Kommunikation Photovoltaikmarkt

Marktübersicht

Die Größe des globalen Marktes für Kommunikations-Photovoltaik wird im Prognosezeitraum auf eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 5,7 % geschätzt.

Solarzellen, auch Photovoltaikzellen genannt, wandeln Sonnenlicht direkt in Elektrizität um. Kommunikations-Photovoltaik (CPV) ist eine Technologie, die Sonnenlicht mithilfe von Leuchtmitteln auf winzige, hocheffiziente Solarzellen konzentriert. Kommunikations-Photovoltaiksysteme verwenden typischerweise Linsen oder Spiegel, um Sonnenlicht auf kleine Bereiche von Solarzellen zu konzentrieren, die typischerweise aus Galliumarsenid oder Siliziumgermanium bestehen. Kommunikations-Photovoltaiksysteme sollen die Menge an Elektrizität erhöhen, die aus einer bestimmten Menge Sonnenlicht erzeugt werden kann. Die Integration von Sensoren, Sendern und Empfängern in das System ermöglicht die Kommunikation von Solarmodulen. Diese Arbeit entwirft eine Kommunikationsnetzwerkarchitektur für die Fernüberwachung großer PV-Kraftwerke.

Durch die Konzentration des Sonnenlichts auf eine begrenzte Fläche von Solarzellen können CPV-Systeme einen viel höheren Wirkungsgrad erzielen als herkömmliche Photovoltaiksysteme (PV), die das Sonnenlicht mithilfe von Flachpaneelen über eine größere Fläche absorbieren. Der Hauptvorteil von CPV-Systemen besteht darin, dass sie mit Nachführsystemen kombiniert werden können, um den Lauf der Sonne am Himmel zu verfolgen und so den Wirkungsgrad zu erhöhen. In Regionen mit reichlich direkter Sonneneinstrahlung, wie etwa Wüsten, können CPV-Systeme beträchtliche Mengen an Elektrizität erzeugen. Die Echtzeitüberwachung und -steuerung großer PV-Kraftwerke erfordert zuverlässige Zweiwegekommunikation mit geringer Latenz, um genaue elektrische und Umweltparameter bereitzustellen und es dem Systembetreiber zu ermöglichen, die Leistung zu bewerten und anormale Zustände und Fehler zu erkennen.

Marktdynamik

Markttreiber

• Wachsende Nachfrage nach sauberer Energie

Das Wachstum des Marktes für Kommunikations-Photovoltaik wird durch die steigende Nachfrage nach erneuerbaren Energiequellen vorangetrieben. Da viele Länder und Organisationen versuchen, ihren CO2-Fußabdruck zu reduzieren, wird die CPV-Technologie für die Erzeugung von Solarstrom immer attraktiver. Das Bevölkerungswachstum ist eine der Hauptursachen für den Anstieg der von uns verbrauchten Energiemenge. Da die Weltbevölkerung und der Energieverbrauch steigen, müssen die Wasser-, Nahrungsmittel- und Energievorräte erhöht werden, um den Bedarf aller Menschen nachhaltig zu decken.

Marktbeschränkungen

• Hohe Kosten im Zusammenhang mit dem Kommunikationssystem

Das Kommunikationsnetz eines Stromsystems spielt eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung einer stabilen Stromversorgung durch die Übertragung von Informationen. Diese Informationen werden verwendet, um die Leistung von Kraftwerken zu regulieren und die Ausbreitung von Stromausfällen zu verhindern, wenn sie auftreten. Wechselrichter sind im Vergleich zu Solarmodulen in der Regel die teuerste Komponente in Solarenergieanlagen .

Die Integration eines Kommunikationssystems in eine Photovoltaikanlage erhöht den Gesamtpreis der Module. Die steigenden Kosten für die Kommunikation in Photovoltaikanlagen machen spezielle Sensoren, Steuerungen, Datenrekorder und andere Geräte zur Datenübertragung und -analyse erforderlich. Darüber hinaus steigen die Kosten für Wartung und Reparatur.

Marktchancen

• Technologischer Fortschritt

Kontinuierliche Fortschritte in der Kommunikations-Photovoltaik-Technologie eröffnen Möglichkeiten für höhere Produktivität und Kosteneffizienz. So werden beispielsweise neue Designs für Kommunikations-Photovoltaik-Systeme entwickelt, um Größe und Gewicht der Komponenten zu reduzieren und gleichzeitig die Menge an Sonnenlicht zu erhöhen, die eingefangen werden kann.

Wechselrichter wandeln den von Photovoltaikmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) für die lokale Übertragung um. Moderne Wechselrichter ermöglichen eine Kommunikation in beide Richtungen zwischen Wechselrichter und Stromversorger. Dies kann dazu beitragen, Angebot und Nachfrage entweder automatisch oder per Fernzugriff mit den Stromversorgern auszugleichen. Diese Einsicht in (und potenzielle Kontrolle über) Angebot und Nachfrage ermöglicht es den Versorgungsunternehmen, Kosten zu senken, die Netzstabilität aufrechtzuerhalten und die Wahrscheinlichkeit von Stromausfällen zu verringern.

Umfang des Marktes

Segmentanalyse

Nach Typ segmentieren

• Netzunabhängiges Photovoltaik-Stromerzeugungssystem

Off-Grid-Kommunikation Photovoltaiksysteme wurden ursprünglich in abgelegenen Dörfern, landwirtschaftlichen Gebieten, auf Inseln im Meer und an anderen abgelegenen Orten eingesetzt, um Strom für grundlegende tägliche Bedürfnisse wie Beleuchtung, Fernsehen und Radio zu erzeugen. Ein PV-System, das nicht an das Elektrizitätsversorgungsunternehmen angeschlossen ist, ist ein Off-Grid-System. Dies bedeutet, dass die gesamte erzeugte Energie lokal gespeichert und genutzt wird.

Off-Grid-Kommunikation Photovoltaiksysteme sind in erster Linie auf Energie angewiesen, die in einem Batteriespeicher gespeichert ist. Der Off-Grid-Wechselrichter ist speziell für Off-Grid-Stromsysteme mit hoher Effizienz konzipiert. Er entnimmt der Batterie Energie, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Ein richtig konzipiertes Off-Grid-PV-System erzeugt genug Strom, um den Bedarf eines Haushalts das ganze Jahr über zu decken, selbst mitten im Winter, wenn die Tage kurz sind und es viel weniger Sonnenlicht gibt.

• Hybrides Stromerzeugungssystem

Ein Hybridstromsystem ist ein System, das einen einzigen Anschlusspunkt verwendet, um Strom aus zwei oder mehr Quellen, normalerweise erneuerbaren Quellen, zu erzeugen. Die umgewandelte Energie kann diesen Schwellenwert nie überschreiten, obwohl die Summe der Leistungen der Hybridstromerzeugungsmodule größer ist als die Freisetzungskapazität.

In Hybridkraftwerken wird häufig eine zweite Erzeugungs- oder Speichermethode wie ein Dieselgenerator, eine Brennstoffzelle oder ein Batteriespeichersystem verwendet, um die erneuerbare Energiekomponente (wie etwa Solarmodule) auszugleichen. Kosten, Umweltauswirkungen und Störungen können mit Hybridenergiesystemen minimiert werden, da sie auf der vorhandenen Energieinfrastruktur aufbauen.

Segment nach Anwendung

• Kommunikationsbasisstation

Eine kommunikationsbasierte Station ist eine Sende- und Empfangsstation, die aus einer oder mehreren Empfangs-/Sendeantennen, einer Mikrowellenschüssel und elektronischen Schaltkreisen besteht, die zur Verwaltung des Mobilfunkverkehrs verwendet werden. Eine Basisstation fungiert als zentraler Kommunikationsknoten für drahtlose Geräte. Sie verbindet das Gerät dann mit anderen Netzwerken oder Geräten, normalerweise über hochbandbreite, dedizierte Kabel- oder Glasfaserverbindungen.

Diese Interaktion findet zwischen der PV-Anlage und der Basisstation statt. Die hier ausgeführten Funktionen sind Datenaustausch, Steuerung und Überwachung. PV-Anlagen senden Daten über Kommunikations-Photovoltaikkomponenten an die Basisstation. Auf der Basisstation werden Daten gesammelt, verarbeitet und gespeichert.

• Kommunikationsturm

Mit Kommunikationsturm ist eine Struktur gemeint, die Antennen für Telekommunikation und Rundfunk tragen soll, beispielsweise für Fernsehen, Mobiltelefone, drahtloses Internet oder Radiosignale. Mobilfunkmasten, auch als Zellstandorte bekannt, beherbergen elektrische Kommunikationsgeräte und Antennen, sodass Anwohner in der Nähe drahtlose Telefone und Radios nutzen können. Kommunikations-PV-Systeme übertragen ihre Daten an den Kommunikationsturm, der den Informationsaustausch und die Systemsteuerung erleichtert. Dieses System tauscht Daten mit den daran angeschlossenen Geräten aus.

• Rechenzentrum

Ein Rechenzentrum ist eine sichtbare Einrichtung, in der Unternehmen ihre wesentlichen Anwendungen und Daten speichern. Die Architektur eines Rechenzentrums basiert auf einem Netzwerk von Computer- und Speicherressourcen, die die Bereitstellung gemeinsam genutzter Anwendungen und Daten ermöglichen. Ein Rechenzentrum ist eine Einrichtung, in der die Informationstechnologie-Infrastruktur (IT) eines Unternehmens untergebracht ist, um Informationen und Software zu speichern, zu verarbeiten und freizugeben.

Die Datenerfassung, -analyse und -steuerung von Smart Grid-Komponenten und -Geräten hängt von der Photovoltaik-Kommunikation ab. Im Smart Grid gibt es Tausende von intelligenten Zählern und gesteuerten Geräten. Daher muss die Kommunikationsinfrastruktur kontinuierlich und bidirektional große Datenmengen senden. Diese Daten werden zunächst im Rechenzentrum gespeichert und dort analysiert.

Regionale Analyse

Nordamerika

Der bedeutendste Markt für Kommunikations-Photovoltaik-Technologie sind die Vereinigten Staaten von Amerika. In diese Technologie wurden in den gesamten USA große Investitionen getätigt, und derzeit sind mehrere kommerzielle Kommunikations-Photovoltaik-Kraftwerke in Betrieb, unter anderem in Kalifornien und Texas. In den nächsten Jahren wird auch der kanadische Kommunikations-Photovoltaik-Markt wachsen.

Europa

Europa dürfte aufgrund der Initiativen der regionalen Regierung zur Förderung der Erzeugung erneuerbarer Energien expandieren. Darüber hinaus wird erwartet, dass die steigende Nachfrage nach Energieeffizienz in der Stromversorgung das Wachstum des Marktes für Kommunikations-Photovoltaik vorantreiben wird. Die wachsenden Investitionen in die Automatisierung der Verteilung und die zunehmende Komplexität der Infrastruktur für die Stromverteilung werden voraussichtlich den Markt für Kommunikations-Photovoltaik ankurbeln.

Asien-Pazifik

Aufgrund der weit verbreiteten Nutzung dieser Technologien und der intensiven Konzentration auf den Ausbau erneuerbarer Energien nimmt der asiatisch-pazifische Raum derzeit eine führende Position im Markt für Kommunikations-Photovoltaik ein. Länder wie China, Indien, Japan, Australien und Südkorea leisten einen wesentlichen Beitrag zum Gesamtmarktwachstum der Region. Auch die Ausweitung der Smart-City-Entwicklungspläne in der Region dürfte sich positiv auf das regionale Marktwachstum auswirken.

Schlüsselspieler

1. Waaree Group (Indien)
2. Canadian Solar Inc. (Kanada)
3. Abengoa (Spanien)
4. BrightSource Energy, Inc. (USA)
5. Tata Power Solar Systems Ltd. (Indien)
6. First Solar (USA)
7. eSolar Inc. (USA)
8. SunPower Corporation (USA)
9. Trina Solar (China)
10. Yingli Solar (China)
11. Jinko Solar (China)
12. TD-Technik

Jüngste Entwicklungen

15. September 2021 – Eine neue Lösung von Array STI Norland, einem der fünf größten Anbieter von Solartrackern, optimiert die Stromerzeugung in Solartrackeranlagen. Diese neue Technologie, STI Control, steuert und überwacht Solaranlagen mit Array STI Norland Trackern. STI Control verfügt über drei vernetzte Komponenten und eine intelligente Methode, die die Systemkommunikation fördert. Der System Network Controller, das Herzstück der Solaranlage, kommuniziert drahtlos mit allen anderen Systemelementen und kann bis zu 200 Solartracker verwalten.