Solar Inverter Move to The Front, los inversores inteligentes se vuelven cruciales para el futuro

Cuando se trata del mercado solar, siempre se presta una atención desproporcionada a los módulos o, más recientemente, a la cadena de suministro de módulos. El mercado mundial de módulos fotovoltaicos se valoró en 127 900 millones de dólares en 2020 y se prevé que alcance los 260 200 millones de dólares en 2030, con un crecimiento compuesto anual del 7,4 % entre 2021 y 2030, según la firma de investigación Allied Market Research.

En India, hemos visto cómo el esquema PLI para la fabricación de módulos solares de alta eficiencia ha impulsado el debate sobre la capacidad de construcción. Combinado con las adiciones de alta capacidad solar con las que el país está comprometido, también ha asegurado un interés masivo por hasta 40 GW de capacidad fresca. También tiene sentido, ya que los módulos pueden representar entre el 55 y el 60 % del costo de un proyecto solar. Los inversores solares, entre el 5% y el 10% de los costos de los proyectos, se ignoraron fácilmente, mezclados con el resto de los costos eléctricos de un proyecto típico.

Un ecosistema bien establecido de trabajo del metal en el país ha significado que las estructuras, el otro componente de gran costo, esté relativamente bien abastecido a nivel nacional.

Los inversores solares como categoría no solo son vitales para la expansión solar en curso, sino que la forma en que estas empresas de inversores se adapten y entreguen productos relevantes también decidirá el ritmo de expansión de alguna manera, como descubriremos aquí. Y el mercado ciertamente vale la pena. Según una investigación de The Business Research Company (TBRC), se espera que el tamaño del mercado mundial de inversores solares crezca de$ 12,04 mil millones en 2021 a $ 13,38 mil millones en 2022 a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) de 11.14%.

De hecho, en los últimos años, incluso cuando los módulos han continuado su marcha incesante hacia una mayor eficiencia, rendimiento e incluso tamaño, son los cambios en el mercado de almacenamiento de energía e inversores los que están dando forma al próximo crecimiento en la capacidad solar. Especialmente a medida que la energía solar pasa de ser una fuente de energía auxiliar a una opción principal.

De hecho, los inversores solares ya casi no se llaman así, ya que la atención se centra en los inversores "inteligentes". Y con buena razón. Los inversores 'inteligentes' de hoy en día van mucho más allá de la facilidad básica de convertir la corriente continua generada por los módulos en corriente alterna. Se considerarán cada vez más para proporcionar funciones de soporte de red, como regulación de voltaje, soporte de frecuencia y capacidades de conducción. También conocidos como inversores formadores de red, tienen el potencial de proporcionar muchos, si no todos, los servicios de red actualmente en el campo de los generadores de combustibles fósiles, que buscan reemplazar con tanta urgencia en todo el mundo.

Así que decidimos hablar con una selección de empresas de fabricación de inversores solares para comprender mejor la evolución de los inversores y qué esperar gracias a ella.

Entonces, ¿cómo han evolucionado los inversores solares?

"Durante la década anterior, los inversores Sungrow han evolucionado en dos aspectos principales: la mejora técnica y la mejora de la aplicación. En primer lugar, nuestros inversores se han vuelto más eficientes en la conversión de energía; la mayoría cuenta ahora con una eficiencia máxima del 99,9 % y tienen una mayor densidad de potencia debido a a factores de forma más pequeños. Además, todos nuestros inversores adoptan MPPT múltiples para manejar mejor las corrientes grandes, sincronizados con la actualización del tamaño de la oblea del módulo ", diceNataraja MS, líder técnico, Sungrow India, que recientemente celebró la expansión de su planta de fabricación de inversores en India a una capacidad de 10 GW, con mucho, la configuración más grande de este tipo en el país.

ParaSandeep Goyal , por otro lado, fundador y director ejecutivo de Pyramid Electronics, una empresa que recientemente se pasó a los inversores conectados a la red, la atención se centra en un cambio tecnológico clave. "Desde el punto de vista de la tecnología de electrónica de potencia, el siguiente paso en la evolución es la sustitución de los IGBT (transistores bipolares de puerta aislada) de Si por MOSFET (transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido metálico) de SiC. Nuestros inversores ya han evolucionado en este sentido a medida que están utilizando esta tecnología en nuestros inversores conectados a la red y en los cargadores de vehículos eléctricos también. Agrega que "este cambio en los dispositivos de potencia conduce a una reducción significativa en el número de componentes, ya que los circuitos electrónicos de potencia se pueden simplificar sin sacrificar la eficiencia. La eficiencia de los inversores basados ​​en MOSFET de SiC con topologías de convertidores de potencia simples es al menos un 1,5 % mayor que la de los inversores basados ​​en IGBT de Si con topologías de convertidores de potencia más complejas. También se pueden lograr densidades de potencia más altas con inversores basados ​​en MOSFET de SiC. Además, se han añadido capacidades IOT a los inversores que no existían hace una década”, finaliza.

Nataraja nos recuerda lo versátiles que han tenido que ser también los inversores. "Los inversores Sungrow demuestran ser altamente aplicables en varios escenarios de aplicación, incluidos entornos flotantes, contextos de gran altitud, sitios químicamente sensibles. Son robustos y confiables incluso en entornos desiertos y helados. Más importante aún, los inversores Sungrow también admiten una configuración de hardware flexible para para facilitar el diseño del sitio de nuestros clientes", subraya.

Miel Raza , jefe de ventas de Solis India, que ha sido una historia de éxito singular en los últimos años en India, nos recuerda que con un mercado más grande, los estándares de servicio han visto una mejora importante para hacerlo bien. "En los últimos 10 años, Solis siempre ha insistido en que la seguridad y la confiabilidad son el punto central del desarrollo de inversores en serie, y siempre se ha adherido al modelo de desarrollo de investigación y desarrollo, diseño, producción, ventas y servicio. Y para traer clientes cada vez mejores soluciones de proyectos fotovoltaicos de inversores de clúster, mejoran la experiencia del cliente. En términos de posicionamiento de productos, siempre creemos que la tecnología de clúster es la solución óptima para los inversores fotovoltaicos. Solis se centró inicialmente en el mercado de pequeños inversores fotovoltaicos conectados a la red y desarrolló un variedad de inversores en serie para clientes, con un rango de potencia que va desde 700 W a 5 kW. Un diferenciador clave es nuestra insistencia en construir un equipo de servicio local para proporcionar productos y servicios oportunos y efectivos para todas las regiones del mundo".

deepak pandey , veterano de la industria y ahora fundador y director ejecutivo de su propia empresa con sede en el Reino Unido, Invergy India, apunta a un cambio fundamental que cree que solo se fortalecerá. "El segmento de inversores ha evolucionado de la red a las soluciones híbridas. En la red, los sistemas han evolucionado desde un tamaño máximo de 50 kW hasta ahora 295k W (de Sungrow), por lo que el desarrollo de los inversores ha sido inmenso. No me sorprendería ver Próximamente se lanzarán inversores de 500kW con el más alto nivel de eficiencia.

Los sistemas híbridos se han aprovechado del desarrollo tecnológico desde soluciones de baja tensión hasta soluciones de alta frecuencia y alta tensión. Ahora los inversores pueden manejar rangos mucho más altos en comparación con los anteriores, las tasas de eficiencia han pasado del 60-65 % a más del 90 % también en los sistemas híbridos”, señala.

Curiosamente, todos los expertos con los que hablamos destacaron los logros obtenidos porinversores de cadenasobre inversores centrales, incluso como microinversores, donde un jugador clave,Enfase acaba de comenzar a activarse en la India, seguirá siendo una categoría más limitada dentro de los inversores debido a su mayor costo. Si bien las estimaciones variaron, con capacidades cada vez mayores, la mayoría esperaba que los inversores de cadena continuaran ganando participación en el futuro previsible.

La extensión de carga EV

Una de las 'diversificaciones' más obvias para la mayoría de las empresas de inversores solares ha sido el paso a la fabricación de cargadores EV. Al verlo como una extensión natural de su comprensión de la electrónica de potencia y la transición ecológica, las empresas líderes en todo el mundo, desde Huawei hasta Fimer y ABB, ya se han mudado al negocio de carga de vehículos eléctricos. Las empresas con las que hablamos para esta historia están todas involucradas o tienen planes de ingresar al negocio también.

"La carga de vehículos eléctricos es una extensión natural de la nueva energía + exteriores + electrónica de potencia... En combinación con estas tres palabras clave, encontrará que los productos de carga de vehículos eléctricos son completamente compatibles con los inversores", dice Raza.

"Prevemos que una mayor adopción de EV será una tendencia, ya que ahora puede estabilizar la red a través de la función V2G. Sin embargo, la piedra angular de estas oportunidades es una buena utilización de la energía solar, que se basa en equipos inversores confiables que Sungrow ofrece. ", ofrece Nata-raja MS.

Cuando se le preguntó si ya existen productos viables para administrar las estaciones de carga con energía solar, respondió: "Sungrow también está desarrollando sus propios cargadores para vehículos eléctricos. Ahora nos convertimos en un miembro central de CharIN. Vale la pena mencionar que, recientemente, uno de nuestros cargadores para vehículos eléctricos suministra el Primera estación de carga Road DC Fast EV en Shanghái, China".

Goyal agrega que "Desde el punto de vista de la electrónica de potencia, la tecnología de inversor conectado a la red no es muy diferente del cargador EV. Sin embargo, desde el punto de vista de una solución completa para la carga de vehículos eléctricos, el cargador EV es un producto mucho más sofisticado/complicado en comparación con el cargador conectado a la red". inversor solar. Los cargadores de vehículos eléctricos deben implementar OCPP 2.0.1 para comunicarse con el servidor central y también deben implementar ciertos protocolos de comunicación complicados para el protocolo de enlace con BMS de la batería del vehículo eléctrico. La carga rápida de CC para vehículos eléctricos con energía solar no es factible con la energía solar actual. tecnología de panel debido a la baja densidad de potencia de la tecnología de panel solar. Sin embargo, la carga lenta de CA es viable".

Pero Raza es optimista. "Si bien la energía solar es puramente ecológica, el uso de la generación de energía fotovoltaica para cargar automóviles eléctricos puede realmente lograr viajes sin emisiones de carbono", explica Raza, y agrega: "Al mismo tiempo, el costo de la generación de energía fotovoltaica en la mayoría de las regiones ya es más bajo que el precio de la electricidad para el usuario final, por lo que usar la generación de energía fotovoltaica para cargar vehículos eléctricos también es una opción más económica". "La combinación de carga de vehículos eléctricos y energía solar será la tendencia futura", declara, y afirma: "Una vez que decidamos ingresar a la industria de carga de vehículos eléctricos, no solo fabricaremos equipos de carga rentables y de alta calidad, sino que también cooperaremos con el almacenamiento de energía fotovoltaica para proporcionar soluciones generales de carga".

Un cargador rápido de CC Sungrow en Shanghái

El inversor del futuro

Raza predice que "para 2030, el inversor habrá agregado tecnología de protección de sonido para hacer que todo el sistema fotovoltaico sea más seguro y confiable, como la nueva tecnología anti-PID para evitar la atenuación de la central eléctrica, como la tecnología de corte y extracción de arco con IA autoidentificación, etc.", anticipa Raza con respecto al avance en el desarrollo de tecnología de inversores, y agrega: "Reducir la dificultad, el tiempo y el costo de la operación y el mantenimiento de la central eléctrica también es una dirección importante". La mejora del rendimiento del inversor es de gran importancia para todo el sistema fotovoltaico"

Balasubramanian T , ingeniero técnico principal de GoodWe India, un actor líder en el segmento comercial y de techos que ahora se ha expandido a los servicios públicos, explica. "Las tecnologías de inversores inteligentes/de cadenas liderarán el futuro negocio solar en los segmentos comercial e industrial, así como en las plantas de energía solar a gran escala. Este inversor inteligente tendrá más opciones de sobrecarga de CC, canales MPPT flexibles, opciones de fusibles en línea o sin fusibles, etc. Con las características mencionadas, los sistemas tendrán pérdidas de recorte reducidas y proporcionarán generación adicional (kWh) que los inversores convencionales. Además, los inversores de cadena ofrecerán el LCOE más bajo en comparación con los inversores centrales. La razón detrás del LCOE más bajo es que el tiempo de inactividad de la planta solar del inversor se reducirá. significativamente y cosechar más rendimiento durante la vida útil del sistema".Nataraja de Sungrowse suma a lo que dijo Pyramid's Goyal, al agregar que" En primer lugar, habrá un mayor uso de dispositivos de brecha de banda ancha como el carburo de silicio y el nitruro de galio, topologías multinivel que promueven el uso de un voltaje fotovoltaico máximo más alto. Los inversores verán una mayor densidad de potencia al usar una frecuencia de conmutación más alta y una etapa de filtro de salida reducida. Además, confiando en la protección de enclavamiento de los dispositivos de conmutación, también se anticipa que los algoritmos PWM (Modulación de ancho de pulso) se optimizarán y su número se reducirá.

Otra tendencia posible es que el modo de operación del inversor se puede cambiar al modo PCS en la misma condición de hardware. Dicha transición ahora alcanza una eficiencia del 90% y, en el futuro, se mejorará su eficiencia.

Además de la transición del modo a PCS, en el futuro, también esperamos que los inversores funcionen en sinergia con múltiples modos, como alimentar la estación basada en hidrógeno o EV-Fuel Cell, apoyar la red, almacenar el excedente de electricidad, etc.

IoT también recibe una mención especial. "En el futuro, el desarrollo de inversores se beneficiará mucho de las tecnologías IOT y Blockchain, que mejorarán aún más sus funciones de pronóstico y diagnóstico. Además, los inversores también pueden trabajar en estrecha colaboración con otros dispositivos centrales como rastreadores, robots de limpieza. Como resultado, el rendimiento general de la planta mejorará durante su vida útil", cree Natraja MS.

Para 2030, dice Goyal, los inversores de la red inteligente podrían volverse lo suficientemente inteligentes como para brindar soporte a la red junto con la alimentación de energía a la red, lo que normalmente requeriría una interfaz de comunicación confiable entre los inversores y los operadores del sistema de energía.

Próximos lanzamientos

Entonces, ¿cuándo esperan los fabricantes lanzar la próxima gran actualización en su línea de ofertas? En el tercer trimestre de 2022, se espera que Solis introduzca "mejoras importantes" en su gama de productos: inversores de próxima generación; inversores de mayor voltaje para reducir el LCOE de los sistemas fotovoltaicos; relaciones CC/CA más altas; compatible con módulos más grandes. Pyramid Electronics planea lanzar su serie de inversores conectados a la red de 20-50 KW para fines de junio. Además, también están desarrollando controladores VFD para aplicaciones de bombeo de agua solar de 3 a 10 HP. Finalmente, Sungrow ha lanzado una nueva gama de inversores: el SG320HX. Se dice que el nuevo inversor modular 1+X permite flexibilidad a los clientes durante la etapa de diseño, gracias a su capacidad para trabajar con tamaños de módulo de 182 mm y 210 mm. Según afirma el desarrollador, en comparación con los inversores centrales convencionales, el diseño modular de 1+X reduce el tiempo de servicio y reduce aún más los tiempos de inactividad.

"En el cuarto trimestre de 2022, Goodwe India planea lanzar un inversor de más de 300 kW en los mercados solares a gran escala y productos de almacenamiento de energía industrial y comercial de más de 100 kW. a 136 kW. La serie GoodWe HT 1500V (GW250K HT) es el mejor inversor de GoodWe para su uso en servicios de energía solar con una extensa lista de características diseñadas para reducir el equilibrio del sistema (BOS) y los costos de operación y mantenimiento. GoodWe ofrece PV+almacenamiento (híbrido) inversores de soluciones que van desde 3kW a 50kW para los mercados residencial, comercial e industrial", informa Balasubramanian de GoodWe.

Inversores Y Almacenamiento. El próximo grandeOportunidad

En todos estos cambios, quizás el mayor cambio ha sido la aparición del almacenamiento de energía y los inversores especializados para los sistemas de almacenamiento de energía dentro y fuera de la red.

Esto ha sido posible gracias a las baterías de iones de litio de mejor calidad, así como a la caída en el precio de las baterías de litio y de los sistemas solares en sí. Tanto es así que todos los expertos lo destacaron como un área de enfoque clave y que probablemente tenga un impacto en la evolución futura del mercado. Si bien ya está en marcha en los mercados desarrollados, el impacto se sentirá pronto en la India, es el estribillo común.

"Todos los principales inversores de almacenamiento de energía adoptan una topología CC-CC bidireccional y tienen una topología de respaldo, que es diferente de la topología tradicional del inversor + circuito de arranque del inversor conectado a la red", explica Raza, y agrega: "Por ejemplo, Solis Los inversores de almacenamiento de energía tienen al menos seis modos de control para maximizar el uso de la energía solar y mejorar los beneficios del sistema". Goyal afirma que a medida que aumenta la instalación de inversores conectados a la red, pronto llegará un momento en que la generación durante el día puede comenzar a exceder la carga, lo que podría generar problemas de sobrevoltaje de la red. En tales escenarios, se convertiría en una necesidad tener almacenamiento de energía en el sistema de energía, agrega.

Balasubramanian de Goodwe no tiene absolutamente ninguna duda sobre lo que hay que hacer. "Si el precio del inversor de almacenamiento se vuelve más competitivo en comparación con los inversores de la red, los legisladores indios deberían centrarse en el sistema solar en la azotea con opciones de almacenamiento (es decir, sistemas híbridos solares), en lugar del sistema conectado a la red solar en la azotea. Si todos los gobiernos estatales le dan más importancia al sistema solar de respaldo de batería en la azotea significa que el precio de las soluciones de almacenamiento solar también se reducirá drásticamente de manera similar a los sistemas solares en la azotea conectados a la red. Además, para fomentar el sistema híbrido solar, tenemos que introducir un sistema de almacenamiento solar basado en tarifas en todos los DISCOM ", enfatiza .

Nataraja de Sungrow también espera un auge del almacenamiento a tiempo.

"La solución de almacenamiento e inversor abre la puerta a la futura utilización de energía renovable. Anteriormente, la gente usaba inversores para convertir la energía de modo que podamos usar energía solar. Ahora, con la solución de almacenamiento e inversor, podemos abarcar más posibilidades, como aplicaciones fuera de la red. [1] cationes, cambio de energía, soporte de red, capacidad de arranque en negro, etc. Con el almacenamiento, el consumo de energía renovable es más resistente. La solución de almacenamiento más inversor hace posible que la energía renovable se convierta en el cuerpo principal de la combinación energética ", opina. .

Deepak Pandey de Invergy agrega que "Además de un cambio en el mercado del inversor central a los inversores de cadena, a medida que más y más fabricantes se enfocan en los inversores de cadena y aumenta la capacidad de los inversores de cadena, el segmento residencial y C&I cambiará hacia soluciones de almacenamiento. Más plantas modulares gracias a Los inversores de cadena significan menores costos de operación y mantenimiento. Las tecnologías de inversores híbridos gracias al almacenamiento hacen que la energía esté disponible a un bajo costo todo el tiempo. En los sistemas conectados a la red, se trata más del concepto de ahorro de energía y de economizar en el precio del uso de la energía. Precios del sistema están cayendo, y las soluciones de almacenamiento podrían ser tan bajas como en el sistema de red en el tiempo", predice.

La expansión del almacenamiento ha impulsado la carga de más IA, IoT y otras tecnologías de gama alta en los inversores. “Este es un cambio inevitable. A medida que los inversores inteligentes integren más tecnologías de punta, como algoritmos de IA, para diagnosticar el funcionamiento del sistema de manera más activa e inteligente y reducir la necesidad de mantenimiento, habrá más cambios y mejoras en la central eléctrica. industria de mantenimiento. La adición de funciones SVG y tecnología de inercia virtual, la compensación de potencia reactiva también se implementará a través de inversores. En términos de uso doméstico, la integración de inversores de almacenamiento de energía en AI y sistemas de gestión de energía puede influir en la industria del hogar inteligente, pero será positivo. Puede integrarse con otros equipos de la industria en un sistema, para llevar a los clientes servicios de administración de energía del hogar más digitales, inteligentes y visuales ", afirma Raza.

Agregando al estribillo, Nataraja agrega que "En el futuro, el desarrollo de inversores se beneficiará mucho de las tecnologías IOT y Blockchain, que mejorarán aún más sus funciones de pronóstico y diagnóstico. Además, los inversores también pueden trabajar en estrecha colaboración con otros dispositivos centrales como rastreadores. , robots de limpieza. Como resultado, el rendimiento general de la planta mejorará durante su vida útil".

Conclusión

Fue en marzo de 2020 cuando el líder clave de la industria de inversores, Huawei, en una predicción de las tendencias del mercado fotovoltaico hasta 2025, hizo predicciones para 2025, la mayoría de las cuales están al alcance de la mano en la actualidad. Ya sea prediciendo la digitalización del 90 % de las plantas fotovoltaicas, el uso de IA en el 70 % de las plantas, o las plantas fotovoltaicas que pasan de adaptarse a la red a respaldar la red, ya que el 30 % son sistemas solares más almacenamiento. Todo esto es más que probable hoy si consideramos el hecho de que el 70% de la capacidad solar que el mundo espera para 2030 aún no se ha creado. Con más de 200 GW de instalaciones cada vez más "inteligentes" este año y un futuro en el que la energía solar deberá integrarse con todo, desde la red hasta la fabricación de hidrógeno y la carga de vehículos eléctricos, la demanda se está acomodando. La capacidad de la energía solar para mejorar será visible en la amplia gama de módulos que verá, pero para que todo suceda, de manera silenciosa e inteligente, Ever More Important será el inversor detrás de los módulos.