Аккумулятор Trojan J305G-AC

В новом микроинверторе IQ9N-3P используется технология нитрида галлия, обеспечивающая пиковую мощность 427 ВА и КПД 97,5 % для трёхфазного коммерческого рынка с напряжением 480 В.

Микроинвертор IQ9N (277 В)

Компания Enphase Energy начала поставки своего коммерческого микроинвертора IQ9N-3P, что стало первым выходом компании на рынок трёхфазных преобразователей питания на основе нитрида галлия с напряжением 480 В.

Калифорнийский поставщик энергетических технологий начал поставки по всей территории США в конце декабря 2025 года. IQ9N-3P предназначен для трёхфазных конфигураций сети 480Y/277 В без использования внешних трансформаторов. Преобразуя постоянный ток в переменный на каждой панели, система позволяет избежать длинных высоковольтных линий постоянного тока, характерных для традиционных централизованных конструкций, и предлагает полностью переменную архитектуру на крыше для дополнительной безопасности.

Микроинвертор обеспечивает эффективность преобразования 97,5 %. Вместо обычных кремниевых компонентов используется нитрид галлия (GaN), что обеспечивает более быстрое переключение, более низкую рабочую температуру и повышенную надёжность.

Устройство может работать с постоянным током силой 16 ампер и выдавать пиковую выходную мощность до 427 ВА, поддерживая солнечные панели мощностью до 600 Вт. Компания Enphase сообщает, что продукт подходит для коммерческих крыш с препятствиями для систем вентиляции и кондиционирования, мансардными окнами и многопользовательскими планировками, где часто встречаются затенение и неровности крыши.

Микроинвертор можно использовать в небольших коммерческих системах мощностью до 100 кВт или в более крупных системах мощностью в сотни киловатт. Это обеспечивает гибкость при масштабировании системы без необходимости её перепроектирования.

IQ9N-3P производится в США в соответствии с требованиями к отечественному содержанию и соблюдению принципа «иностранная организация, вызывающая опасения» для соответствующих коммерческих проектов в области солнечной энергетики. Продукты с суффиксом DOM могут претендовать на налоговые льготы за отечественное содержание и соответствовать правилам Закона о закупках в Америке для федеральных инфраструктурных проектов.

«Коммерческий микроинвертор IQ9N-3P представляет собой архитектуру Enphase на уровне панели, адаптированную для коммерческого рынка с напряжением 480 В. Это более простая и эффективная конструкция на основе нитрида галлия», — сказал Аарон Гордон, старший вице-президент и генеральный менеджер подразделения системных решений Enphase Energy. «Производя этот продукт в США, мы помогаем коммерческим проектам соответствовать требованиям к отечественному производству, обеспечивая при этом надежность, гибкость и долгосрочную ценность, которыми славится Enphase».

Система интегрируется с IQ Gateway Commercial Pro, который служит центром связи и управления для мониторинга в режиме реального времени и ограничения экспорта.

Enphase предоставляет 25-летнюю ограниченную гарантию на микроинвертор и 15-летнюю ограниченную гарантию на шлюз. Этим запуском компания стремится вывести свою архитектуру на уровне панелей на коммерческий рынок, который всё больше ориентируется на снижение долгосрочных эксплуатационных расходов за счёт минимизации единых точек отказа.

Аккумулятор Trojan T105

Коммунальное предприятие острова Кауаи на Гавайях, которое внедрило накопители до того, как стали доступны сетевые инверторы, стало примером для диагностики проблем в сети, которые могут возникать при использовании старых сетевых инверторов, а также для изучения того, как сетевые инверторы могут стабилизировать сеть.

Когда в конце 2021 года рано утром на острове Кауаи отключился работающий на жидком топливе генератор, частота в сети упала, но, согласно анализу в открытом доступе, аккумуляторы на четырёх солнечных электростанциях с накопителями в основном сработали хорошо.

Батареи обеспечили быструю частотную реакцию в течение 50 миллисекунд, предотвратили снижение частоты в течение 1,5 секунд и восстановили частоту до 60 Гц в течение одной минуты.

Тем не менее, возникла проблема, так как в течение первой минуты были колебания частоты.

Проблема возникла из-за ограниченной функциональности инверторов, используемых на установках типа "Солнечная энергия плюс аккумуляторы", причем на трех установках использовались инверторы с системой управления, следующей за сетью.

“Хотя это нарушение не было катастрофическим, это было предупреждение”, - говорится в недавнем посте Национальной лаборатории Скалистых гор (NLR).

Чтобы предотвратить повторение проблемы, коммунальное предприятие острова Кауаи совместно с Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (ныне NLR) и другими партнёрами провело тщательный анализ и тестирование, как описано в публикации NLR.

В результате коммунальное предприятие перешло на сетевое управление своими солнечными электростанциями с накопителями, чтобы обеспечить синтетическую инерцию, которая заменит механическую или вращательную инерцию генератора, работающего на ископаемом топливе.

По словам Энди Хоука, главного инженера NLR, сетевой инвертор поддерживает «постоянную частоту и напряжение». Он помог коммунальным службам Кауаи определить настройки сетевого инвертора, необходимые «для восстановления мощности сети», говорится в сообщении.

Действительно, когда тот же генератор, работающий на жидком топливе, который отключался ранее, снова отключился в 2023 году, колебаний не произошло.

Затем команда NLR провела дополнительные испытания новых инверторов, отправив с согласия энергокомпании «небольшие импульсы» в сеть Кауаи и измерив их с помощью специальных датчиков.

В результате этих испытаний «мы обнаружили, что ресурсы на основе инверторов, формирующих сеть, значительно повышают её стабильность», — сказал Джин Тан, руководитель проекта в NLR.

В процессе комплексного тестирования использовалась компьютерная модель энергосистемы Кауаи, физическая модель энергосистемы в кампусе Национального управления океанических и атмосферных исследований, а также специальные датчики на реальной энергосистеме Кауаи.

Эта работа помогла в создании Консорциума UNIFI, который координирует развитие программного обеспечения для формирования энергосистем с помощью инверторов. Директор инженерного центра энергосистем NLR Бенджамин Кропоски участвовал в проекте на Кауаи и возглавляет Консорциум UNIFI.

Консорциум UNIFI завершает «свой последний год», говорится в сообщении NLR, и планирует предоставить «обширную библиотеку хорошо протестированных моделей, стандартов и средств управления» для сетевых инверторов.

Заявив, что сетевые ресурсы повышают стабильность энергосистемы, NLR присоединяется к Группе по интеграции энергетических систем, поддерживающей сетевые инверторы.

В прошлом году ESIG рекомендовала использовать новое крупномасштабное программное обеспечение для сетевых инверторов, чтобы избежать дорогостоящих обновлений в будущем.

Пост NLR заканчивается упоминанием о том, что национальная лаборатория продолжает проводить исследования стабильности энергосистемы.

Аккумулятор FIAMM 12 FLB 400 P

Швейцарская исследовательская группа разработала процесс низкотемпературного спекания и нанесения интерфейсного покрытия, который значительно повышает долговечность твердотельных аккумуляторов на основе аргиродита. Этот подход обеспечивает высокую ионную проводимость и длительный срок службы, сохраняя 75 % ёмкости после 1500 циклов.

Тестовая ячейка полностью твердотельной батареи

Исследовательская группа из швейцарского Института Пауля Шеррера (PSI) разработала новый подход к повышению стабильности и увеличению срока службы полностью твердотельных аккумуляторов (ASSB). Работа сосредоточена на твердом электролите аргиродитового типа Li₆PS₅Cl (LPSCl), который считается одним из самых перспективных материалов для твердотельных аккумуляторов на основе сульфидов.

Исследователи объединили новую технологию спекания с нанесением ультратонкого пассивирующего слоя, чтобы уплотнить электролит и стабилизировать границу раздела с металлическим литием.

«Мы объединили два подхода, которые в совокупности позволяют уплотнить электролит и стабилизировать границу раздела с литием, — говорится в заявлении автора исследования Марио Эль Кацци. — Наш подход — это практическое решение для промышленного производства полностью твердотельных аккумуляторов на основе аргиродита. После внесения нескольких корректировок он может быть готов к производству».

По словам ведущего автора исследования Джинсона Чжана, оптимизированная аккумуляторная ячейка продемонстрировала высокие электрохимические показатели. В ходе тестирования ячейка сохранила около 75 % своей первоначальной ёмкости после 1500 циклов зарядки и разрядки. «Стабильность циклов при высоком напряжении была поразительной, — сказал Чжан. — Эти показатели являются одними из лучших на сегодняшний день».

LPSCl — это твёрдый электролит на основе сульфида, состоящий из лития, фосфора и серы. Несмотря на высокую ионную проводимость, его коммерческое применение ограничено сложностью достижения достаточной плотности для предотвращения образования пустот, в которые могут проникать литиевые дендриты.

В предыдущих исследованиях для уплотнения материала использовалось либо очень высокое давление при комнатной температуре, либо сочетание давления и температуры выше 400 °C. Однако эти методы часто приводили к образованию пористой микроструктуры, чрезмерному росту зёрен и разрушению твёрдого электролита, что снижало производительность и стабильность аккумуляторов.

Производство гранул и пассивация поверхности

Чтобы решить эти проблемы, команда разработала процесс спекания при низкой температуре и низком давлении. Порошок LPSCl сначала подвергался одноосному прессованию при давлении 380 МПа и комнатной температуре в перчаточном боксе. Полученные методом холодного прессования гранулы затем перемещались в вакуумную камеру, соединённую с перчаточным боксом, и прессовались при давлении 50 МПа в течение шести часов при температурах 60 °C, 80 °C и 100 °C.

Оптимальным оказалось спекание при температуре 80 °C, которое улучшило однородность поверхности и плотность гранул LPSCl, а также снизило пористость и повысило ионную проводимость.

На втором этапе на металлическую фольгу из лития толщиной 50 мкм при комнатной температуре методом электронно-лучевого испарения были нанесены ультратонкие слои фторида лития (LiF). Покрытие из LiF выполняет две функции: оно подавляет электрохимическое разложение твердого электролита при контакте с литием и служит физическим барьером для проникновения литиевых дендритов.

Исследователи оценили толщину LiF в 40 нм, 65 нм, 100 нм и 130 нм. Оптимальной оказалась толщина в 65 нм, обеспечивающая равномерное покрытие, которое улучшило межфазный контакт и стабилизировало формирование межфазы твёрдый электролит (МЭТ).

«Эта двойная модификация удваивает критическую плотность тока литиевых симметричных элементов с 1,1 мА/см² до 2,2 мА/см²», — заявили исследователи. «В полноэлементных ячейках с катодами LiNi₀.₈Co₀.₁Mn₀.₁O₂ (NCM811) стабильная работа была достигнута в течение более чем 2700 циклов при токе 1 мА см⁻² и ёмкости 1,5 мАч см⁻², при этом после 1500 циклов ёмкость сохранялась на уровне 75 %».

Система была представлена в статье «Синергетический эффект мягкого спекания твёрдого электролита и пассивации поверхности лития для повышения эффективности циклирования металлического лития в полностью твёрдотельных батареях», опубликованной в Advanced Science.

Аккумулятор FIAMM FG 21803

Государственная энергетическая компания SPIC запустила пилотный проект мощностью 1 МВт / 4 МВт·ч, демонстрирующий долгосрочную альтернативу традиционным литий-ионным аккумуляторам и системам хранения энергии на сжатом воздухе (CAES).

Китайская государственная инвестиционная корпорация в сфере энергетики (SPIC) заявила, что ввела в эксплуатацию первую в мире систему хранения энергии на основе сверхвысокотемпературных тепловых насосов под названием «Чуно» после завершения пилотного проекта мощностью в мегаватт и сторонних испытаний производительности.

Центральный научно-исследовательский институт SPIC (также известный как Научно-исследовательский институт SPIC Science and Technology Research Institute Co., Ltd.) представил эту технологию в Пекине 25 декабря, назвав её «батареей Карно», которая сочетает в себе цикл теплового насоса и цикл теплового двигателя для преобразования электроэнергии в накопленное тепло и холод, а затем обратно в электроэнергию по требованию.

По данным SPIC, мощность пилотной системы составляет 1 МВт/4 МВт·ч. Она прошла семь полных циклов зарядки и разрядки в ходе сторонних испытаний, проведённых Сианьским научно-исследовательским институтом тепловой энергетики (Xi’an TPRI). Компания заявила, что система соответствовала проектным требованиям или превосходила их и оставалась стабильной во время испытаний.

По данным SPIC, в системе в качестве рабочей жидкости используется воздух. Во время зарядки она использует электроэнергию — как правило, в непиковые часы или при ограниченном использовании возобновляемых источников энергии — для «нагнетания» тепла до температуры выше 560 °C, а также для выработки холода до -60 °C. Во время разрядки накопленный тепловой градиент приводит в действие турбомашину для выработки электроэнергии, а также может использоваться для комбинированного отопления/охлаждения/выработки электроэнергии там, где это целесообразно.

SPIC заявляет, что масштабируемая эффективность цикла "туда-обратно" (от электричества к электричеству) составляет более 65% без снижения эффективности цикла в зависимости от условий эксплуатации, позиционируя технологию как инфраструктуру с длительным сроком службы, а не как электрохимический актив с уменьшением мощности.

Система включает в себя высокотемпературные компрессоры, высоко- и низкотемпературные турбины, сверхвысокотемпературные теплообменники, тепловые аккумуляторы на основе расплавленной соли и системы управления. Компания SPIC сообщила, что при разработке основного оборудования, в том числе высокотемпературного компрессора, ей оказала поддержку компания Harbin Electric.

Компания SPIC также сообщила, что плотность энергии составляет 80–120 кВт·ч/м³, и заявила, что этот подход можно реализовать без географических ограничений, которые сдерживают развитие гидроаккумулирующих электростанций или некоторых проектов по хранению энергии с помощью сжатого воздуха (CAES).

В SPIC заявили, что Chuno предназначен для долгосрочного хранения энергии в сети для обеспечения стабильной выработки ветровой и солнечной энергии, а также для предоставления гибких услуг наряду с тепловой и ядерной генерацией. Компания также выделила в качестве целевых объектов промышленные парки и другие объекты с высоким энергопотреблением, утверждая, что возможность одновременной подачи тепла, холода и электроэнергии может улучшить экономические показатели проектов в секторах, стремящихся к декарбонизации.

В комментариях, процитированных китайскими СМИ, компания SPIC представила пилотный проект как переход от лабораторных исследований к промышленному внедрению. Эксперты на обзорном совещании охарактеризовали систему как завершённую на уровне инженерной проверки и подтверждённую независимыми испытаниями.

Аккумулятор FIAMM FG 21202

Согласно новому исследованию, к 2050 году натрий-ионные аккумуляторы с высокой скоростью саморазряда смогут обеспечивать хранение энергии по цене 11–14 евро за мегаватт-час, что дешевле, чем литий-ионные аккумуляторы по цене 16–22 евро за мегаватт-час. При этом они будут иметь более высокое соотношение энергии и мощности, а также высокую циклическую долговечность.

Натрий-ионный аккумулятор мощностью 10 МВт компании China Southern Power Grid в китайском регионе Гуанси-Чжуан.

Любая технология, претендующая на то, чтобы конкурировать с литий-ионными аккумуляторами (ЛИА), сталкивается с проблемой стремительного снижения стоимости этой уже повсеместно распространённой технологии. В то время как ЛИА продолжают укреплять свои позиции на рынке, натрий-ионные аккумуляторы (НИА) всё ещё ждут своего часа.

Однако новое исследование, проведённое учёными из финского Университета Лаппеенранты в сотрудничестве с Технологическим институтом Карлсруэ в Германии и Университетом Алькалы в Испании, показало, что, хотя SIB-клетки ещё не получили широкого распространения на рынке, их стоимость уже приближается к стоимости LIB-клеток.

«Натрий-ионные аккумуляторы (НИА) пока не получили широкого распространения в электромобилях, поскольку плотность энергии остается ограничивающим фактором. Хотя НИА уже конкурентоспособны по цене с литий-ионными аккумуляторами (ЛИА), их гравиметрическая плотность энергии все еще отстает. Этот разрыв может сократиться, когда на рынке появятся твердотельные НИА», — рассказал Доминик Кейнер, младший научный сотрудник Школы энергетических систем Лувенского католического университета.

Тем не менее в настоящее время строятся и вводятся в эксплуатацию первые коммерческие аккумуляторные накопители энергии промышленного масштаба, в том числе проекты мощностью 100 МВт·ч. «Это свидетельствует о том, что SIB-аккумуляторы находятся на пороге полномасштабного выхода на рынок. Как только будут налажены цепочки поставок и начнёт действовать эффект масштаба, ничто не будет препятствовать тому, чтобы натрий-ионные аккумуляторы полностью захватили рынок, при условии, что существующие ограничения, связанные с литий-ионными аккумуляторами, будут преодолены», — говорит он.

В то время как предыдущие оценки привели к противоречивым результатам относительно экономической конкурентоспособности СИБ и оставили неисследованным потенциальное влияние SIB на энергетическую систему в целом, новое исследование сочетает восходящее моделирование затрат, включая будущие изменения производительности на материальном уровне для SIB, с моделью глобальной энергетической системы на период до 2050 года.

Результаты показывают, что с учётом последних изменений в стоимости и кривых обучения аккумуляторы больше не являются критически важным с точки зрения затрат компонентом энергетической системы. К 2050 году прогнозируемые капитальные затраты на аккумуляторные системы промышленного масштаба составят 28,5–51,9 евро/кВт·ч. При сегодняшнем паритете затрат в среднесрочной перспективе SIB потенциально превосходят LIB и менее подвержены резким скачкам цен и дефициту поставок.

Будучи так называемой технологией «подключи и работай», натрий-ионные аккумуляторы (НИА) могут производиться на существующих линиях по выпуску литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) с минимальными изменениями. В результате опасения по поводу дефицита или резкого роста цен в значительной степени развеиваются, поскольку любое нарушение поставок ЛИА может просто привести к переходу на НИА, отмечают исследователи.

Кроме того, исследование показало, что снижение стоимости аккумуляторов в первую очередь приводит к увеличению их ёмкости, а не к дополнительному развёртыванию солнечных фотоэлектрических систем. В целом структура энергосистемы остаётся практически неизменной, с одинаковой долей солнечных фотоэлектрических систем, хотя более высокая ёмкость аккумуляторов позволяет активнее использовать процессы преобразования энергии в X при повышенной нагрузке. В этом контексте электрохимическое хранение энергии не является сдерживающим фактором для глобального энергетического перехода. Таким образом, согласно результатам исследования, к 2050 году спрос на стационарные аккумуляторы может достичь рекордного уровня — от 67,9 до 106,5 ТВт·ч, что превышает оценки, полученные в ходе предыдущих анализов энергосистем с оптимизацией затрат.

«Подводя итог, можно сказать, что с точки зрения стоимости и производительности твердотельные накопители уже достигли зрелости и в некоторых аспектах, таких как диапазон рабочих температур, могут даже превосходить литий-ионные аккумуляторы. Плотность энергии остается последним препятствием, но паритет по стоимости уже достигнут. Превосходство над литий-ионными аккумуляторами в масштабе зависит в первую очередь от создания надежных маршрутов поставок, а это вопрос времени и инвестиций», — говорит Кейнер.

По прогнозам, к 2050 году удельная стоимость хранения (LCOS) для натрий-ионных аккумуляторов с высокой скоростью саморазряда будет ниже, чем для литий-ионных аккумуляторов с низкой скоростью саморазряда. При этом оба варианта будут превосходить литературные справочные значения, а сценарии с более низкой стоимостью также будут характеризоваться более высоким соотношением энергии и мощности при сохранении большого количества циклов.

«Если говорить о 2050 годе, то, по нашим оценкам, удельная стоимость хранения (LCOS) будет варьироваться от 11,2–13,6 €/МВт·ч в сценарии MIN-Sh (только SIB с высокой скоростью обучения) до 15,8–22,1 €/МВт·ч в сценарии MAX-Ll (только LIB с низкой скоростью обучения). Для сравнения: в нашем эталонном сценарии LUT-LitRef из литературы указана цена 19,5–29,4 €/МВт·ч. Эти цифры включают в себя затраты на интерфейс (одинаковые для SIB и LIB), но не включают затраты на электроэнергию. Примечательно, что в сценариях с меньшими затратами также выше соотношение энергии и мощности (6–7 часов против 4–6 часов), при этом количество полных циклов во всех случаях остаётся высоким (более 300)», — говорит Кейнер.

Дальнейшие выводы обсуждаются в статье «Прогнозы стоимости натрий-ионных аккумуляторов и их влияние на переход к глобальной энергетической системе до 2050 года», опубликованной в Journal of Energy Storage.

Аккумулятор FIAMM FG 22703

Новое исследование Университета Нового Южного Уэльса показало, что около 20 % солнечных модулей на крупных фотоэлектрических станциях выходят из строя гораздо быстрее, чем ожидалось. Исследователи рекомендуют использовать комплексные стратегии, такие как применение прочных материалов, усовершенствованных конструкций и упреждающий мониторинг, чтобы разделить пути деградации и предотвратить каскадные сбои.

Группа исследователей из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) изучила феномен «длинного хвоста» в крупномасштабных фотоэлектрических установках и обнаружила, что около 20 % солнечных модулей, используемых в полевых условиях, выходят из строя гораздо быстрее, чем ожидалось.

«Длинный хвост» возникает, когда значительное количество модулей на одном и том же объекте не соответствуют ожиданиям, что создаёт существенный риск для владельцев активов. Это явление называется «длинным хвостом», потому что график, показывающий выработку энергии с течением времени, представляет собой кривую с высоким пиком и длинным нисходящим участком.

«Исследование показывает, что длинный хвост экстремальной деградации фотоэлектрических систем является неотъемлемой характеристикой фотоэлектрических парков и наблюдается во всех климатических зонах и типах проектов, а не ограничивается конкретными регионами или технологиями. Даже при анализе данных в отдельных климатических зонах, таких как жаркие пустыни, Средиземноморье, регионы с умеренным климатом, сохраняется ярко выраженный длинный хвост, что указывает на то, что экстремально низкая производительность — это не просто результат объединения данных из разных климатических зон», — рассказал автор исследования Шукла Поддар. «Тем не менее на то, насколько серьёзным будет «хвост», влияют климат и контекст проекта. В жарких, сухих или жарких и влажных регионах, как правило, наблюдаются более высокие средние темпы деградации и более выраженные «хвосты», поскольку тепловой стресс, воздействие ультрафиолета и влаги ускоряют несколько механизмов деградации одновременно».

«Исследование также показало, что наиболее серьёзная деградация часто происходит, когда несколько механизмов взаимодействуют друг с другом и усиливают друг друга. Например, разрушение подложки приводит к проникновению влаги, что, в свою очередь, ускоряет коррозию, образование горячих точек и обесцвечивание», — продолжила она. «Чтобы избежать такого взаимодействия, необходимо тщательно выбирать материалы, например, использовать прочные подложки или конструкции «стекло — стекло», совместимые герметики, модули и архитектуры, которые ограничивают электрическое несоответствие, а также строго контролировать качество производства, чтобы снизить младенческую смертность, и проводить упреждающий мониторинг и техническое обслуживание в полевых условиях. Органы по стандартизации переходят к комбинированным испытаниям на воздействие УФ-излучения, тепла и влажности, чтобы модули выдерживали реальные условия эксплуатации. На практике это означает, что производители должны не только соответствовать требованиям каждого стандарта IEC по отдельности, но и учитывать синергетические нагрузки. В совокупности эти меры направлены на разделение путей деградации, чтобы первоначальный дефект или фактор стресса не приводили к цепочке отказов, из-за которых модули попадают в «длинный хвост» деградации.

Основными факторами, способствующими образованию “длинного хвоста”, являются, среди прочего, разрушение, вызванное потенциалом (PID), разрушение, вызванное светом (LID), термоциклирование или температурный стресс, влажность и попадание влаги внутрь, механическое напряжение, вызванное ветром, снегом и градом, а также вызванное ультрафиолетовым излучением разложение полимеров в герметиках и защитных листах.

Чтобы изучить их, исследователи предприняли три основных шага. Во-первых, они проверили, не является ли длинный хвост просто статистическим артефактом, возникающим при агрегировании глобальных данных, проведя отдельный анализ для каждой климатической зоны. Во-вторых, они изучили взаимосвязь между восемью распространёнными механизмами деградации, чтобы определить, является ли их совместное возникновение определяющей характеристикой сильно повреждённых модулей. Наконец, они рассмотрели временную динамику длинного хвоста, проанализировав как возрастное распределение по всему набору данных, так и долгосрочные данные по отдельным системам, чтобы понять, как со временем изнашиваются модули.

Анализ показал, что «длинный хвост», наблюдаемый в полевых условиях, отражает сочетание трёх факторов: преждевременные отказы из-за изначальных дефектов, снижение производительности из-за взаимодействующих механизмов деградации и длительный износ из-за скрытых дефектов. По словам исследователей, такой многофакторный подход объясняет, почему реальные распределения деградации «искажены».

«Длинный хвост» появляется на графиках, показывающих скорость деградации панелей в год. Это означает, что до 20 % всех образцов работают в 1,5 раза хуже, чем в среднем, — заявили они. — Другими словами, значительное количество панелей не деградирует с постоянной скоростью в течение длительного времени, как можно было бы ожидать, а вместо этого теряет энергию или неожиданно выходит из строя гораздо раньше».

Они предложили решать все проблемы, связанные с феноменом «длинного хвоста», с помощью комплексного подхода. «В контексте нашего исследования комплексный подход означает, что нужно не рассматривать отдельные виды отказов по отдельности, а проектировать, производить и эксплуатировать фотоэлектрические системы таким образом, чтобы предотвратить каскадные или взаимосвязанные механизмы деградации», — пояснил Поддар.

В качестве основных стратегий по смягчению последствий группа предложила разделить пути деградации с помощью надёжной конструкции и уменьшить взаимодействие между путями деградации за счёт усовершенствованной структуры модуля. «Будущая работа и усилия отрасли должны быть направлены на повышение исходного качества, понимание и предотвращение взаимодействия между сопутствующими путями деградации, а также на внедрение конструкций модулей, которые по своей сути более устойчивы к неизбежному возникновению несоответствий на уровне ячеек с течением времени», — заключили они.

Их выводы можно найти в исследовании «Понимание и снижение риска экстремальной деградации фотоэлектрических элементов», опубликованном в IEEE Journal of Photovoltaics.

Аккумулятор FIAMM FG 20722

Исследователь из Husqvarna разработал быстрый и понятный метод обнаружения «горячих точек» на фотоэлектрических панелях с помощью ИК-термографии и характеристик цветового пространства Lab* вместо сложных нейронных сетей. Точность метода с использованием поверхностных классификаторов достигает 95,2 %. Эта лёгкая система работает в режиме реального времени на дронах или периферийных устройствах и может ежегодно экономить 17 620 кВт⋅ч и 8,9 тонны CO₂ за счёт более эффективного обнаружения неисправностей в солнечных панелях.

Сегментация патчей

Исследователь из Husqvarna Group, шведского производителя электроинструментов для работы на открытом воздухе, разработал новую, лёгкую и понятную систему для обнаружения неисправностей фотоэлектрических систем в режиме реального времени.

Этот метод использует инфракрасную (ИК) термографию и, вместо того чтобы полагаться на общие дескрипторы характеристик изображения, основанные на многомерной текстуре, применяет анализ в едином цветовом пространстве Lab*. Lab* широко используется в полиграфии, фотографии, дизайне, производстве и колористике, поскольку он не зависит от устройства и воспринимается одинаково всеми. Разделение яркости (L) и цветности (a и b) позволяет лучше выявлять дефекты на поверхности.

«В этой работе представлен новый, ориентированный на применение подход к обнаружению нескольких горячих точек, который отличается от преобладающих тенденций в области фотоэлектрической термографии, — рассказал исследователь Вакас Ахмед в интервью журналу PV. — Вместо того чтобы полагаться на свёрточные нейронные сети или многомерные дескрипторы текстур, я предлагаю конвейер извлечения признаков на основе однородного с точки зрения восприятия цветового пространства Lab*, который создаёт компактный вектор из 80 статистических дескрипторов для каждого изображения».

«В новой конструкции приоритет отдается интерпретируемости, вычислительной эффективности и устойчивости к изменениям освещения и окружающей среды, что делает ее подходящей для использования с дронами, портативными устройствами и встроенными периферийными системами, — пояснил Ахмед. — Было удивительно наблюдать, как новая технология обеспечивает высокую точность определения горячих точек, сравнимую с гораздо более сложными моделями, при этом сохраняя устойчивость к изменениям освещения и условиям съемки».

Новый метод начинается со съёмки инфракрасных термограмм работающих фотоэлектрических модулей с разрешением 640×512 пикселей и преобразования их из исходных каналов в цветовое пространство L*, a*, b*. Затем каждое изображение делится на 16 участков размером 64×64 пикселя для локального обнаружения неисправностей.

Затем система извлекает две статистические величины из канала L* (среднее значение и стандартное отклонение) и три величины из канала b* (среднее значение, стандартное отклонение и энтропию). В целом каждое изображение содержит 80 признаков, по пять признаков извлекаются из каждого из 16 сегментов. Соответственно, для извлечения признаков можно обучить простые классификаторы.

Чтобы продемонстрировать новый метод, Ахмед собрал ИК-данные с фотоэлектрической системы мощностью 44,24 кВт, расположенной на крыше здания в Лахоре, Пакистан. Система состояла из 376 фотоэлектрических модулей мощностью 240 Вт каждый, объединённых в восемь цепочек по 22 модуля в каждой, что в сумме давало 5,28 кВт на цепочку.

Тепловизионная съёмка проводилась при температуре окружающей среды от 32 до 40 °C, скорости ветра 6,9 м/с и солнечной радиации не менее 700 Вт/м2. Затем исследователь классифицировал 309 инфракрасных термограмм как «исправные», «с горячими точками» или «неисправные».

Затем набор данных был случайным образом разделён на 80 % для обучения (246 изображений) и 20 % для тестирования (63 изображения) с равным представлением подтипов горячих точек. Затем данные были переданы набору простых классификаторов, а именно: SVM, KNN, дереву решений, наивному байесовскому классификатору и ансамблю. Было установлено, что точность теста для SVM составляет 95,2 %, для KNN — 93,7 %, а для ансамбля — 90,5 %. Наивный байесовский классификатор показал точность 84,1 %, а дерево решений — 81,0 %.

«Метод демонстрирует задержку обучения на периферийных платформах менее 6 секунд и обеспечивает измеримые преимущества на системном уровне, позволяя экономить до 17 620 кВт·ч в год и сокращать выбросы CO₂ на 8,9 т, тем самым связывая новизну алгоритмов с эксплуатационными характеристиками и воздействием на окружающую среду», — заключил Ахмед. «Моя следующая работа вместе с моим коллегой Манахилом Зульфикаром будет посвящена шуму в метках и неправильным аннотациям в наборах данных для фотоэлектрических систем, предназначенных для применения ИИ. Мы изучим методы обнаружения и исправления неправильно размеченных примеров, выделения перекрывающихся подклассов «горячих точек», а также сочетания кросс-модальных проверок согласованности, оценки неопределённости и активной перемаркировки для повышения надёжности модели.

Новый метод был представлен в статье «Термический и хроматический анализ для масштабируемого обнаружения фотоэлектрических горячих точек», опубликованной в журнале Solar Energy. Ахмед работает в шведской Husqvarna Group, Университете Йёнчёпинга и британском Имперском колледже Лондона.

Аккумулятор FIAMM 12 FGHL 34

Благодаря плавучей солнечной электростанции мощностью 2 МВт и аккумуляторной системе хранения энергии мощностью 3 МВт курортный комплекс Soneva Secret позволит экономить от 900 000 до 1 000 000 литров дизельного топлива в год, что приведёт к сокращению выбросов CO2 более чем на 2000 тонн.

Для выработки электроэнергии на островах обычно используются дизельные генераторные установки. Из-за нехватки земли и площадей на крышах переход на возобновляемые источники энергии и их масштабирование затруднены, что может ограничивать экономическое развитие островов.

На Мальдивах группа компаний Soneva уже более трёх лет сотрудничает с Canopy Power в рамках проектов по обеспечению устойчивой энергоснабжения своих курортов Soneva Fushi и Soneva Jani. Компания Canopy Power спроектировала и построила микросети на солнечных батареях, которые в настоящее время обеспечивают примерно 40–45 % потребностей в электроэнергии курортов Fushi и Jani.

Суджай Малве, соучредитель и генеральный директор Canopy Power, говорит, что в случае с Soneva Secret застройщик курорта хотел пойти дальше и добиться 75–80-процентного использования возобновляемых источников энергии. «Помните, что эти места находятся на островах Мальдивского архипелага. Единственный способ получать электроэнергию — использовать дизельные генераторы, которые сильно загрязняют окружающую среду, а топливо дорогое и проблемное с точки зрения логистики. Кроме того, Soneva хотела максимально оградить себя от колебаний цен на дизельное топливо».

Малве сказал, что самой большой проблемой было найти место для установки солнечных панелей. Из-за особенностей конструкции крыш курортных вилл и ограниченного пространства «единственный способ сделать что-то значимое — установить панели над поверхностью воды». Изучив различные варианты установки солнечных панелей мощностью 2 МВт, компания Canopy Power выбрала плавающую солнечную технологию Ocean Sun на основе мембран в сочетании с аккумуляторной системой хранения энергии мощностью 3 МВтч от Huawei. «Эстетика очень важна для курортов. Установки возобновляемой энергетики должны выглядеть красиво. И если вы посмотрите на фотографии технологий Ocean Sun, то увидите, что они просто великолепны. Они становятся частью этой среды», — сказал Малве.

Генеральный директор Ocean Sun Кристиан Торволд заявил, что запатентованная компанией плавучая конструкция основана на более чем 50-летнем опыте разведения норвежского лосося. «Вместо того чтобы пытаться установить наземную солнечную электростанцию на воде, мы взяли морскую технологию и применили к ней солнечную энергию», — сказал Торволд. Компания Ocean Sun получила первый сертификат типа для плавучей солнечной конструкции от Bureau Veritas Marine & Offshore. По словам Торволда, конструкция колец диаметром 70 метров прочная и способна выдерживать большие волны и ураганные ветры, поскольку модули плотно прилегают к мембране.

Поскольку модули лежат на мембране плашмя, они охлаждаются непосредственно водой под мембраной. Торволд сказал: «В таких местах, как Мальдивы, эффективность может увеличиться до 10 % за счёт охлаждения ячеек». Плоская структура помогает системе сливаться с океаном, повышая эстетическую ценность, которую Малве назвал важным фактором для проекта Soneva Secret. По словам Торволда, «с пляжа её не очень хорошо видно. Это гибкая конструкция, которая движется вместе с океаном.

Малве сказал, что система Soneva Secret позволяет курорту отключать генераторные установки на 16–18 часов в сутки. «Это позволит сэкономить от 900 000 до 1 000 000 литров дизельного топлива в год, что приведёт к сокращению выбросов CO2 на 2000 с лишним тонн». Платформа удалённого мониторинга Canopy Power под названием Hornbill помогает снизить затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание. Малве добавил, что срок окупаемости Soneva Secret «составит менее пяти лет, а сама система рассчитана на два десятилетия. Интеллектуальные инверторы Huawei и аккумуляторы нового поколения, установленные в Soneva Secret, обеспечивают высокую эксплуатационную готовность и надёжное бесперебойное электроснабжение. Эта система работает автономно с минимальным вмешательством человека».

«Это решение применимо не только для элитных курортов, — подчеркнул Торволд. — Это доступная энергия по сравнению с дизельным топливом, и она может обеспечить электричеством острова, на которых в настоящее время нет промышленности или инфраструктуры. Поэтому я рассматриваю это как фактор, способствующий экономическому росту, создающий возможности для бизнеса благодаря стабильной и недорогой энергии и улучшающий жизнь островных сообществ по всему миру».

Аккумулятор FIAMM FG 20721

Исследователи из Испании обнаружили, что полупрозрачные фотоэлектрические системы рентабельны только при прозрачности до 50 %, так как более высокая прозрачность резко снижает эффективность и увеличивает стоимость системы. Их анализ показывает, что снижение удельной мощности, а не баланс системы или финансовые факторы, является основной причиной повышения стоимости электроэнергии, даже в регионах с высокой интенсивностью излучения.

Группа учёных из Университета Хаэна в Испании провела технико-экономический анализ, чтобы оценить конкурентоспособность по стоимости полупрозрачных фотоэлектрических (STPV) технологий, и пришла к выводу, что их коммерческое применение возможно, если уровень прозрачности не превышает 50%.

«В отличие от большинства предыдущих исследований, в этом анализе экономика STPV намеренно отделена от доходов сельского хозяйства или строительства, — рассказал главный автор исследования Жоао Габриэль Бесса. — Это позволяет выделить внутренние показатели эффективности самой фотоэлектрической системы, что делает результаты применимыми к агрофотовольтаике, BIPV и новым гибридным приложениям».

«В статье представлена система оценки затрат, которая напрямую связывает прозрачность с затратами на модули, структурными затратами и капитальными затратами на систему. При этом используются справочные значения, полученные в ходе реализации реальных проектов по фотоэлектрическим системам в Испании, а не идеализированные предположения, — продолжил он. — Результаты объясняют, почему многие концепции STPV выглядят привлекательно на бумаге, но не оправдывают себя с коммерческой точки зрения, а также показывают, какие целевые инструменты политики могут реально помочь, не создавая ложных ожиданий».

В исследовании «Оценка экономической конкурентоспособности полупрозрачных фотоэлектрических систем», опубликованном в Renewable Energy, исследователи объяснили, что стоимость модулей STPV тесно связана с уровнем прозрачности, поскольку выходная мощность на единицу площади снижается с увеличением прозрачности. Это происходит потому, что уменьшение площади элемента снижает выработку энергии без соответствующего снижения затрат на материалы, не относящиеся к элементам.

Они также подчеркнули, что по мере повышения прозрачности в системах STPV увеличиваются затраты на балансировку системы (BOS), поскольку стоимость монтажных конструкций и кабелей постоянного тока зависит от физической площади фотоэлектрического генератора. В то же время стоимость инверторов, кабелей переменного тока, трансформаторов и других электрических компонентов практически не зависит от уровня прозрачности.

Технико-экономический анализ был проведён на основе бизнес-кейса, представляющего собой наземную систему STPV мощностью 1 МВт, работающую в Испании. Чтобы оценить влияние ключевых финансовых и технических параметров на удельную стоимость электроэнергии (LCOE), исследователи провели анализ чувствительности.

Обе оценки подтвердили, что стоимость системы резко возрастает с повышением прозрачности. Например, стоимость установки непрозрачной системы с нулевым уровнем прозрачности составит 0,628 евро (735 долларов США) за Вт. Однако при более высоком уровне прозрачности эффективность модулей начинает снижаться, и для выработки 1 МВт требуется большая площадь фотоэлектрических элементов.

При прозрачности 50 % эффективность снижается до 10 %, что приводит к удвоению необходимой площади и увеличению общей стоимости системы до 0,904 евро/Вт. При прозрачности 90 % эффективность снижается до 2 %, что требует пятикратного увеличения площади и повышает стоимость системы до 3,110 евро/Вт — почти в пять раз выше, чем у непрозрачной системы.

«Исследование показывает, что полупрозрачные фотоэлектрические системы остаются конкурентоспособными по цене только при умеренном уровне прозрачности. При прозрачности выше 45–50 % стоимость электроэнергии резко возрастает и превышает типичные рыночные цены на электроэнергию даже в регионах с высокой интенсивностью солнечного излучения, таких как юг Испании, — подчеркнула Бесса. — По мере увеличения прозрачности удельная мощность снижается быстрее, чем стоимость модулей, поскольку в структуре затрат преобладают компоненты, не относящиеся к фотоэлементам, такие как стекло, герметизация, каркас и логистика. Это приводит к значительному увеличению стоимости модулей в евро за ватт, даже при меньшем использовании кремния».

«Анализ чувствительности подтверждает, что годовая удельная выработка, выраженная в кВт·ч/кВт, является наиболее значимым параметром, влияющим на себестоимость электроэнергии, и превосходит по значимости капитальные затраты и влияние финансирования», — заключила Бесса. «С практической точки зрения оптимизация компоновки, ориентации и улавливания солнечного излучения важнее, чем снижение предельных затрат. Места с высокой интенсивностью солнечного излучения отсрочивают момент, когда солнечная тепловая энергия становится неконкурентоспособной, но не устраняют эту проблему. Прозрачность остается основным фактором во всех сценариях. Политика может помочь, но она не отменяет фундаментальных физических законов».

Аккумулятор FIAMM 12FGH23

Новая двухэлектронная бромидная химия резко снижает уровень коррозии и повышает производительность, открывая более широкие возможности для использования цинк-бромидных проточных батарей в масштабах энергосистемы.

Исследователи из Даляньского института химической физики (DICP) Китайской академии наук разработали новый химический состав проточных аккумуляторов на основе брома, который устраняет одно из самых давних препятствий в развитии этой технологии: сильную коррозию, вызванную свободным бромом во время зарядки. Команда сообщает, что этот подход одновременно продлевает срок службы и повышает плотность энергии, потенциально улучшая коммерческие перспективы проточных аккумуляторов на основе цинка и брома (Zn/Br) для длительного хранения энергии.

Проточные бромисто-литиевые аккумуляторы привлекательны для использования в энергосетях, поскольку бром широко распространён, хорошо растворяется и обладает высоким окислительно-восстановительным потенциалом. Однако в обычных системах в ходе реакции заряда бромид (Br⁻) превращается в элементарный бром (Br₂). Накопление Br₂ приводит к агрессивной коррозии электродов, токосъёмников и мембран, что обычно ограничивает срок службы несколькими сотнями циклов и вынуждает использовать дорогостоящие, устойчивые к коррозии материалы, такие как фторированные мембраны и титановые компоненты.

Под руководством исследователя Ли Сяньфэна команда DICP разработала двухэлектронный окислительно-восстановительный механизм с участием брома, который позволяет избежать накопления свободного брома. Благодаря добавлению в электролит поглотителей брома на основе аминов с электроноакцепторными группами бром, образующийся во время зарядки, быстро превращается в стабильные бромированные амины. Это позволяет перейти от традиционной одноэлектронной пары Br⁻/Br₂ к двухэлектронному процессу Br⁻/Br⁺.

По данным DICP, концентрация свободного Br₂ в электролите снижается с нескольких сотен миллимолей в обычных системах до примерно 7 мМ, что эффективно предотвращает коррозию. Двухэлектронный перенос также почти удваивает теоретическую плотность энергии бромового католита.

Исследователи подтвердили работоспособность концепции с использованием недорогих нефторированных ионообменных мембран SPEEK, продемонстрировав стабильную работу без заметной коррозии мембран, электродов или токосъёмников. В демонстрационной системе мощностью 5 кВт батарея работала при плотности тока 40 мА/см² более 700 циклов, обеспечивая энергоэффективность выше 78 % — уровень, который обычно считается подходящим для коммерческого использования проточных батарей.

Работа под названием «Проточные батареи Zn/Br без коррозии на уровне сетки, работающие за счёт реакции многоэлектронного переноса» была опубликована в журнале Nature Energy. По словам представителей DICP, результаты показывают, что недорогие материалы могут заменить устойчивые к коррозии компоненты, что потенциально может снизить стоимость системы более чем на 30%.

Благодаря более длительному сроку службы, более высокой плотности энергии и более низкой стоимости материалов новая химическая формула может повысить конкурентоспособность проточных батарей Zn/Br по сравнению с литий-ионными системами в таких областях применения, как интеграция возобновляемых источников энергии, балансировка энергосистемы и микросети. По словам команды, следующим шагом станет масштабирование технологии для реализации пилотных проектов мощностью в мегаватты.

Цинк-бромидные проточные батареи накапливают энергию в циркулирующих водных электролитах, содержащих соединения цинка и брома. Во время зарядки на отрицательном электроде образуются цинковые пластины, а на положительном — соединения на основе брома. Эта технология ценится за свою безопасность, способность к глубокому разряду и пригодность для хранения в течение 4–12 часов, но исторически она была ограничена из-за коррозии, вызванной бромом. Команда DICP утверждает, что в значительной степени решила эту проблему.