Uygulamalar

Güneş enerjisi, elde edilebilen en temiz ve en fazla bulunan yenilenebilir enerji kaynağıdır. Güneş fotovoltaik (PV) hücreleri veya paneleri, güneş enerjisini elektrik olarak dönüştürmek için kullanılan cihazlardır. Yoğun geliştirme ve büyük ölçekli güneş paneli üretimine bu yeni milenyumdan beri başlandı. 2018'de küresel güneş PV kapasitesi 494,3 GW'ye ulaşmıştır ve 2019 ile 2030 arasında 1 TW'den fazla artması beklenmektedir (Kaynak: GlobalData Power Veritabanı). Bu dönemdeki çoğunlukla kapasite artırılması, Çin, Hindistan ve diğer Asya-Pasifik ülkelerinden gelecek olan tahmin edilmektedir. Yüklü miktarda kurulmuş kapasitenin büyümesi ve teknoloji ilerlemesiyle birlikte, güneş PV'nin ortalama sermaye maliyeti önemli ölçüde azalmaktadır ancak ülkeye göre hala geniş bir aralıkta değişmektedir. Azalan üretim maliyeti ve hükümet şemaları, güneş PV'nin ortalama sistem fiyatının düşmesine neden olmaktadır. 2010'da küresel ortalama sermaye maliyeti güneş PV santralleri için $4.162/desimal watt (KW) idi, 2018'de ise $1.240/kW'ye düştü ve birkaç ülkenin maliyet tahminlerine dayanılarak daha da düşeceği ve 2030 yılına kadar $997'ye ulaşacağı tahmin edilmektedir. Aşağıdaki grafik, 2010 ve 2018 yılları arasında küresel Güneş PV'nin ve en üst sıradaki beş güneş PV ülkesinin ortalama sistem fiyatı eğilimini göstermektedir.

Güneş Enerjisi PV Piyasası, küresel, ana ülkelerin ve küresel ortalama maliyeti ($/KW), 2010–2018 (Kaynak: GlobalData)

Rekabetçi olmak için, PV ve güç sistemi üreticileri sürekli olarak yeni teknolojilere bakmaktadır. Güç dönüşüm verimliliği ve Tersleyici ağırlığı / boyutu ve malzeme maliyeti, tasarımın dikkate alması gereken tüm yönlerdir. Güneş enerjisi dönüştürücüsünün gücü ve gerilim seviyeleri uygulamalara göre değişir. Konut uygulamaları genellikle 10kW'nin altında olup, ticari uygulamalar ise genellikle 10kW ile 70kW arasında değişmektedir. Sanayi ölçeğindeki enerji santralleri 70kW'nin üzerindedir. Şu anda çoğu enerji santrali hala maksimum 1000V bus gerilimini kullanır, ancak daha son zamanlarda geliştirilen büyük güneş enerjisi çiftlikleri PV gerilimini 1000V'den 1500V'ye yükseltmeye başlamıştır. Daha yüksek gerilim, semi-havuz ve bakır kayıplarını azaltabilir ve güç sistem verimliliğini daha da artırabilir. 1500V bus gerilimi için, 3-düzeyli boost ve tersleyici topolojileri 1200V anahtarlı cihazlarla tek geçerli çözüm haline gelmiştir.

SiC diyotları PV güç artırıcı dönüştürücü tasarımında yaygın olarak kullanılmıştır ve SiC MOSFET'leri birçok yüksek performanslı ters çeviri geliştirmede kullanılmıştır. Aşağıdaki örnekler, PV ters çeviri tasarımı için kullanılan iki topoloji örneğidir.

60kW Ters Çeviri ile TO-247 SiC MOSFET Çözümü

1500V 150kW Ters Çeviri ile TO-247 SiC MOSFET ve IV1E SiC Modülü Çözümü IVCT, SiC diyot ve MOSFET performansını göstermek için bir 20kW aralıksal güç artırıcı dönüştürücü geliştirmiştir. Dönüştürücü, dört adet 80mOhm 1200V IV1Q12080T4 MOSFET ve dört adet 10A 1200V IV1D12010T3 diyot kullanmaktadır. 65kHz'de, dönüştürücü 600V girdi ve 800V çıktı ile %99.4 verimlilik sağlar. MOSFET'ler, SiC MOSFET sürücüsü IVCR1401 tarafından sürülür. Aşağıdaki dalga formları, temiz Vds yükseliş ve düşüş kenarlarını göstermektedir.