Source: solarpowerworldonline
Depuis que les systèmes à montage au sol de 1500 V ont été mentionnés dans le Code national de l'électricité de 2017, les fabricants ont travaillé dur sur les panneaux solaires, les onduleurs et tout le reste entre 1500 volts. Les équipements solaires à haute tension permettent aux installateurs de condenser les systèmes tout en obtenant la même puissance de sortie.
La section 690.7 de la NEC 2017 a établi pour la première fois que les systèmes montés au sol peuvent avoir une tension maximale de 1500 V. Les grands systèmes à échelle industrielle avaient déjà commencé à passer à 1500 volts dans les années précédant ce code en raison de différentes exigences standard, mais le code mis à jour ouvre la possibilité de 1 500 volts pour des projets à plus petite échelle et les onduleurs de chaîne haute tension qui conviennent bien à ce marché.
La «Feuille de route technologique internationale de 2017 pour le photovoltaïque (ITRPV)» a souligné la tendance de la tension du système passant de 1 000 volts à 1 500 volts. L'étude a révélé qu'à partir de 2020, le marché des 1500 V sera supérieur à 30% et que la tension atteindra une part de marché supérieure à 50% à partir de 2025.
Qu'est-ce qu'un système solaire de 1500 volts
Une augmentation de 500 volts permet aux entrepreneurs de condenser les systèmes car chaque onduleur peut traiter plus d'énergie. Plus de panneaux peuvent être connectés en série pour faire des cordes plus longues. Moins de fils sont nécessaires. Moins d'onduleurs sont nécessaires car ils peuvent accepter plus de puissance. Mais un système à 1500 V ne peut fonctionner que si tous les composants sont conçus pour fonctionner à 1500 V.
La plupart des fabricants de panneaux solaires ont commencé à mettre à jour leurs panneaux utilisés dans des projets à grande échelle à 1 500 V. Jeff Juger, directeur du développement commercial de JinkoSolar, a expliqué que les installateurs solaires auront toujours besoin du même nombre total de panneaux pour atteindre la puissance prévue sur 1 500. -Système V, juste moins de chaînes de panneaux. Par exemple, si la tension d'un module en circuit ouvert (Voc) est de 45 VDC, alors un système 1000 V autorise 22 modules (1000/45) dans une chaîne alors qu'un système 1500 V permet 33 modules (1500/45) dans un chaîne.
Le coût des modules de 1 500 V est essentiellement le même que celui des panneaux basse tension, bien que des matériaux légèrement différents soient utilisés dans la production. Juger a déclaré que le seul problème avec ces panneaux améliorés est la possibilité accrue de dégradation induite potentielle, ou PID.
"La haute tension peut créer un risque de PID, où les ions migrent des cellules vers le châssis du module, entraînant une fuite de courant", a déclaré Juger. "Jinko a été le premier à proposer un module sans PID encadré et n'a rencontré aucun problème avec le PID dans ses modules de 1 500 V."
Coût actuel des disques
Les systèmes à haute tension sont moins chers car moins de matériaux sont nécessaires, des gros objets comme les onduleurs aux petits objets comme les fils et les sectionneurs. En effet, le courant, qui est inversement proportionnel à la tension, diminuera à mesure que les tensions augmenteront. La taille des conducteurs peut diminuer car le courant est moindre et les coûts diminuent avec la taille des conducteurs.
"L'adage que nous avons ici est le coût actuel des lecteurs", a déclaré Eric Every, chef de produit chez Yaskawa - Solectria Solar. "Plus vous augmentez votre tension, moins vous avez besoin d'acheter de matières premières réelles."
Chaque augmentation d'un système de 1 000 V à 1 500 V signifie simplement que l'isolation des fils est un peu plus grande, tout en diminuant la tension et le courant, il faut plus de cuivre réel dans les fils. L'utilisation de plus de cuivre coûte cher dans le cas de projets de plusieurs mégawatts, donc l'utilisation de moins de cuivre avec des systèmes de 1 500 V est une option bienvenue pour les développeurs et installateurs solaires à grande échelle.
Gros systèmes, gros gains
Les économies de coûts de 1 500 V sont plus importantes lorsqu'elles sont déployées à grande échelle. C'est pourquoi les onduleurs centraux de 1 500 V sont devenus le choix dominant et fondamentalement exclusif pour les nouvelles grandes installations à grande échelle aux États-Unis, tandis que les onduleurs de chaîne de 1 500 V viennent tout juste d'entrer sur le marché pour servir des projets de services publics plus petits.
«Avec ce passage à 1 500 volts, vous obtenez des onduleurs plus puissants», a déclaré Carlos Lezana, responsable du marketing et des communications pour l'énergie solaire pour Ingeteam, qui fabrique à la fois des onduleurs string et centraux. «Si vous développez [une centrale de 100 MW] avec un onduleur central de 1 500 V, vous aurez besoin de moins d'unités [et] moins d'onduleurs que si vous le faites avec des onduleurs de 1 000 V.»
Moins d'onduleurs centraux signifie moins de main-d'œuvre et moins de boîtiers de combinaison nécessaires pour consolider les fils dans ces installations à haute tension. Moins d'onduleurs signifie également moins de techniciens nécessaires pour résoudre les problèmes après la mise en service.
"Lorsque vous avez moins d'onduleurs, alors tous ces coûts, ces coûts de main-d'œuvre, sont réduits", a déclaré Lezana.
Bien que le passage à 1 500 volts présente de nombreux avantages, il existe également des inconvénients. Plus la tension passe à travers moins d'onduleurs centraux signifie plus de perte de puissance en cas de panne d'un onduleur.
"Évidemment, si vous avez moins d'onduleurs, c'est parce que chacun d'eux gère plus de puissance, donc si l'un tombe en panne, alors vous perdez plus de puissance", a déclaré Lezana. «Tous les fabricants d'onduleurs photovoltaïques ont un taux de défaillance. Vous devez vous assurer que vos fournisseurs, ou la société en charge des opérations et de la maintenance, seront très rapides dans la réponse, car vous voulez que votre centrale fonctionne à pleine puissance tout le temps, autant heures que possible. "
Entrez les onduleurs de chaîne de 1500 V
Les onduleurs à chaîne de 1 500 V sont entrés sur le marché à l'échelle des services publics il y a environ un an, mais ont plus de sens pour les petits projets solaires communautaires.
Par exemple, avec une centrale électrique de 20 MW, les EPC pourraient utiliser cinq ou six onduleurs centraux de 1 500 V ou des centaines d'onduleurs string de 1 500 V. Le choix se résumerait au coût global et à la facilité de maintenance, mais il est clair que les grands projets à l'échelle des services publics pourraient toujours rester avec des onduleurs centraux.
"Si vous faites 100 MW, je ne suis pas vraiment sûr qu'il soit logique d'utiliser des onduleurs de chaîne", a déclaré Every. «Nous proposerons un projet à ce sujet, mais le client choisira probablement les centrales car il pourra avoir cette granularité.»
La facilité d'entretien des onduleurs de chaîne en général fait des onduleurs de chaîne de 1 500 V une option attrayante pour les systèmes à plus petite échelle.
Si l'un échoue, une seule chaîne est affectée et peut facilement être échangée contre une nouvelle unité sans trop de retard. Les onduleurs centraux sont toujours moins chers que la chaîne en termes de cents par watt sur les grands projets à grande échelle, mais la chaîne peut être gagnante pour une facilité d'entretien plus simple, en particulier lorsque une tension plus élevée augmente les enjeux.
«La récupération est beaucoup plus rapide sur string. Vous venez de faire un simple remplacement avec des unités de rechange qui pourraient être sur place. Un remplacement peut être effectué en une demi-heure, c'est donc une récupération rapide », a déclaré Ed Heacox, directeur général de CPS America.
Pour cette raison, Solectria a choisi d'approcher le marché des 1500 V avec uniquement des onduleurs à cordes. La société considère maintenant son onduleur central 1000 V comme un produit hérité - ne le recommande pas pour de nouvelles conceptions.
«Lorsque nous avons décidé de produire un produit 1 500 V, nous avons dit:« Hé, nous aurons beaucoup de mal avec ce problème d'O & M si nous optons pour un onduleur central. Tous nos clients apprécient vraiment la facilité d'entretien de cet onduleur string, faisons-le simplement », a déclaré Every.
«Global PV Inverter and MLPE Landscape: H1 2018» de Wood Mackenzie Power & Renewables a constaté que les expéditions d'onduleurs de type triphasé ont augmenté de 59% d'une année sur l'autre et ont dépassé les expéditions d'onduleurs centraux de près de 7 GW de 2015 à 2017. Il a constaté que 2018 a été le début d'une adoption accrue des onduleurs de chaîne aux États-Unis en raison des nouveaux modèles d'onduleurs de chaîne de 1 500 V.
«Nous constatons qu'un plus grand pourcentage des projets que nos clients réalisent les mettent en œuvre avec une topologie d'onduleurs string par opposition aux onduleurs centraux. Et chaque année, ce pourcentage semble augmenter », a déclaré Every.
Solectria s'est traditionnellement concentrée sur des projets de C&I entre 100 kW et 20 MW, la plupart d'entre eux étant des toits commerciaux de 1 à 5 MW ou de petits projets au sol. Son nouvel onduleur string de 1500 V, qui sera commercialisé en décembre 2018, ciblera la partie «I» des C & I - projets industriels, connectés à la distribution, solaires communautaires et de type approvisionnement d'entreprise.
«S'il s'agit d'une comparaison entre 1 500 V et 1 000 V [onduleurs string], les économies de coûts sont réelles pour les 1 500 volts», a déclaré Every. Le coût de construction inférieur qui résulte de moins de main-d'œuvre sur le terrain, moins de terminaisons et moins de fil peut aider les installateurs à gagner plus d'offres.
«Vous obtenez un meilleur coût par watt dans vos modules, vous obtenez un meilleur coût par watt lorsque vous regardez les tuyaux et les fils dans le système», a déclaré Every.
Danger haute tension
Une tension accrue signifie des conséquences accrues pour la sécurité des travailleurs en cas de problème. Mais Heacox a foi dans les codes et les normes de l'industrie.
«Les normes et les réglementations représentent des tensions plus élevées, donc théoriquement il ne devrait pas y avoir de risques de sécurité accrus liés à cela», a déclaré Heacox. «J'ai vraiment confiance en cela. Les gens savent que plus d'énergie est plus risquée. »
John Drummond, ingénieur d'applications CPS America, ajoute que les installateurs doivent être sûrs d'utiliser un équipement évalué à 1 500 V, de l'isolation des fils aux voltmètres et partout entre les deux. Les installateurs doivent également se rappeler que les dégagements d'espace de travail sont différents pour les projets de 1 500 V.
«Les dégagements typiques de l'espace de travail pour 600 et 1 000 volts ne s'appliquent pas à 1 500 volts. Vous devez utiliser des clôtures plus hautes, garder les choses plus espacées, ajouter un éclairage supplémentaire, des trucs comme ça », a déclaré Every.
Bien que Drummond et Heacox croient que la technologie 1500 V est sûre, elle est toujours liée au sol. Drummond a déclaré qu'il prévoyait un avenir où les systèmes 1500 V pourraient également monter sur les toits, mais cela nécessiterait l'approbation de l'industrie.
«Très tôt… ces types d'applications étaient« derrière la clôture », et je pense que tout comme nous sommes passés de 600 à 1 000 volts, c'est le même genre d'hésitation à passer à 1 500 volts pour toutes les applications», a déclaré Drummond.
Tout le monde ne voit jamais 1 500 volts autorisés sur les toits résidentiels en raison de problèmes de sécurité, mais il a déclaré que le solaire commercial sur le toit de 1 500 V pourrait être une possibilité future. Cependant, les longues chaînes fournies avec 1 500 volts seraient limitantes lors de la conception de configurations de baies de toit. Mettre 26 à 28 panneaux en ligne droite n'est pas toujours facile.
«Dans 1000 V [systèmes de toit]… vous obtenez un peu plus de flexibilité dans la façon dont vous disposez vos toits, car vos chaînes sont plus courtes. Vous devez faire passer quelques fils de plus, mais au moins, vous pouvez mieux emballer le toit », a déclaré Every.
Les systèmes solaires à haute tension apportent flexibilité et économies aux installateurs solaires, et les options continueront de s'étendre à mesure que des équipements solaires plus innovants de 1 500 V entreront sur le marché.
