Applikasjoner Norge

Solenergi er den reneste og mest rikelig fornybare energikilden som er tilgjengelig. Solcelleceller (PV) eller paneler er enhetene for å konvertere solenergi til elektrisitet. Intensiv utvikling og storskala produksjon av solcellepaneler har startet siden dette nye årtusenet. Global solenergikapasitet har nådd 494.3 GW i 2018 og forventes å vokse med over 1 TW mellom 2019 og 2030 (Kilde: GlobalData Power Database). Mesteparten av kapasitetsøkningen i denne perioden anslås å komme fra Kina, India og andre Asia-Stillehavsland. Med den raske veksten av installert kapasitet og teknologiforbedringer, reduseres den gjennomsnittlige kapitalkostnaden ved å sette opp solcellepaneler betydelig, men varierer fortsatt mye fra land til land. De synkende produksjonskostnadene og offentlige ordninger resulterer i en redusert gjennomsnittlig systempris på solcellepaneler. Den globale gjennomsnittlige kapitalkostnaden for solcelleanlegg var $4,162/kilowatt (KW) i 2010, redusert til $1,240/kW i 2018, og er beregnet å falle ytterligere basert på kostnadsestimater i flere land og nå $997 innen 2030. Figuren nedenfor viser den gjennomsnittlige systempristrenden for globale solenergi-PV og de fem beste solcelle-landene mellom 2010 og 2018.

Solar PV Market, globalt, gjennomsnittlig kostnad for nøkkelland og globalt ($/KW), 2010–2018 (Kilde: GlobalData)

For å opprettholde konkurransedyktige, ser PV- og kraftsystemprodusenter kontinuerlig etter nye teknologier. Effektkonverteringseffektivitet og vekselretterens vekt/størrelse og materialkostnad er alle aspektene et design må regne med. Solomformerens kraft- og spenningsnivåer varierer basert på bruksområde. Boligapplikasjoner er stort sett under 10kW, og kommersielle spenner vanligvis mellom 10kW og 70kW. Kraftverk i bruksskala er over 70kW. For tiden bruker de fleste kraftverk fortsatt 1000V maksimal bussspenning, men nyere utviklede store solcelleanlegg har begynt å øke PV-spenningen til 1500V fra 1000V. Høyere spenning kan redusere halvleder- og kobbertap og forbedre kraftsystemets effektivitet ytterligere. For 1500V bussspenning blir 3-nivå boost og invertertopologier den eneste gyldige løsningen med 1200V svitsjeenheter.

SiC-dioder har blitt mye brukt i PV boost-omformerdesign, og SiC MOSFET-er har blitt brukt i mange høyytelsesvekselretterutviklinger. Følgende er to topologieksempler brukt i PV-omformerdesign.

60kW inverter med TO-247 SiC MOSFET-løsning

1500V 150kW inverter med TO-247 SiC MOSFET og IV1E SiC-modulløsning IVCT har utviklet en 20kW interleaved boost-omformer for å demonstrere SiC-diode- og MOSFET-ytelse. Omformeren bruker fire 80mOhm 1200V IV1Q12080T4 MOSFTEer og fire 10A 1200V IV1D12010T3 dioder. Ved 65kHz oppnår omformeren 99.4 % effektivitet med 600V inngang og 800V utgang. MOSFET-ene drives av SiC MOSFET-driver IVCR1401. Bølgeformene nedenfor viser rene Vds stigende og fallende kanter.