1. Oraingoa egoera industria fotovoltaikoa (eguzki-energia)

1.1 Munduko Merkatu Fotovoltaikoaren Hazkunde Azkarra

Azken urteotan, munduko industria fotovoltaikoak hazkunde lehergarria izan du. Nazioarteko Energia Agentziaren (IEA) datuen arabera, 2023an, potentzia fotovoltaikoaren mundu mailako instalatutako potentzia berria 350 GW baino gehiagokoa izan zen, eta instalatutako potentzia metatua 1,5 TW baino gehiagokoa. Txina, Estatu Batuak, Europa eta India bezalako herrialde eta eskualdeak bihurtu dira merkatu fotovoltaikoaren eragile nagusiak.

- Txina: Munduko eguzki-energia fotovoltaikoaren merkatu handiena den heinean, Txinak 200 GW baino gehiagoko eguzki-energia fotovoltaikoaren ahalmena gehitu zuen 2023an, hau da, munduko instalatutako ahalmen berriaren % 57 baino gehiago. Gobernuaren politikaren laguntza, aurrerapen teknologikoa eta kostuen murrizketa dira Txinako eguzki-energia fotovoltaikoaren industriaren garapena bultzatzen duten faktore nagusiak.

- Europa: Errusia-Ukraina gatazkak eraginda, Europak bere energia-trantsizioa bizkortu zuen. 2023an, eguzki-energia fotovoltaikoaren instalatutako potentzia berriak 60 GW baino gehiago izan zituen, eta hazkunde nabarmena izan zuen Alemania, Espainia eta Herbehereak bezalako herrialdeetan.

- Ameriketako Estatu Batuak: Inflazioa Murrizteko Legeak (IRA) bultzatuta, AEBetako eguzki-energia fotovoltaikoaren merkatuak hazten jarraitu zuen, 2023an 40 GW inguruko instalatutako potentzia berriarekin.

- India: Indiako gobernuak energia berriztagarrien garapena indarrez sustatzen du. 2023an, eguzki-energia fotovoltaikoaren instalatutako potentzia berria 20 GW baino gehiagokoa izan zen, eta 2030erako 500 GW-ko energia berriztagarrien instalatutako potentzia lortzea da helburua.

1.2Teknologia fotovoltaikoaren etengabeko aurrerapena

Teknologia fotovoltaikoaren etengabeko berrikuntzak eguzki-energia sortzeko eraginkortasuna handitu eta kostuak murriztu ditu:

- PERC, TOPCon eta HJT bezalako eraginkortasun handiko bateria-teknologiak: PERC (Passivated Emitter and Rear Contact) zelulak nagusi izaten jarraitzen dute, baina TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) eta HJT (Heterojunction) teknologiak pixkanaka merkatu-kuota zabaltzen ari dira, bihurketa-eraginkortasun handiagoa dutelako (> % 24).

- Perovskitazko eguzki-zelulak: Hurrengo belaunaldiko teknologia fotovoltaiko gisa, perovskitazko zelulek % 33tik gorako laborategiko eraginkortasuna lortu dute eta etorkizunean komertzialki bideragarriak izatea espero da.

- Aurpegi biko moduluak eta jarraipen-euskarriak: Aurpegi biko moduluek % 10etik % 20ra handitu dezakete energia-sorkuntza, eta jarraipen-euskarriek, berriz, eguzki-argiaren intzidentzia-angelua optimizatzen dute, sistemaren eraginkortasuna are gehiago hobetuz.

1.3The Energia fotovoltaikoaren sorkuntzaren kostua jaisten jarraitzen du

Azken hamarkadan, energia fotovoltaikoaren sorkuntzaren kostua % 80 baino gehiago jaitsi da. IRENAren (Nazioarteko Energia Berriztagarrien Agentzia) arabera, 2023an energia fotovoltaikoaren elektrizitatearen kostu mailakatu globala (LCOE) kWh-ko 0,03 - 0,05 dolar amerikar ingurura jaitsi da, ikatz eta gas naturalaren bidezko energia sortzearen kostua baino txikiagoa, eta energia-iturri lehiakorrenetako bat bihurtu da.

1.4 Energia biltegiratzearen eta fotovoltaikoaren garapen koordinatua

Energia fotovoltaikoaren sorkuntzaren etengabeko izaera dela eta, energia biltegiratzeko sistemen (litiozko bateriak, sodio-ioizko bateriak, fluxuzko bateriak, etab.) erabilera bateratua joera bihurtu da. 2023an, energia fotovoltaiko eta biltegiratzeko proiektu globalen instalazio berriko ahalmena 30 GW baino gehiagokoa izan zen, eta hazkunde-tasa handia mantentzea espero da hurrengo hamarkadan.

2. The garrantzia industria fotovoltaikoaren

2.1 Klima jorratzea aldaketa eta karbono-neutralitate helburuak sustatzea

Mundu osoko herrialdeak energia-trantsizioa bizkortzen ari dira berotegi-efektuko gasen isurketak murrizteko. Eguzki-energiak, energia garbiaren osagai nagusi gisa, funtsezko zeregina du "karbono-neutralitate" helburua lortzeko. Parisko Akordioaren arabera, 2030erako, energia berriztagarrien munduko kuota % 40tik gorakoa izan behar da, eta eguzki-energia energia-iturri nagusietako bat bihurtuko da.

2.2 Energia-segurtasuna eta independentzia

Energia-iturri tradizionaletan (petrolioan eta gas naturalan, adibidez) eragin handia dute geopolitikak, eta eguzki-energiaren baliabideetan, berriz, asko banatzen da eta inportatutako energiaren mendekotasuna murriztu dezake. Adibidez, Europak Errusiako gas naturalaren eskaria murriztu du eskala handiko zentral fotovoltaikoak zabalduz, eta horrela bere energia-autonomia hobetuz.

2.3 Hazkunde ekonomikoa eta enplegua sustatzea

Industria fotovoltaikoaren kateak hainbat lotura ditu, hala nola siliziozko materialak, siliziozko obleak, bateriak, moduluak, inbertsoreak, euskarriak eta energia biltegiratzea, eta horiek milioika lanpostu sortu dituzte mundu osoan. Txinako industria fotovoltaikoaren langile zuzenak 3 milioi baino gehiago dira, eta Europako eta Estatu Batuetako industria fotovoltaikoak ere azkar hedatzen ari dira.

2.4 Landa-eremuetako elektrifikazioa eta pobreziaren arintzea

Garapen bidean dauden herrialdeetan, mikrosare fotovoltaikoek eta etxebizitzetako eguzki-sistemek elektrizitatea ematen diete urruneko eremuei eta bizilagunen bizi-baldintzak hobetzen dituzte. Adibidez, Afrikako "Etxebizitzarako Eguzki Sistemek" hamarnaka milioi pertsonari lagundu diete elektrizitaterik gabeko egoeratik ateratzen.

3.Sistema fotovoltaikoetan tentsio-igoeren aurkako babes-gailuaren (SPD) beharra

3.1 Tximista erorketa eta tentsio-igoera arriskuak sistema fotovoltaikoetan

Zentral fotovoltaikoak normalean gune irekietan instalatzen dira (basamortuetan, teilatuetan eta mendietan, adibidez), eta oso zaurgarriak dira tximista-erorketen eta gehiegizko tentsioaren eraginen aurrean. Arrisku nagusiak hauek dira:

- Tximistaren zuzeneko kolpea: Modulu fotovoltaikoetan edo euskarrietan zuzeneko kolpea, ekipoari kalteak eragiten dizkiona.

- Tximista induzitua: Tximistaren pultsu elektromagnetikoak tentsio altuak induzitzen ditu kableetan, eta horrek kalte egiten die gailu elektronikoei, hala nola inbertsoreei eta kontrolatzaileei.

- Sarearen gorabeherak: Sare aldeko funtzionamendu-gaintentsioak (adibidez, etengailuen ekintzak, zirkuitulaburreko akatsak) sistema fotovoltaikora transmititu daitezke.

3.2 Gailuaren Babeserako Gailuaren (SPD) Funtzioa

Tentsio-gainbehera babesleak dira tximisten eta gaintentsioaren aurkako babeserako ekipamendu nagusia sistema fotovoltaikoetan. Haien funtzio nagusien artean daude:

- Gaintentsio iragankorrak mugatzea: Tximistaren eraginez edo sarearen gorabeheren ondorioz sortutako tentsio altuak kontrolatzea, tarte seguru baten barruan.

- Korronte-igoerak deskargatzea: Korronte gehiegizkoak azkar lurrera bideratzea, beheko ekipoak babesteko.

- Sistemaren fidagarritasuna hobetzea: tximista-erorketen edo tentsio-igoeren ondoriozko ekipoen matxurak eta geldialdiak murriztea.

3.3 SPDren aplikazioa sistema fotovoltaikoetan

Sistema fotovoltaikoen tentsio-igoeren aurkako babesa hainbat mailatan diseinatu behar da:

- DC aldean babesa (modulu fotovoltaikoetatik inbertsoreraino):

- Instalatu II motako SPD bat katearen sarrera muturrean, tximista induzituak eta funtzionamendu-gehiegizko tentsioak saihesteko.

- Instalatu I + II motako SPD bat inbertsorearen korronte zuzeneko sarrerako muturrean, tximista zuzenaren eta eragindako tximistaren mehatxu konbinatua konpontzeko.

- Korronte alternoko aldean babesa (inbertsoretik sarera):

- Instalatu II motako SPD bat inbertsorearen irteerako muturrean sare aldeko gehiegizko tentsioaren sarrera saihesteko.

- Instalatu III motako SPD bat banaketa-armairuan, ekipamendu sentikorrei babes zehatza emateko.

3.4 Tentsio-gainjartze babesleak hautatzeko puntu nagusiak

- Tentsio mailaren egokitzapena: SPD-aren funtzionamendu-tentsio jarraitu maximoa (Uc) sistemaren tentsioa baino handiagoa izan behar da (adibidez, 1000Vdc-ko sistema fotovoltaiko batek Uc ≥ 1200V-ko SPD bat behar du).

- Korronte-ahalmena: DC aldeko SPD-aren deskarga-korronte nominala (In) ≥ 20kA izan behar da, eta deskarga-korronte maximoa (Imax) ≥ 40kA.

- Babes maila: Kanpoko instalazioak IP65 edo babes handiagoa izan behar du, ingurune gogorretarako egokia.

- Ziurtagiri-arauak: IEC 61643-31 arauarekin (fotovoltaikoetarako SPD espezifikoetarako araua) eta UL 1449 arauarekin eta nazioarteko beste ziurtagiri batzuekin bat dator.

3.5 SPD ez instalatzearen arrisku potentzialak

- Ekipamenduen kalteak: Zehaztasun handiko gailu elektronikoak, hala nola inbertsoreak eta monitorizazio-sistemak, tentsio-igoeren inpaktuen aurrean zaurgarriak dira eta konponketa-kostuak handiak dira.

- Energia sortzeko galera: Tximistak sistemaren geldialdiak eragiten ditu, energia sortzeko irabazietan eragina izanik.

- Sute arriskua: Gehiegizko tentsioak sute elektrikoak eragin ditzake, zentral elektrikoaren segurtasunerako mehatxua eginez.

4. Mundu mailako PV tentsio-babesleen merkatuaren joerak

4.1 Merkatuaren Eskariaren Hazkundea

Instalazio fotovoltaikoen ahalmenaren hazkunde azkarrarekin batera, tentsio-igoeren aurkako babesleen merkatua ere hedatu egin da aldi berean. Aurreikusten da SPD fotovoltaikoen merkatu globalaren tamaina 2.000 milioi dolar estatubatuar baino handiagoa izango dela 2025erako, % 15eko urteko hazkunde-tasa konposatuarekin (CAGR).

4.2 Berrikuntza teknologikoaren norabidea

- SPD adimenduna: Korrontearen monitorizazio eta akatsen alarma funtzioekin hornitua, eta urruneko funtzionamendua onartzen duena.

- Tentsio maila altuagoak: Tentsio balorazio altuagoak (1500V adibidez) dituzten SPD-ak nagusi bihurtu dira.

- Bizitza luzeagoa: Material sentikor berriak (zink oxido konposatuen teknologia, adibidez) erabiltzeak SPDen iraunkortasuna hobetzen du.

4.3 Politika eta Estandar Sustapena

- IEC 62305 (Tximistaren aurkako Babeserako Araua) eta IEC 61643-31 (Fotoboltaiko SPD Araua) bezalako nazioarteko arauek sistema fotovoltaikoek tentsio-igoeren aurkako babesa izan behar dutela agintzen dute.

- Txinako "Zentral Fotovoltaikoen Tximistaren Babeserako Espezifikazio Teknikoak" (GB/T 32512-2016) SPD-aren hautaketa eta instalazio baldintzak argi eta garbi zehazten ditu.

5.Ondorioa: Industria fotovoltaikoak ezin du babes-tentsio-gailurik gabe egin

Industria fotovoltaikoaren garapen azkarrak bultzada handia eman dio energia-trantsizio globaleari. Hala ere, tximista-erorketak eta tentsio-igoerak ezin dira alde batera utzi. Tentsio-igoeraren aurkako babesleek, sistema fotovoltaikoen funtzionamendu seguruaren berme nagusi gisa, ekipamenduen kalteen arriskua murriztu, energia-sorkuntzaren eraginkortasuna hobetu eta sistemaren bizitza luzatu dezakete. Etorkizunean, instalazio fotovoltaikoen etengabeko hazkundearekin eta sare adimendunen garapenarekin, errendimendu handiko eta fidagarritasun handiko SPDak zentral fotovoltaikoen osagai ezinbestekoak izango dira.

Energia fotovoltaikoaren inbertitzaileentzat, EPC enpresentzat eta eragiketa eta mantentze-taldeentzat, nazioarteko estandarrak betetzen dituzten kalitate handiko tentsio-babesleak aukeratzea funtsezko neurria da zentralaren epe luzerako funtzionamendu egonkorra bermatzeko eta inbertsioaren itzulera maximizatzeko.