Niemcy sprawdzą fotowoltaikę w nowej architekturze, ze specjalnie zaprojektowanymi panelami PV
Wysokie tempo rozwoju fotowoltaiki znacząco zwiększa zapotrzebowanie na miedź i aluminium, których zasoby są ograniczone. Inżynierowie z niemieckiego instytutu Fraunhofer ISE proponują rozwiązanie tego problemu, redukujące zużycie metali w okablowaniu systemów fotowoltaicznych nawet o 75 proc.
Eksperci niemieckiego instytutu Fraunhofer ISE podkreślają, że globalna transformacja energetyczna stoi przed potężnym wyzwaniem surowcowym. Szacują, że do 2050 roku świat będzie potrzebował dodatkowych 73 terawatów mocy w fotowoltaice, co wiąże się z gigantycznym zapotrzebowaniem na miedź i aluminium, do których dostęp może stać się w pewnym momencie ograniczony. Odpowiedzią na widmo tego kryzysu ma być projekt „PVgoesMV”, w ramach którego Fraunhofer ISE uruchomi pierwsze na świecie instalacje fotowoltaiczne oparte na technologii średniego napięcia z falownikami szeregowymi 3 kV.
Przełom w kablowaniu: 75 proc. mniej surowców
Klucz do oszczędności leży w prostej zasadzie fizyki: podniesienie napięcia pozwala drastycznie zmniejszyć natężenie prądu potrzebne do przesyłu tej samej mocy. W standardowej farmie PV o mocy 50 MWp długość ułożonych kabli liczona jest w setkach kilometrów. Przejście ze standardowego poziomu napięcia na średnie napięcie 3 kV pozwala na redukcję przekroju przewodów o około 75 proc.
Felix Kulenkampff, kierownik projektu w Fraunhofer ISE, wspina, że przejście na średnie napięcie to kluczowa dźwignia dla zmniejszenia popytu na miedź i aluminium w wielkoskalowych elektrowniach fotowoltaicznych. Dodaje, że cieńsze kable to nie tylko mniejsze zużycie surowców, ale także łatwiejszy montaż i znacznie niższe koszty instalacji (CAPEX), co bezpośrednio przekłada się na rentowność całego przedsięwzięcia.
Technologia 3 kV i falowniki z węglika krzemu
W ramach projektu „PVgoesMV” powstają dwie pilotażowe instalacje w Niemczech (Badenia-Wirtembergia i Nadrenia-Palatynat). Wykorzystują one falowniki oparte na półprzewodnikach z węglika krzemu (SiC). Instalacje te będą pracować na napięciu 3 kV po stronie prądu stałego (DC) oraz 1,2 kV po stronie prądu zmiennego (AC).
Inżynierowie testują dwa podejścia: wykorzystanie standardowych modułów 1500 V z odpowiednim uziemieniem punktu środkowego oraz zupełnie nowe prototypy paneli PV zaprojektowane specjalnie dla wyższej klasy napięciowej. Pozwala to na podwojenie mocy przyłączeniowej transformatorów i stacji bez zmiany ich fizycznych rozmiarów. W praktyce oznacza to, że w ogromnych elektrowniach liczbę stacji transformatorowych można zredukować o połowę.
Standard przyszłości dla wielkich farm PV
Projekt, który rozpoczął się w grudniu 2025 roku i potrwa trzy lata, jest wspierany przez imponujące konsorcjum liderów branży, w tym m.in. Infineon, Hanwha Q Cells, Stäubli czy Weidmüller. Współpraca tak wielu producentów komponentów ma na celu nie tylko przetestowanie technologii w polu, ale przede wszystkim wypracowanie nowych międzynarodowych standardów normalizacyjnych.
Inicjatywa Fraunhofera to nie odosobniony eksperyment, lecz kolejny krok w globalnym wyścigu o wyższe napięcia. Dowodem na dojrzałość tego trendu jest sukces firm Sungrow i Huaneng, które już w 2023 r. informowały o podłączeniu do sieci pierwszego na świecie system 2000V w projekcie Mengjiawan. Przejście ze standardu 1500V na 2000V pozwoliło tam na zwiększenie napięcia o 33 proc., co przełożyło się na mniejsze straty przesyłowe oraz redukcję kosztów infrastruktury o ponad 0,02 juana (ok. 0,011 zł/W).
Radosław Błoński
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
