Τεχνολογικές Εξελίξεις Φωτοβολταϊκών Συστημάτων Πανεπιστήμιο Κύπρου
Περιεχόμενα Σημερινή κατάσταση στα θέματα Ενέργειας Τιμές Ηλεκτρικού Ρεύματος Προοπτική Ηλιακής Ενέργειας Εξελίξεις σε θέματα ΦΒ τεχνολογίας Δραστηριότητες σε θέματα ΦΒ τεχνολογίας στην Κύπρο
Σημερινή κατάσταση όσον αφορά την ενέργεια The earth has a fever and the fever is rising. We have began waging war on the Earth itself and it is time to make peace with this planet, Al Gore, Nobel Prize Ευρωπαϊκοί Στόχοι για το 2020 20% αύξηση στην ενεργειακή απόδοση 20% μείωση στις εκπομπές αερίων θερμοκηπίου 20% μερίδιο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας 10% Βιοκαύσιμα στις μεταφορές
Μεγάλο μειονέκτημα των ΦΒ το υψηλό κόστος
5.5 5.0 Τιμές ΦΒ Συστημάτων SolarBuzz Retail Module Price Index Dec 2001 - Jan 2012 Europe ( ) 4.5 Price per Watt Peak 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 Jan-02 Jan-03 Jan-04 Jan-05 Jan-06 Jan-07 Jan-08 Jan-09 Jan-10 Jan-11 Jan-12
electricity production costs [ /kwh] p ] Germany Cyprus South Africa Κόστος Ηλεκτρικού Ρεύματος από ΦΒ 0.30 0.25 0.20 2000 /kw p n = 20 years i = 6 % 0.15 12 ct 0.10 1500 /kw p 1000 /kw p 500 /kw p 7 ct 0.05 0.00 500 1000 1500 2000 2500 Τιμή ηλεκτρισμού από ΦΒ 7-12 cents/kwh *Source: Prof. J. H. Werner, IPV, Stuttgart annual energy yield E [kwh/(kw p a)] Οικιακός Ηλεκτρισμός > 22 cents/kwh Πιο φθηνό ηλεκτρικό ρεύμα από τα ΦΒ
Ενεργειακά Αποθέματα
Ηλιακό Δυναμικό στην Κύπρο
Εμπειρία με Ηλιακή Ενέργεια
Αποδόσεις ΦΒ κυττάρων Best Research-Cell Efficiencies
Τάσεις στις αποδόσεις ΦΒ κυττάρων 50%
PV-modules [MW] Ετήσια Παγκόσμια Αγορά ΦΒ Πλαισίων 10 5 37 GW 100 B!! 10 4 10 3 c-si factor 2000 in 30 years!!! 10 2 PV total 20 MW 10 1 10 0 a-si CdTe CIGS 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 *Source: Prof. J. H. Werner, IPV, Stuttgart year
Market Share [%] Μικρή αγορά για ΦΒ λεπτής στρώσης 100 80 Crystalline Si 60 40 20 Thin Films 0 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 *Source: Prof. J. H. Werner, IPV, Stuttgart
ΦΒ Τεχνολογίες κάτω από μελέτη Monocrystalline Silicon (Atersa) Multicrystalline Silicon (SolarWorld, Solon) Amorphous Silicon (Schott Solar, Mitsubishi) EFG and Main (Schott Solar) Saturn Cell (BP) Back Contact Cell (Sunpower) HIT (Sanyo) Cadmium Telluride (First Solar) Copper Indium Diselenide, CIS (Wurth) Tracked System Concentrator System (Concentrix Solar) Tracker and Concentrating Technologies Amorphous Silicon and other thin film Technologies Monocrystalline Technologies High Efficiency Multicrystalline Technologies Technologies Funded by the German BMU
Σύστημα Μετρήσεων
Άλλη Υποδομή
Εσωτερικός Χαρακτηρισμός
Εσωτερικός Χαρακτηρισμός (2)
AC-Energy Yield [kwh AC /kwp rated ] Ετήσια παραγωγή Ενέργειας σε Κύπρο και Γερμανία 2200 2000 1800 Stuttgart Nicosia average 1600 1400 1200 1) 1580 1194 10000 02468 0 monocrystalline BP mono-c-si Atersa mono-c-si Sanyo HIT-Si SunPower mono-c-si Schott MAIN-Si multicrystalline Schott EFG-Si Solon multi-c-si SolarWorld multi-c-si Mitsubishi a-si(1) Schott a-si(2) thin film First Solar CdTe Würth CIGS
Πρωταθλητές Ετήσιας Ενεργειακής Παραγωγής (Κύπρος, Γερμανία) Year First Second Third Fourth Nicosia 2006-2007 Suntechnics mono-c-si Würth Solar CIGS Sanyo HIT mono-c-si First Solar CdTe 2007-2008 Suntechnics mono-c-si Würth Solar CIGS Sanyo HIT mono-c-si Atersa mono-c-si 2008-2009 Suntechnics mono-c-si Atersa mono-c-si Sanyo HIT mono-c-si Würth Solar CIGS Stuttgart 2006-2007 Würth Solar CIGS Schott Solar a-si Suntechnics mono-c-si Solon multi-c-si 2007-2008 Suntechnics mono-c-si Würth Solar CIGS Schott Solar MAIN multi-c-si SolarWorld multi-c-si 2008-2009 Suntechnics mono-c-si Würth Solar CIGS Solon multi-c-si Schott Solar MAIN multi-c-si 2 1
Εποχιακή Απόδοση (Κρυσταλλικά) 100 40 100 40 DC performance ratio (%) 90 80 70 60 20 10 0 Jun-06 Sep-06 Mono-c-Si Dec-06 Mar-07 Jun-07 Sep-07 Dec-07 Mar-08 Jun-08 Sep-08 Dec-08 Mar-09 Jun-09 Atersa BP Solar Sanyo Suntechnics Ambient temperature Sep-09 Dec-09 Mar-10 Jun-10 30 20 10 0 Ambient DC performance temperature ratio ( C) (%) 90 80 70 60 20 10 0 Jun-06 Sep-06 Poly-c-Si Dec-06 Mar-07 Jun-07 Sep-07 Dec-07 Mar-08 Jun-08 Sep-08 Dec-08 Mar-09 Jun-09 Schott Solar (MAIN) Schott Solar (EFG) SolarWorld Solon Ambient temperature Sep-09 Dec-09 Mar-10 Jun-10 30 20 10 0 Ambient temperature ( C)
Εποχιακή Απόδοση (Λεπτής Στρώσης) 100 40 100 40 DC performance ratio (%) 90 80 70 60 20 10 0 Jun-06 Sep-06 Thin Film Dec-06 Mar-07 Jun-07 Sep-07 Dec-07 Mar-08 Jun-08 Sep-08 Dec-08 Mar-09 Jun-09 Sep-09 Wurth (CIGS) First Solar (CdTe) Ambient temperature Dec-09 Mar-10 Jun-10 30 20 10 0 DC Ambient performance temperature ratio ( C) (%) 90 80 70 60 20 10 0 Jun-06 Sep-06 Amorphous-Si Dec-06 Mar-07 Jun-07 Sep-07 Dec-07 Mar-08 Jun-08 Sep-08 Dec-08 Mar-09 Jun-09 Sep-09 MHI (a-si) Schott Solar (a-si(2)) Ambient temperature Dec-09 Mar-10 Jun-10 30 20 10 0 Ambient temperature ( C)
Αποδόμηση (Degradation) 100 DC performance ratio (%) 90 80 70 y = -0.1019x + 90.63 60 DC PR time series 10 Sanyo HIT mono-c-si Linear fit 0 Jun-06 Dec-06 Jun-07 Dec-07 Jun-08 Dec-08 Jun-09 Dec-09 Jun-10 G. Makrides, B. Zinsser, G. E. Georghiou, M. Schubert and J. Werner, Degradation of Different Photovoltaic Technologies Under Field Conditions, IEEE PVSC-35 Conference, Hawaii, 20-25 June 2010, pp 1-6.
Τάση Αποδόμησης για διάφορες ΦΒ Τεχνολογίες Annual performance loss rate (%/year) 1 0-1 -2-3 -4 Atersa mono-c-si SolarWorld multi-c-si Wurth CIGS First Solar CdTe MHI a-si 0 1 3 4 5 Period (years)
Νέες εξελίξεις στα θέματα υλικών για οπίσθια επιφάνεια (back sheet) 75 45 Module Temperature ( C) 70 65 60 55 10 0 10:00:00 (a) 11:00:00 12:00:00 13:00:00 ucy1-05 ucy1-06 ucy1-07 ucy1-08 ucy1-09 14:00:00 Module Temperature ( C) 40 35 30 25 10 0 10:00:00 (b) 11:00:00 12:00:00 13:00:00 ucy1-05 ucy1-06 ucy1-07 ucy1-08 ucy1-09 14:00:00
Πρόβλεψη Απόδοσης (Performance Forecasting)
Potential Induced Degradation
Δραστηριότητες Διάχυσης
Περίληψη 1. Εγκαταστάσεις ΦΒ (τέλος 2012) - 100 GW παγκόσμια, 33 GW Γερμανία, 13 MW Κύπρος - ηλεκτρικό ρεύμα από ΦΒ 12 ct/kwh στη Γερμανία - περίπου 7 ct/kwh στην Κύπρο 2. Υλικά ΦΒ - 85 με 90 % κρυσταλλικό πυρίτιο - Το πυρίτιο αναπτύσσεται συνεχώς 3. Έρευνα σε ΦΒ: ΦΒ σε μεγάλη επιφάνεια, μακροπρόθεσμη αποδόμηση, αξιοπιστία ΦΒ, νέα υλικά με καλύτερες θερμικές ιδιότητες, πρόβλεψη παραγωγής 4. Η Κύπρος βρίσκεται σε ιδανική θέση για αξιοποίηση των ΦΒ - πολλή διαθέσιμη επιφάνεια - καλύτερο ηλιακό δυναμικό και φθηνότερο ηλεκτρικό ρεύμα - καλύτερος συσχετισμός μεταξύ παραγωγής και κατανάλωσης
Συμπέρασμα Το μέλλον της ΦΒ Τεχνολογίας είναι πολύ ΦΩΤΕΙΝΟ Πρέπει να είναι μέρος του ενεργειακού μας ισοζυγίου
www.pvtechnology.ucy.ac.cy