Sepuluh tahun yang lalu, sebuah modul standar memiliki rating papan nama sebesar 250 W hingga 280 W. Saat ini, produk utama yang digunakan di pabrik skala utilitas berada pada daya 600 W hingga 700 W. Naluri pertama kebanyakan orang adalah menghargai efisiensi sel, namun efisiensi hanya menjelaskan sebagian kecil dari perubahan tersebut. Jawaban sebenarnya terletak pada struktur biaya sistem.
 

Output daya modul direduksi menjadi persamaan yang cukup sederhana:

Daya=Cahaya-area penerimaan × Efisiensi konversi × 1000 W/m² (pancaran standar)

Selama lima belas tahun terakhir, efisiensi konversi telah meningkat dari sekitar 15% menjadi 22% saat ini untuk PERC, 23%–24% untuk TOPCon, dan 24%–25%+ untuk BC dan HJT. Ini kira-kira merupakan peningkatan sebesar 60% dan benar-benar mengesankan, namun tidak dapat menjelaskan lompatan sebesar 2,5× dari 280 W ke 700 W.

Sisanya berasal dari daerah. Panjang tepi wafer diubah dari 156,75 mm menjadi 166 mm, 182 mm, dan 210 mm (format M6, M10, dan G12 yang dirujuk oleh industri), dan jumlah sel meningkat dari 60 menjadi 72, lalu menjadi separuh-tata letak yang dipotong menjadi 144, 132, dan lainnya. Jejak modul tumbuh dari sekitar 1,6 m² menjadi lebih dari 3 m².

Jadi cara akurat untuk menjelaskannya adalah ini:area panel bertambah, efisiensi meningkat, dan papan nama hanya melaporkan produk keduanya.

Ada satu hal yang perlu ditekankan karena sering kali membingungkan:daya yang lebih tinggi tidak berarti efisiensi yang lebih tinggi.Modul 700 W dan modul 450 W mungkin menghasilkan energi yang sama per meter persegi. Yang pertama lebih besar.

 

Faktor pendorongnya adalah biaya listrik yang diratakan (LCOE) - total pengeluaran seumur hidup dibagi dengan total energi yang dihasilkan.

Pengurangan biaya PV biasanya dilakukan pada modul itu sendiri. Namun ketika harga modul turun, porsi modul dalam belanja modal awal pabrik turun dari setengahnya menjadi sekitar 40% atau kurang. Sisanya adalah BOS (keseimbangan sistem): rak, pondasi, kabel DC, kotak penggabung, inverter, tanah, jalan akses, tenaga kerja instalasi, dan alat pengangkat. Sebagian besar biaya tersebut adalahharganya bukan per watt, tapi per unit dan per meter persegi.
 

Itulah logika inti di balik modul besar. Misalnya pembangkit listrik berkapasitas 100 MW:

Apa arti menghilangkan hampir 80.000 modul dalam praktiknya? 80.000 lebih sedikit pengangkatan dan penempatan, 160.000 lebih sedikit baut pemasangan, 80.000 lebih sedikit pengoperasian pengkabelan, dan pengurangan purlin dan klem secara proporsional. Semua ini merupakan biaya tenaga kerja dan bahan habis pakai yang diturunkan secara linear.
 

Modul besar juga dilengkapi dengan arus pengoperasian yang lebih tinggi (produk format 210-dapat mencapai arus hubung singkat dalam rentang 18 A) dan tegangan sistem 1500 V, sehingga setiap string membawa kapasitas lebih besar. Lebih sedikit string berarti kabel DC lebih pendek, unit penggabung lebih sedikit, dan input MPPT inverter lebih sedikit. Perkiraan umum industri untuk beralih dari kelas 540 W ke kelas 700 W adalah penghematan BOS sebesar beberapa sen per watt, yang berarti pengurangan total belanja modal sistem sebesar 1%–3%. Pada proyek utilitas dengan investasi ratusan juta, margin tersebut merupakan daya saing yang nyata dalam suatu tender.
 

Manufaktur menikmati dividen yang sama. Berapa banyak wafer yang diproses oleh suatu jalur per jam sebagian besar ditentukan oleh waktu takt peralatan, bukan oleh seberapa besar wafer tersebut. Perubahan dari 182 mm menjadi 210 mm akan meningkatkan watt yang dihasilkan per jam pada peralatan yang sama sekitar 30%, sehingga penyusutan, ruang pabrik, tenaga kerja, dan pengemasan semuanya dihitung berdasarkan per-watt. Inilah alasan langsung mengapa persaingan ukuran menjadi-panas setelah tahun 2019.

 

Tingkatkan semuanya secara proporsional dan Anda akan segera menemui hambatan teknis. Format besar hanya berfungsi karena seluruh paket perubahan desain pendukung:

Masalah-kuadrat saat ini.Luas wafer dua kali lipat dan arus keluaran kira-kira dua kali lipat, namun kerugian resistif berskala dengan kuadrat arus - sehingga kerugian menjadi empat kali lipat. Oleh karena itu, modul besar harus mengadopsi sel setengah-potongan (dan bahkan-potongan ketiga), desain multi-busbar (MBB, berpindah dari 5 busbar menjadi 12 atau lebih), dan wafer persegi panjang (182×210, 210R, dan sejenisnya) untuk mendorong arus per{10}}sel kembali ke kisaran yang dapat diterima. Tanpa langkah-langkah ini, memperbesar format hanya akan membuat efisiensi menjadi lebih buruk, bukan lebih baik.
 

Pemuatan mekanis.Momen lentur akibat beban angin dan salju bertambah secara non-linier terhadap rentang. Seiring bertambahnya luas, penampang-bingkai harus didesain ulang, kaca menebal atau diubah menjadi ganda 2,0 mm, dan-posisi lubang pemasangan direlokasi - jika tidak, defleksi berlebihan di bagian tengah akan menyebabkan retakan mikro sel. Banyak perselisihan kualitas seputar produk awal-format besar bermula dari hal ini.
 

Kompatibilitas antarmuka.Jika arus modul melebihi batas masukan MPPT inverter, atau tegangan rangkaian terbuka string mencapai batas atas 1500 V, keunggulan biaya modul besar akan terhenti. Oleh karena itu, peta jalan format harus sejalan dengan produsen inverter dan pelacak. Pelacak sangat sensitif: modul yang lebih besar meningkatkan beban torsi yang disebabkan oleh angin, sehingga kekakuan torsi dan desain redaman harus mengimbanginya.
 

Batasan keras logistik dan tenaga kerja.Ketika modul mendekati panjang 2,4 m dan melebihi 30 kg, penanganan manual sudah mencapai batasnya dan bantuan pemasangan mekanis menjadi diperlukan. Sementara itu, kendala fisik seperti dimensi kontainer internal dan batas lebar jalan secara efektif menarik garis yang tidak dapat dilintasi oleh format tersebut - jika suatu ukuran tidak dikemas secara efisien ke dalam kontainer standar, biaya pengangkutan per watt akan meningkat.
 

Gabungkan semuanya dan gambarannya jelas:manfaat marjinal dari peningkatan ukuran semakin berkurang, sedangkan biaya marjinal - risiko pemuatan, logistik, pemasangan, retakan mikro - meningkat.Perpotongan kedua kurva tersebut secara kasar menjadi alasan mengapa industri ini memilih format 210 dengan daya sekitar 700 W. Perdebatan-yang disebut "182 vs 210" tidak pernah membahas mana yang lebih besar; ini tentang mana yang lebih cocok dengan keseluruhan ekosistem teknologi sel, inverter, rak, dan kontainer pengiriman.
 

Logika-skala utilitas kehilangan sebagian besar kekuatannya di atap perumahan, dan di beberapa tempat justru sebaliknya. Sistem perumahan memiliki struktur biaya yang berbeda dan batasan yang berbeda: luas atap yang terbatas, bentuk yang tidak beraturan, pemasangan manual, dan masa pakai lebih dari dua puluh tahun. Modul ini menyumbang bagian yang lebih kecil dari total investasi dibandingkan di pabrik utilitas, sementara tenaga kerja dan-dukungan purna jual menyumbang lebih banyak.

Kelebihan panel besar pada hunian

Lebih sedikit unit berarti lebih sedikit jam kerja dan lebih sedikit titik koneksi.Sistem 8 kW memerlukan 20 modul dengan daya 400 W, namun hanya 16 modul dengan daya 500 W. Empat modul lebih sedikit berarti lebih sedikit pasangan MC4, 8 set penjepit-dan-baut, dan kabel DC yang beberapa meter lebih sedikit. Di pasar-tenaga kerja-biaya tinggi - Eropa, Amerika Utara, Australia - penghematan di sini sering kali melebihi perbedaan harga modul itu sendiri. Dan karena konektor MC4 merupakan titik kegagalan frekuensi tinggi yang diketahui dan merupakan sumber utama kesalahan busur DC dan kebakaran pada sistem perumahan, mengurangi jumlah koneksi merupakan peningkatan keandalan tersendiri.

Kapasitas lebih besar ketika ruang atap sempit.Jika area yang dapat digunakan merupakan batasan yang mengikat - atap bernada tunggal pada rumah bertingkat perkotaan, misalnya - watt per meter persegi yang lebih tinggi berarti kapasitas terpasang yang lebih besar dan rasio konsumsi-yang lebih tinggi dari atap yang sama. Namun tepatnya: yang berfungsi di sini adalah W/m² (efisiensi modul), bukan peringkat papan nama. Panel yang secara fisik besar dengan efisiensi biasa tidak memiliki keunggulan dibandingkan panel yang lebih kecil dan lebih efisien pada atap terbatas.

Pekerjaan struktural dan perutean kabel yang lebih bersih.Unit yang lebih sedikit berarti tata letak yang lebih sederhana, jalur rel dan saluran yang lebih rapi, kualitas pemasangan yang lebih konsisten, dan lokasi kesalahan yang lebih mudah selama servis selanjutnya.

Format arus utama memiliki rantai pasokan paling lancar.Ukuran-volume tertinggi memiliki harga terendah, inventaris saluran terdalam, waktu tunggu terbaik, dan ruang negosiasi paling banyak. Poin ini muncul kembali di bawah dalam bentuk yang sangat berbeda.

Biaya panel besar di perumahan

Perincian tata letak yang lebih kasar dan tepian yang lebih terbuang.Atap tempat tinggal dilengkapi dengan cerobong asap, jendela atap, atap, tumpukan ventilasi, jalur akses, punggung bukit, dan persimpangan pinggul. Semakin besar modulnya, semakin sulit menemukan penempatan di antara penghalang tersebut. Hasil yang umum terjadi adalah peralihan ke panel yang lebih besar justru mengurangi kapasitas total yang dapat ditampung atap. Kerugian ini terutama terjadi pada atap multi-nada-Eropa dan atap pedesaan yang kompleks di Tiongkok.
 

Kerugian bayangan semakin besar.Bayangan yang ditimbulkan oleh tiang listrik atau pohon pada sore hari di musim dingin membutuhkan daya absolut yang lebih besar bila jatuh pada panel besar dibandingkan panel kecil. Dioda bypass biasanya membagi modul menjadi tiga zona, dan semakin besar zona tersebut, semakin banyak area yang terseret ke bawah dengan sel yang diarsir.
 

Risiko penanganan dan pemasangan lebih tinggi.Membawa panel dengan panjang 2,3 m dan berat lebih dari 30 kg menaiki tangga ke atap ubin 30-derajat, dengan dua orang bekerja di bidang angin, merupakan profil risiko yang berbeda secara mendasar dari pekerjaan di permukaan tanah. Banyak pemasang menolak panel besar karena alasan yang tidak menarik ini.
 

Distribusi beban struktural berubah.Pada atap yang lebih tua, kapasitas purlin, titik bantalan ubin, dan penetrasi kedap air semuanya dirancang berdasarkan jarak tetap dari modul yang lebih kecil. Panel besar menggeser lokasi beban dan bentang di antara keduanya, yang tidak selalu bersahabat dengan bangunan yang ada. Kadang-kadang penguatan diperlukan, dan penghematan lainnya hilang.
 

Modul-elektronik tingkat mungkin perlu ditingkatkan.Pengoptimal daya dan mikroinverter memiliki daya input dan batas arus. Jika arus modul melebihinya, diperlukan model yang lebih mahal, sehingga mengimbangi penghematan pemasangan. Ini harus dimasukkan dalam perhitungan seleksi sejak awal.
 

Ketersediaan-suku cadang: masalah-jangka panjang yang sebenarnya.Ini adalah faktor yang paling mudah diabaikan dalam perumahan, dan paling sulit diperbaiki setelah kejadian tersebut.
 

Sistem perumahan dirancang untuk masa pakai dua puluh{0}lima tahun, namun format modul berubah setiap tiga hingga lima tahun. Format sel penuh 60-sel{10}}lama (kira-kira 1,65 m, 300–350 W) kini sebagian besar sudah tidak diproduksi lagi, dan generasi 250 W sebelumnya telah hilang sama sekali. Jika sistem yang dipasang pada tahun 2016 kehilangan modulnya saat ini, menemukan model asli - dimensi yang sama, parameter tegangan dan arus yang sama - dalam praktiknya sangat sulit.
 

Konsekuensinya berjenjang:

Ketidaksesuaian dimensi.Produk yang ada saat ini umumnya lebih panjang dan lebar. Mereka tidak akan sesuai dengan jarak rel dan posisi penjepit yang ada, jadi Anda bisa memodifikasi rak atau menggunakan celah permanen.
 

Ketidaksesuaian listrik.Menggabungkan modul dengan tegangan sirkuit terbuka-dan arus operasi yang berbeda ke dalam string yang sama berarti modul yang paling lemah akan menahan seluruh string, dan kerugian sebenarnya bisa jauh melebihi output dari satu panel yang gagal. Menghindari hal itu berarti mengganti seluruh string - satu modul yang gagal menjadi biaya tingkat string-.
 

Rantai garansi rusak.Jika pabrikan asli telah keluar dari pasar atau menghentikan modelnya, jaminan listrik dan komitmen penggantian seringkali tidak memiliki cara praktis untuk dipenuhi.
 

Suku cadang-bekas tidak dapat diandalkan.Yang tersisa biasanya adalah modul yang ditarik atau stok-akhir-line, dengan sumber yang tidak diketahui, status degradasi, dan kondisi microcrack - dan belum tentu murah.
 

Jadi naluri untuk "memilih panel yang lebih kecil untuk tata letak yang lebih mudah" memerlukan diskon yang diterapkan sepanjang sumbu waktu:dengan sengaja memilih format kecil-yang sudah terpinggirkan saat ini akan menimbulkan masalah-suku cadang dalam dekade mendatang atau lebih dalam pemeliharaan.Namun hal ini tidak berarti bahwa lebih besar lebih baik, karena spesifikasi terbesar dan terbaru menghadapi perubahan yang sama cepatnya dan belum tentu berumur-lebih lama dibandingkan spesifikasi umum.
 

Pilihan yang benar-benar bijaksana adalahformat mainstream dengan volume pengiriman tertinggi saat ini, masih dalam produksi, dan dipasok oleh banyak produsen- bukan spektrum ukuran yang ekstrem. Untuk perumahan, pita tersebut saat ini memiliki sekitar 54-sel / 108 produk setengah sel: panjangnya kira-kira 1,7 hingga 1,9 m dan memiliki daya 420–470 W. Keuntungannya bukan hanya tata letaknya yang ramah tetapi juga kemungkinan bahwa penggantinya, baik dalam bentuk maupun parameter, masih dapat dibeli bertahun-tahun dari sekarang.
 

Jika kondisi memungkinkan, dua keputusan pada tahap desain akan mengurangi risiko di kemudian hari:

Tentukan-tingkat modul elektronika daya(pengoptimal atau mikroinverter) sehingga setiap panel beroperasi secara independen, dan mencampur modul dengan parameter berbeda nantinya tidak akan menyeret keseluruhan string.

Simpan satu atau dua modul dari batch produksi yang sama sebagai suku cadangpada serah terima. Biayanya kecil, dan ini merupakan satu-satunya cara untuk menjamin penggantian-untuk-yang serupa dua puluh tahun kemudian.

Empat hal yang lebih penting daripada peringkat papan nama:

Watt per meter persegi(efisiensi modul) - menentukan seberapa besar kapasitas yang dapat ditampung oleh atap terbatas.

Bagaimana dimensi fisik sesuai dengan penghalang atap Anda- menentukan rasio cakupan nyata yang dicapai.

Berat dan kemampuan pemasangan- menentukan keamanan lokasi dan penawaran tenaga kerja.

Apakah format tersebut saat ini sedang dalam produksi mainstream dengan pemasok yang stabil- menentukan apakah sistem masih dapat diperbaiki dalam dua puluh tahun.

Panel 450 W yang menyia-nyiakan 15% atap akan kalah dengan panel 420 W yang menutupi seluruh atap. Dan panel dengan spesifikasi menarik yang tidak diproduksi lagi dalam tiga tahun, tanpa meninggalkan sumber suku cadang, mungkin akan kehilangan keduanya selama masa pakai sistem.
 

Penutupan

Panel surya semakin besar karena ini adalah kasus yang ada di buku teks{0}}pengoptimalan tingkat sistem menggantikan-pengoptimalan tingkat komponen.Penggeraknya bukanlah rekor efisiensi yang dibuat di laboratorium, namun detail yang biasa-biasa saja: baut rak, jalur kabel, jam kerja derek, dan dinding bagian dalam kontainer pengiriman.

Dan justru karena ini adalah jawaban{0}tingkat sistem, maka ia memiliki batasan penerapan yang jelas:di hamparan gurun terbuka, lebih besar benar; di atap dengan cerobong asap dan jendela atap, pemasangannya tepat.