Какво е Utility Scale Solar?

Слънчевите проекти от мащаба на комуналните услуги варират по размер от няколко мегавата (MW) до няколкостотин MW. Обикновено 1 MW генериращ капацитет е достатъчен за захранване на около 200-300 домове в САЩ. Проектите от мащаба на комуналните услуги често надхвърлят 10 MW, а много от тях могат да достигнат 100 MW или повече.

Какво представлява слънчевата енергия с мащаб на полезност?

Слънчева енергия в мащаб на полезност се отнася до големи слънчеви електроцентрали, които генерират електричество предимно за мрежата, обслужвайки комунални услуги и търговски обекти, а не отделни домове. Тези слънчеви ферми са проектирани да произвеждат значителни количества електроенергия - често в диапазона от десетки до стотици мегавати - чрез слънчеви фотоволтаични (PV) панели или технологии за концентрирана слънчева енергия (CSP). Генерираното електричество след това се предава по електропроводи към по-широката електрическа мрежа, доставяйки електричество на градове или дори цели региони.

Основни характеристики на слънчевата енергия в мащаб:

1. Голям размер: Тези слънчеви инсталации заемат големи парцели земя, често в селски или пустинни райони, където могат да увеличат максимално улавянето на слънчева енергия.

2. Интеграция на мрежата: Произведеното електричество се подава директно в мрежата, подпомагайки компаниите за комунални услуги да посрещнат търсенето на електричество от потребителите.

3. Висока ефективност: Слънчевите проекти от мащаба на комуналните услуги са проектирани да бъдат високоефективни, като често използват модерни технологии като системи за проследяване които регулират ъгъла на слънчевите панели, за да следват слънцето за оптимално производство на енергия.

4. Икономии от мащаба: Поради размера и обема на произведената енергия, соларни ферми в мащаб на полезност се възползват от по-ниските разходи за единица електроенергия в сравнение с по-малките слънчеви инсталации в жилищни мащаби.

Видове слънчева енергия с мащаб на полезност

Има предимно два вида технологии, използвани в слънчева енергия в мащаб на полезност проекти: Фотоволтаични (PV) намлява Концентрирана слънчева енергия (CSP).

Фотоволтаична (PV) слънчева енергия

Фотоволтаичната слънчева енергия е най-широко използваната технология за производство на слънчева енергия в мащаб. Работи чрез превръщайки слънчевата светлина директно в електричество използване на полупроводникови материали в слънчеви панели.

Как работи:

• Слънчеви панели: Те са съставени от отделни слънчеви клетки, обикновено съставени от силиций, които генерират постоянен ток (DC) електричество, когато са изложени на слънчева светлина.
• Инвертори: Тъй като повечето мрежови системи използват променлив ток (AC), инверторите се използват за преобразуване на постояннотоковото електричество, произведено от панелите, в променливотоково електричество.
• Връзка с мрежа: Променливотоковото електричество се подава в мрежата, за да се разпредели към потребителите.

Основни функции:

• Модулна: Фотоволтаичните системи са силно мащабируеми, което ги прави подходящи за широкомащабни инсталации. Хиляди панели могат да бъдат свързани, за да образуват масивна слънчева ферма в мащаб.
• Ефективност: Настоящите фотоволтаични системи могат да постигнат нива на ефективност от 15-22%, като текущите изследвания увеличават този брой.
• Проста инсталация: За разлика от CSP системите, PV системите не изискват сложна инфраструктура като огледала или тракери, което ги прави по-лесни за внедряване в голям мащаб.

Предимства:

• Мащабируемост: Може да се разположи в различни размери, от малки покривни масиви до големи слънчеви ферми.
• Рентабилен: През последното десетилетие цената на фотоволтаичните панели е намаляла драстично, което ги прави икономически жизнеспособна опция за широкомащабно производство.
• Надежден: Фотоволтаичните системи са здрави и не изискват поддръжка, с дълъг експлоатационен живот (обикновено 25 или повече години).

Концентрирана слънчева енергия (CSP)

CSP използва огледала или лещи, за да концентрира слънчевата светлина върху малък, високоефективен приемник за генериране на топлина. След това тази топлина се използва за производство на електричество, обикновено чрез парна турбина или друг генератор, задвижван от топлина.

Видове CSP технологии:

• Параболичен жлеб: Извитите огледала концентрират слънчевата светлина върху приемна тръба, пълна с абсорбираща топлина течност. Тази течност се нагрява до високи температури и се използва за производство на пара за производство на електроенергия.
• Слънчева кула (централен приемник): Поле от огледала (хелиостати) фокусира слънчевата светлина върху централна кула, където материал, поглъщащ топлина, като разтопена сол, се нагрява, за да генерира пара.
• Диш Стърлинг: Параболично огледало фокусира слънчевата светлина върху приемник, който след това използва двигатели на Стърлинг за генериране на електричество. Този метод обикновено се използва за по-малки проекти, но има потенциал за мащабируемост.

Как работи:

• Топлинна абсорбция: Огледала или лещи фокусират слънчевата светлина върху приемник, който абсорбира концентрираната топлина.
• Съхранение на топлинна енергия: Много CSP системи използват разтопена сол или други материали за съхранение на топлина, които могат да съхраняват енергия часове след залез слънце, осигурявайки надеждно захранване дори когато слънцето не грее.
• Производство на електроенергия: Топлината се използва за генериране на пара, която задвижва турбина за производство на електричество.

Основни функции:

• Термично съхранение: Едно от основните предимства на CSP е способността му да съхранява топлинна енергия, който може да се използва за генериране на електричество по време на периоди без слънчева светлина, като помага за изглаждане на прекъсванията.
• По-висока ефективност: CSP системите могат да постигнат по-висока ефективност от фотоволтаичните системи при оптимални условия, особено когато се комбинират с решения за съхранение на топлина.
• Широкомащабно внедряване: CSP изисква обширни площи земя за инсталиране и е най-подходящ за региони с много пряка слънчева светлина (като пустини).

Предимства:

• Мощност за изпращане: Поради способността си да съхраняват топлина, инсталациите CSP могат да произвеждат електричество при поискване, дори по време на облачни периоди или през нощта.
• Висока ефективност: CSP може да бъде по-ефективен от традиционните PV, особено в райони със силна слънчева светлина и висока слънчева радиация.
• Дългосрочно съхранение: CSP системите могат да интегрират технологии за съхранение на енергия (като разтопена сол), за да осигурят енергия, когато слънчевото генериране не е налично.

Сравнение на PV и CSP:

Споразумения за закупуване на електроенергия в мащабни слънчеви проекти

Споразуменията за закупуване на електроенергия (PPA) са изключително важни договори в слънчевия сектор от комунални услуги. Тези споразумения улесняват продажбата на електроенергия, генерирана от соларни проекти, на компании за комунални услуги или големи потребители. По същество PPA очертава условията, при които се продава енергия, осигурявайки финансова сигурност както за разработчиците на соларни проекти, така и за купувачите.

Връзката между слънчевата енергия от мащаба на полезност и PPA

Слънчевите проекти с мащаб на комунални услуги често изискват значителни капиталови инвестиции. Разработчиците разчитат на PPA, за да осигурят финансиране, тъй като тези споразумения гарантират постоянен поток от приходи за определен период от време, обикновено вариращ от 10 до 25 години. Ето как работят:

1. Гарантирано ценообразуване: PPA обикновено определят фиксирана цена на киловатчас (kWh) за произведената енергия. Тази цена може да бъде привлекателна за купувачите, особено ако е по-ниска от преобладаващите пазарни цени.

2. Дългосрочна стабилност: За разработчиците наличието на PPA намалява финансовия риск. Инвеститорите са по-склонни да подкрепят проекти със сключени договори, знаейки, че има купувач за произведената електроенергия.

3. Надеждност на мрежата: PPA помагат за интегрирането на възобновяема енергия в мрежата, като гарантират, че слънчевата енергия е налична по време на времена на пиково търсене, като по този начин повишава надеждността на мрежата.

Видове договори за закупуване на електроенергия

Има няколко типа PPA, използвани в слънчевия сектор от комунални услуги, като всеки отговаря на различни нужди и обстоятелства:

1. Физически PPA: Тези споразумения включват действителната доставка на електроенергия от соларния проект до купувача. Генерираната енергия се подава в мрежата, а купувачът получава кредит за консумираната мощност. Физическите PPA са често срещани при компаниите за комунални услуги.

2. Виртуални или финансови PPA: За разлика от физическите PPA, финансовите PPA не включват действителната доставка на електроенергия. Вместо това те са финансови договори, при които купувачът се съгласява да плати фиксирана цена за генерираната енергия. Този тип PPA често се използва от корпорации, които искат да компенсират своя въглероден отпечатък, без директно да доставят енергия.

3. PPA с ръкави: Тези споразумения включват трета страна, обикновено комунално предприятие, което „подава“ енергията от соларния проект на купувача. Предприятието управлява доставката на електроенергия, докато купувачът поддържа финансовите взаимоотношения със слънчевия разработчик.

4. PPA на дребно: Това са споразумения, сключени директно между разработчика на слънчева енергия и бизнес или организация, позволяващи на последния да закупува слънчева енергия на предварително определена цена. PPA на дребно често са привлекателни за компании, които искат да подобрят своите качества за устойчивост.

Разходите за слънчева енергия в мащаб на полезност

Според американския департамент на Актуализация на пазара на соларни технологии на Energy, средната инсталационна цена за слънчеви проекти с мащаб на комунални услуги е намаляла драстично. Към 2021 г. цената на слънчевите инсталации в мащаб на комунални услуги беше приблизително 3,500 долара за инсталиран мегават (MW). Това представлява почти 90% намаление от 2009 г. насам, което прави слънчевата енергия един от най-рентабилните източници за производство на електроенергия.

Известни компании за слънчева енергия в САЩ

Пазарът на слънчева енергия в мащабите на комуналните услуги в Съединените щати се разрасна бързо, като множество компании водят отговорността за разработването на големи соларни проекти. Към 2023 г. има над 100 компании, които се занимават със слънчева енергия от комунални услуги, вариращи от големи мултинационални корпорации до специализирани разработчици. Ето поглед към някои от най-представителните играчи в индустрията:

1. Енергийни ресурси на NextEra

NextEra Energy е една от най-големите компании за възобновяема енергия в света, със значително портфолио от слънчеви енергийни източници. Те управляват множество слънчеви ферми в САЩ и са направили значителни инвестиции в соларни технологии.

2. Първи слънчев

First Solar е виден производител и разработчик на слънчеви панели и слънчеви проекти в мащаб на комунални услуги. Те се фокусират върху тънкослойна технология, която предлага уникални предимства в ефективността и производството.

3. SunPower

SunPower е добре познат със своите високоефективни слънчеви панели и има нарастващо присъствие на соларния пазар в мащаб на комунални услуги. Те предоставят цялостни решения, от разработването на проекти до финансирането.

4. Enel Green Power

Enel Green Power е глобален лидер в областта на възобновяемата енергия и управлява няколко соларни проекта в САЩ. Те наблягат на устойчивостта и иновациите в своите соларни разработки.

5. Канадска слънчева енергия

Въпреки че е базирана в Канада, Canadian Solar е важен играч на соларния пазар в САЩ. Те разработват големи соларни ферми и доставят соларни модули за различни проекти.

6. Dominion Energy

Dominion Energy е известен предимно със своите комунални услуги, но се разшири във възобновяема енергия, включително няколко мащабни слънчеви проекта в югоизточните части на САЩ

7. Cypress Creek Renewables

Cypress Creek е специализирана в разработването, финансирането и експлоатацията на слънчеви проекти в мащаб на комунални услуги. Те имат силен фокус върху разширяването на достъпа до слънчева енергия в различни държави.

Предимства на слънчевата енергия с мащаб на полезност

Ефективност на разходите

Едно от най-значимите предимства на слънчевата енергия в мащаб е нейната рентабилност. Както бе споменато по-рано, изравнената цена на енергията (LCOE) за слънчева енергия в мащаб е намаляла значително, което я прави конкурентна на традиционните изкопаеми горива. Тази по-ниска цена означава по-ниски цени на електроенергията за потребителите и предприятията, осигурявайки жизнеспособна алтернатива на по-скъпите енергийни източници.

скалируемост

Могат да бъдат разработени слънчеви проекти от мащаб на комунални услуги, за да посрещнат различни енергийни нужди. Тези проекти могат да варират от няколко мегавата до стотици мегавата, което позволява значителен капацитет за генериране на енергия. Тази мащабируемост улеснява приспособяването към нарастващите енергийни изисквания и може да се прилага на етапи, за да се разпределят разходите във времето.

Ползи за околната среда

Слънчевата енергия в мащаб значително намалява емисиите на парникови газове в сравнение с електроцентралите с изкопаеми горива. Чрез генериране на чиста енергия тези проекти помагат в борбата с изменението на климата и допринасят за по-чист въздух и вода. Освен това слънчевата енергия има много по-малък екологичен отпечатък, особено в сравнение с добива на въглища или природен газ.

Създаване на работа

Ръстът на слънчеви проекти в мащаб на комунални услуги допринася за създаването на работни места в различни сектори, включително производство, монтаж и поддръжка. Според Националното преброяване на слънчевите работни места на Solar Foundation, соларната индустрия е значителен източник на растеж на заетостта, осигурявайки хиляди работни места и стимулирайки местните икономики.

Енергийна независимост

Инвестирането в слънчева енергия от мащаб на комунални услуги може да подобри енергийната независимост както за общностите, така и за държавите. Чрез овладяване на вътрешни слънчеви ресурси, нациите могат да намалят зависимостта си от вносни изкопаеми горива, като по този начин подобрят енергийната сигурност и стабилност.

Стабилност и надеждност на мрежата

Слънчеви проекти от мащаб на комунални услуги допринасят за стабилността на мрежата, като осигуряват постоянен и предвидим източник на енергия. Тези проекти могат също така да бъдат съчетани със системи за съхранение на енергия, което позволява съхраняването и изпращането на енергия по време на пиково търсене. Тази възможност може да помогне за намаляване на натиска върху мрежата по време на периоди на голямо търсене.

Дългосрочна финансова стабилност

PPA осигуряват дългосрочна финансова стабилност за слънчеви проекти в мащаб на комунални услуги, като гарантират фиксирани цени за електроенергия за продължителни периоди. Тази предвидимост позволява по-добро финансово планиране както за комуналните услуги, така и за потребителите, намалявайки излагането на пазарни колебания.

Защо слънчевата енергия с мащаб на полезност е бъдещето на чистата енергия

Със своя мащабен капацитет, разнообразни типове проекти и икономически ползи – като споразумения за закупуване на електроенергия и намалени разходи – слънчевата енергия от мащаба на комуналните услуги играе жизненоважна роля в прехода към по-чисто, по-зелено бъдеще. Той вече трансформира производството на енергия не само в Съединените щати, но и по целия свят, с големи проекти, доставящи електричество на милиони домове. Възприемането на тази технология сега ще помогне за създаването на бъдеще, в което чистата енергия е изобилна, достъпна и достъпна за всички.