovoltaïsche systemen. Hun belangrijkste functies zijn:

- Beperken van tijdelijke overspanningen: Het beheersen van hoge spanningen die worden gegenereerd door blikseminslagen of netschommelingen binnen een veilig bereik.

- Afvoer van overspanningsstromen: Het snel afvoeren van overtollige stroom naar de grond om stroomafwaartse apparatuur te beschermen.

- Verbetering van de systeem betrouwbaarheid: Vermindering van apparatuurstoringen en uitvaltijd veroorzaakt door blikseminslagen of stroompieken.

3.3 Toepassing van SPD in fotovoltaïsche systemen

De overspanningsbeveiliging voor fotovoltaïsche systemen moet op meerdere niveaus worden ontworpen:

- Beveiliging aan de DC-zijde (van fotovoltaïsche modules naar omvormer):

- Installeer een Type II SPD aan het begin van de string om geïnduceerde blikseminslag en operationele overspanningen te voorkomen.

- Installeer een overspanningsbeveiliging van type I en II aan de DC-ingang van de omvormer om de gecombineerde dreiging van directe en geïnduceerde blikseminslag te beperken.

- Bescherming aan de wisselstroomzijde (van omvormer naar net):

- Installeer een Type II SPD aan de uitgang van de omvormer om overspanning vanuit het net te voorkomen.

- Installeer een overspanningsbeveiliging van type III in de verdeelkast voor nauwkeurige bescherming van gevoelige apparatuur.

3.4 Belangrijkste aandachtspunten bij de keuze van een overspanningsbeveiliger

- Spanningsniveau-aanpassing: De maximale continue bedrijfsspanning (Uc) van de SPD moet hoger zijn dan de systeemspanning (bijvoorbeeld, een fotovoltaïsch systeem van 1000 Vdc vereist een SPD met Uc ≥ 1200 V).

- Huidige capaciteit: De nominale ontlaadstroom (In) van de DC-zijde van de SPD moet ≥ 20 kA zijn en de maximale ontlaadstroom (Imax) moet ≥ 40 kA zijn.

- Beschermingsniveau: Buiteninstallatie moet voldoen aan IP65 of een hogere beschermingsklasse, geschikt voor ruwe omstandigheden.

- Certificeringsnormen: Voldoet aan IEC 61643-31 (norm voor overspanningsbeveiligingen specifiek voor fotovoltaïsche systemen) en UL 1449 en andere internationale certificeringen.

3.5 Potentiële risico's van het niet installeren van een overspanningsbeveiliging

- Schade aan apparatuur: Precisie-elektronica zoals omvormers en bewakingssystemen zijn kwetsbaar voor spanningspieken en de reparatiekosten zijn hoog.

- Stroomverlies: Blikseminslagen veroorzaken systeemuitval, wat de winstgevendheid van de energieproductie beïnvloedt.

- Brandgevaar: Overspanning kan elektrische branden veroorzaken en daarmee de veiligheid van de energiecentrale in gevaar brengen.

4. Wereldwijd Trends in de markt voor PV-overspanningsbeveiligers

4.1 Groei van de marktvraag

Door de snelle toename van de installatiecapaciteit van zonnepanelen is ook de markt voor overspanningsbeveiligers sterk gegroeid. Naar verwachting zal de wereldwijde markt voor overspanningsbeveiligers voor zonnepanelen in 2025 een omvang van meer dan 2 miljard dollar bereiken, met een samengestelde jaarlijkse groei (CAGR) van 15%.

4.2 Richting van technologische innovatie

- Intelligente SPD: Uitgerust met stroombewakings- en foutalarmfuncties en ondersteuning voor bediening op afstand.

- Hogere spanningsniveaus: Overspanningsbeveiligingen met hogere spanningswaarden (zoals 1500V) zijn de norm geworden.

- Langere levensduur: Door gebruik te maken van nieuwe gevoelige materialen (zoals zinkoxidecomposiettechnologie) wordt de duurzaamheid van SPD's verbeterd.

4.3 Beleid en standaardpromotie

Internationale normen zoals IEC 62305 (norm voor bliksembeveiliging) en IEC 61643-31 (norm voor overspanningsbeveiliging voor fotovoltaïsche systemen) schrijven voor dat fotovoltaïsche systemen moeten zijn uitgerust met overspanningsbeveiliging.

- De "Technische specificaties voor bliksembeveiliging van fotovoltaïsche energiecentrales" (GB/T 32512-2016) in China schrijven duidelijk de selectie- en installatie-eisen voor overspanningsbeveiligingsapparaten voor.

5.Conclusie: De fotovoltaïsche industrie kan niet zonder overspanningsbeveiligers.

De snelle ontwikkeling van de fotovoltaïsche industrie heeft een sterke impuls gegeven aan de wereldwijde energietransitie. Blikseminslagen en overspanningsrisico's mogen echter niet worden genegeerd. Overspanningsbeveiligers, als belangrijkste garantie voor de veilige werking van fotovoltaïsche systemen, kunnen het risico op schade aan apparatuur effectief verminderen, de efficiëntie van de energieopwekking verbeteren en de levensduur van het systeem verlengen. In de toekomst, met de voortdurende groei van fotovoltaïsche installaties en de ontwikkeling van slimme netwerken, zullen hoogwaardige en zeer betrouwbare overspanningsbeveiligers essentiële componenten van fotovoltaïsche energiecentrales worden.

Voor investeerders in fotovoltaïsche systemen, EPC-bedrijven en operationele en onderhoudsteams is de keuze voor hoogwaardige overspanningsbeveiligers die voldoen aan internationale normen een cruciale maatregel om de stabiele werking van de energiecentrale op lange termijn te garanderen en het rendement op de investering te maximaliseren.