Co je to Utility Scale Solar?

Solární projekty v užitkovém měřítku mají velikost od několika megawattů (MW) do několika stovek MW. Typicky 1 MW výrobní kapacity stačí k napájení asi 200-300 amerických domácností. Projekty ve veřejném měřítku často přesahují 10 MW a mnohé mohou dosáhnout 100 MW nebo více.

Co je solární energie v užitkovém měřítku?

Solární energie v užitkovém měřítku se týká velkých solárních elektráren, které vyrábějí elektřinu primárně pro rozvodnou síť, slouží veřejným službám a komerčním subjektům spíše než jednotlivým domácnostem. Tyto solární farmy jsou navrženy tak, aby produkovaly značné množství elektřiny – často v rozsahu desítek až stovek megawattů – prostřednictvím solárních fotovoltaických (PV) panelů nebo technologií koncentrované solární energie (CSP). Vyrobená elektřina je pak přenášena elektrickým vedením do širší elektrické sítě a dodává energii do měst, obcí nebo dokonce celých regionů.

Klíčové vlastnosti solární energie v užitkovém měřítku:

1. Velká velikost: Tato solární zařízení zabírají velké pozemky, často ve venkovských nebo pouštních oblastech, kde mohou maximalizovat zachycení sluneční energie.

2. Integrace mřížky: Vyrobená elektřina je dodávána přímo do sítě, což podporuje energetické společnosti při uspokojování poptávky spotřebitelů po elektřině.

3. Vysoká účinnost: Solární projekty v užitkovém měřítku jsou navrženy tak, aby byly vysoce účinné, často využívající pokročilé technologie jako sledovací systémy které upravují úhel solárních panelů tak, aby sledovaly slunce pro optimální produkci energie.

4. Úspory z rozsahu: Vzhledem k velikosti a objemu vyrobené energie, užitkové solární farmy těžit z nižších nákladů na jednotku elektřiny ve srovnání s menšími solárními instalacemi v obytném měřítku.

Typy solární energie v užitkovém měřítku

Používají se především dva typy technologií solární energie v užitkovém měřítku projekty: Fotovoltaika (FV) si Koncentrovaná solární energie (CSP).

Fotovoltaická (PV) solární energie

Fotovoltaická solární energie je nejrozšířenější technologií pro výrobu solární energie v užitkovém měřítku. Funguje to podle přeměnu slunečního světla přímo na elektřinu použití polovodičových materiálů v solárních panelech.

Jak to funguje:

• Solární panely: Ty se skládají z jednotlivých solárních článků, obvykle složených z křemíku, které při vystavení slunečnímu záření generují stejnosměrný proud (DC).
• Invertory: Protože většina síťových systémů používá střídavý proud (AC), používají se střídače k ​​přeměně stejnosměrné elektřiny vyrobené panely na střídavou elektřinu.
• Připojení k síti: Střídavá elektřina je dodávána do sítě, aby byla distribuována spotřebitelům.

Klíčové vlastnosti:

• Modulární: FV systémy jsou vysoce škálovatelné, takže jsou vhodné pro rozsáhlé instalace. Tisíce panelů lze propojit a vytvořit tak masivní solární farmu.
• Účinnost: Současné FV systémy mohou dosáhnout účinnost 15-22%, přičemž pokračující výzkum posouvá toto číslo ještě výš.
• jednoduchá instalace: Na rozdíl od systémů CSP nevyžadují fotovoltaické systémy složitou infrastrukturu, jako jsou zrcadla nebo sledovače, což usnadňuje jejich nasazení ve velkém měřítku.

Výhody:

• Škálovatelné: Lze nasadit v různých velikostech, od malá střešní pole na velké solární farmy.
• Cenově výhodné: Během posledního desetiletí, cena fotovoltaických panelů se dramaticky snížila, což z nich dělá ekonomicky životaschopnou možnost pro výrobu ve velkém měřítku.
• Spolehlivý: FV systémy jsou robustní a nenáročné na údržbu, s dlouhou provozní životností (obvykle 25 let a více).

Koncentrovaná solární energie (CSP)

CSP používá zrcadla nebo čočky ke koncentraci slunečního světla na malý, vysoce účinný přijímač, aby vytvářel teplo. Toto teplo se pak používá k výrobě elektřiny, obvykle prostřednictvím parní turbíny nebo jiného generátoru poháněného teplem.

Typy CSP technologií:

• Parabolický žlab: Zakřivená zrcadla koncentrují sluneční světlo do přijímací trubice naplněné tekutinou pohlcující teplo. Tato kapalina se zahřívá na vysoké teploty a používá se k výrobě páry pro výrobu energie.
• Solární věž (centrální přijímač): Pole zrcadel (heliostatů) soustředí sluneční světlo na centrální věž, kde se zahřívá materiál pohlcující teplo, jako je roztavená sůl, aby se vytvořila pára.
• Miska Stirling: Parabolické zrcadlo soustředí sluneční světlo na přijímač, který pak používá Stirlingovy motory k výrobě elektřiny. Tato metoda se obvykle používá pro menší projekty, ale má potenciál pro škálovatelnost.

Jak to funguje:

• Absorpce tepla: Zrcadla nebo čočky zaměřují sluneční světlo na přijímač, který absorbuje koncentrované teplo.
• Skladování tepelné energie: Mnoho systémů CSP používá roztavenou sůl nebo jiné materiály akumulující teplo, které dokážou uchovat energii hodiny po západu slunce a poskytují spolehlivou energii, i když slunce nesvítí.
• Power Generation: Teplo se využívá k výrobě páry, která pohání turbínu na výrobu elektřiny.

Klíčové vlastnosti:

• Tepelné skladování: Jednou z hlavních výhod CSP je jeho schopnost akumulovat tepelnou energii, který lze použít k výrobě elektřiny během období bez slunečního záření, což pomáhá vyhladit přerušování.
• Vyšší účinnost: Systémy CSP mohou za optimálních podmínek dosahovat vyšší účinnosti než fotovoltaické systémy, zejména v kombinaci s řešeními akumulace tepla.
• Nasazení ve velkém měřítku: CSP vyžaduje pro instalaci rozsáhlé plochy půdy a je nejvhodnější pro oblasti s vysokým přímým slunečním zářením (jako jsou pouště).

Výhody:

• Přenosný výkon: Díky schopnosti akumulovat teplo mohou elektrárny CSP vyrábět elektřinu na vyžádání, a to i během zatažených období nebo v noci.
• Vysoká účinnost: CSP může být účinnější než tradiční FV, zejména v oblastech se silným slunečním zářením a vysokým slunečním zářením.
• Dlouhodobé skladování: Systémy CSP mohou integrovat technologie pro skladování energie (jako je roztavená sůl), aby poskytovaly energii, když není k dispozici solární energie.

Srovnání PV a CSP:

Smlouvy o nákupu elektřiny v solárních projektech v užitkovém měřítku

Smlouvy o nákupu energie (PPA) jsou zásadními smlouvami v solárním sektoru ve veřejném měřítku. Tyto dohody usnadňují prodej elektřiny vyrobené solárními projekty energetickým společnostem nebo velkým spotřebitelům. PPA v podstatě nastiňuje podmínky, za kterých se energie prodává, a poskytuje finanční jistotu jak pro vývojáře solárních projektů, tak pro kupující.

Vztah mezi solárními systémy v užitkovém měřítku a PPA

Solární projekty v užitkovém měřítku často vyžadují značné kapitálové investice. Vývojáři spoléhají na PPA, aby zajistili financování, protože tyto smlouvy zaručují stálý tok příjmů po určitou dobu, obvykle v rozmezí 10 až 25 let. Zde je návod, jak fungují:

1. Garantovaná cena: DDD obvykle stanovují pevnou cenu za kilowatthodinu (kWh) vyrobené energie. Tato cena může být pro kupující atraktivní, zejména pokud je nižší než běžné tržní sazby.

2. Dlouhodobá stabilita: Pro vývojáře snižuje zavedení PPA finanční riziko. Investoři spíše podpoří projekty se zavedenými smlouvami s vědomím, že pro vyrobenou elektřinu existuje kupec.

3. Spolehlivost sítě: DDD pomáhají integrovat obnovitelnou energii do sítě tím, že zajišťují dostupnost solární energie během doby špičkové poptávky, čímž se zvyšuje spolehlivost sítě.

Typy smluv o nákupu elektřiny

V solárním sektoru se používá několik typů PPA, z nichž každý vyhovuje jiným potřebám a okolnostem:

1. Fyzické PPA: Tyto dohody zahrnují skutečnou dodávku elektřiny ze solárního projektu kupujícímu. Vyrobená energie je dodávána do sítě a kupující obdrží kredit za spotřebovanou energii. Fyzické smlouvy o prodeji jsou běžné u společností poskytujících veřejné služby.

2. Virtuální nebo finanční PPA: Na rozdíl od fyzických DDD nezahrnují finanční DDD skutečnou dodávku elektřiny. Místo toho se jedná o finanční smlouvy, kde se kupující zavazuje zaplatit pevnou cenu za vyrobenou energii. Tento typ PPA je často používán korporacemi, které chtějí kompenzovat svou uhlíkovou stopu bez přímého získávání energie.

3. PPA s rukávy: Tyto dohody zahrnují třetí stranu, obvykle společnost, která „ukládá“ energii ze solárního projektu kupujícímu. Energetická společnost řídí dodávku elektřiny, zatímco kupující udržuje finanční vztah se solárním developerem.

4. Maloobchodní PPA: Jedná se o dohody uzavřené přímo mezi solárním vývojářem a podnikem nebo organizací, které jim umožňují nakupovat solární energii za předem stanovenou cenu. Maloobchodní smlouvy o prodeji jsou často atraktivní pro společnosti, které chtějí zlepšit své oprávnění k udržitelnosti.

Náklady na solární energii v užitkovém měřítku

Podle amerického ministerstva Aktualizace trhu solárních technologií společnosti EnergyPrůměrné náklady na instalaci solárních projektů ve veřejném měřítku se dramaticky snížily. Od roku 2021 byly náklady na solární instalace v užitkovém měřítku přibližně 3,500 90 USD na instalovaný megawatt (MW). To představuje téměř 2009% snížení od roku XNUMX, díky čemuž je solární energie jedním z nákladově nejefektivnějších zdrojů výroby elektřiny.

Prominentní solární společnosti v užitkovém měřítku v USA

Trh se solární energií ve Spojených státech rychle rostl, přičemž početné společnosti vedly k vývoji velkých solárních projektů. Od roku 2023 existuje více než 100 společností zabývajících se solární energií v užitkovém měřítku, od velkých nadnárodních korporací po specializované vývojáře. Zde je pohled na některé z nejreprezentativnějších hráčů v oboru:

1. Energetické zdroje NextEra

NextEra Energy je jednou z největších společností v oblasti obnovitelné energie na světě se značným portfoliem solární energie v užitkovém měřítku. Provozují řadu solárních farem po celých USA a významně investovali do solární technologie.

2. První solární

First Solar je přední výrobce a vývojář solárních panelů a solárních projektů v užitkovém měřítku. Zaměřují se na tenkovrstvou technologii, která nabízí jedinečné výhody v efektivitě a výrobě.

3.SunPower

Společnost SunPower je známá svými vysoce účinnými solárními panely a má rostoucí zastoupení na trhu se solárními energiemi. Poskytují komplexní řešení, od vývoje projektu až po financování.

4. Zelená energie Enel

Enel Green Power je globálním lídrem v oblasti obnovitelné energie a provozuje několik solárních projektů v užitkovém měřítku po celých USA. Klade důraz na udržitelnost a inovaci ve vývoji solární energie.

5.Kanadské solární zařízení

Přestože sídlí v Kanadě, je Canadian Solar významným hráčem na americkém trhu se solárními energiemi. Vyvíjejí velké solární farmy a dodávají solární moduly do různých projektů.

6. Energie nadvlády

Dominion Energy je známá především pro své energetické služby, ale expandovala do obnovitelných zdrojů energie, včetně několika rozsáhlých solárních projektů po celém jihovýchodě USA.

7. Cypress Creek obnovitelné zdroje

Cypress Creek se specializuje na vývoj, financování a provozování solárních projektů v užitkovém měřítku. Silně se zaměřují na rozšíření přístupu k solární energii v různých státech.

Výhody solární energie v užitkovém měřítku

Efektivita nákladů

Jednou z nejvýznamnějších výhod solární energie v užitkovém měřítku je její hospodárnost. Jak již bylo zmíněno dříve, Levelized Cost of Energy (LCOE) pro solární energii v užitkovém měřítku se podstatně snížila, takže je konkurenceschopná tradičním fosilním palivům. Tyto nižší náklady se promítají do nižších cen elektřiny pro spotřebitele a podniky, což představuje životaschopnou alternativu k dražším zdrojům energie.

Škálovatelnost

Solární projekty v užitkovém měřítku mohou být vyvinuty tak, aby vyhovovaly různým energetickým potřebám. Tyto projekty se mohou pohybovat od několika megawattů do stovek megawattů, což umožňuje značnou kapacitu výroby energie. Tato škálovatelnost usnadňuje přizpůsobení rostoucí energetické náročnosti a lze ji implementovat ve fázích, aby se náklady rozložily v čase.

Výhody pro životní prostředí

Užitková solární energie výrazně snižuje emise skleníkových plynů ve srovnání s elektrárnami na fosilní paliva. Produkcí čisté energie tyto projekty pomáhají v boji proti změně klimatu a přispívají k čistšímu vzduchu a vodě. Solární energie má navíc mnohem menší ekologickou stopu, zejména ve srovnání s těžbou uhlí nebo zemního plynu.

Vytváření pracovních míst

Růst solárních projektů v užitkovém měřítku přispívá k vytváření pracovních míst v různých odvětvích, včetně výroby, instalace a údržby. Podle National Solar Jobs Census Solar Foundation je solární průmysl významným zdrojem růstu zaměstnanosti, poskytuje tisíce pracovních míst a podporuje místní ekonomiky.

Energetická nezávislost

Investice do solární energie mohou zvýšit energetickou nezávislost komunit i zemí. Využitím domácích solárních zdrojů mohou státy snížit svou závislost na dovážených fosilních palivech, a tím zvýšit energetickou bezpečnost a stabilitu.

Stabilita a spolehlivost sítě

Solární projekty v užitkovém měřítku přispívají ke stabilitě sítě tím, že poskytují konzistentní a předvídatelný zdroj energie. Tyto projekty lze také spárovat se systémy skladování energie, což umožňuje skladování a odesílání energie v době špičky. Tato schopnost může pomoci snížit tlak na síť během období vysoké poptávky.

Dlouhodobá finanční stabilita

DDD poskytují dlouhodobou finanční stabilitu pro solární projekty v utilitárním měřítku a zajišťují pevné ceny elektřiny po delší období. Tato předvídatelnost umožňuje lepší finanční plánování pro veřejné služby i spotřebitele, čímž se snižuje vystavení se výkyvům trhu.

Proč je solární energie v užitkovém měřítku budoucností čisté energie

Díky své rozsáhlé kapacitě, různým typům projektů a ekonomickým výhodám – jako jsou smlouvy o nákupu elektřiny a snížené náklady – hraje solární energie v užitkovém měřítku zásadní roli při přechodu k čistší a zelenější budoucnosti. Již nyní transformuje výrobu energie, a to nejen ve Spojených státech, ale také po celém světě, s velkými projekty zásobujícími elektřinu miliony domácností. Přijetí této technologie nyní pomůže vytvořit budoucnost, kde bude čistá energie hojná, cenově dostupná a dostupná pro každého.