太陽光発電やリチウム電池の製造に関わったことがある人なら誰でも知っていることがあります。それは、夜眠れなくなるのは設備コストではなく、{0}}ガス供給が滞ったときです。
クリスタル引き抜き機は何百時間も連続稼働します。ほんの数分間窒素を失うと、炉内のグラファイトのホットゾーンはほぼトーストになります。ホット ゾーンの交換には数十万人民元がかかり、さらにスワップには 2 ～ 3 日のダウンタイムが発生します。だからこそ、実際の規模の太陽光発電工場はガス予算を削減しないのです。
なぜ他の窒素生成方法ではなく、極低温 ASU を使用するのでしょうか?
これは、新しいプロジェクトに関してすべての調達マネージャーが尋ねる質問です。 PSAは安っぽいですね。メンブレンはさらに安く見えます。しかし、機器の価格をただ見つめることはできません。
結晶引き上げ湾における窒素需要には、大量かつノンストップであるという特徴があります。{0}} 15 ～ 20 基の炉を同時に稼働させると、1 時間あたりの消費量は軽く 15,000 立方メートルを超えます。 PSA でそのボリュームを達成するには、複数のユニットを並行して実行する必要があります。床面積を食いつぶすため、モレキュラーシーブベッドは 2 ～ 3 年ごとに交換する必要があります。-これは、交換するたびに作業を停止することを意味します。
さらに、純度の変動という厄介な問題もあります。酸素含有量が約 10 ppm の PSA 窒素は正常とみなされます。しかし、結晶引上げ剤には 1 ppm 未満が必要です。この 9 ppm のギャップは、パーセンテージではなく倍数で異なる高温グラファイトの酸化速度に変換されます。初期費用を節約するためにプラントが PSA を導入した結果、ホットゾーンの寿命が 2 年からわずか 1 年をわずかに超える程度に低下するのを見てきました。設備投資のために「節約」したお金は、結局消耗品に埋もれてしまいました。
極低温 ASU は初期費用が高くなります。そこには議論の余地はありません。しかし、物理的な精留によって空気を分離します-液化とその後の蒸留によって行われます。純度は 99.999% に達し、そのまま維持されます。酸素含有量が 0.5 ppm 未満であるのは通常の動作であり、理論上の制限ではありません。
結晶引き上げには窒素温度に関する別の要件があります-
この詳細が技術仕様に記載されることはほとんどありませんが、フロアで時間を過ごした人なら誰でもそれを知っています。気化したばかりの液体窒素は摂氏マイナス 180 度で出てきます。それをそのまま炉に放り込むと、熱場が混乱してしまいます。シリコンインゴットは転位を発生し始めます。そのため、ASU ステーションからの窒素はまず気化器を通過し、作業現場に届く前に約 20 度まで温める必要があります。
単純そうに聞こえます。実際には、これは自動化された温度制御と圧力調整のループ全体を意味します。周囲温度は冬と夏の間で変動し、ヴェポライザーの出口温度もそれに伴って変動します。誰かがそれを監視しなければなりません。最新の ASU パッケージには自動化が組み込まれていますが、試運転中はどうでしょうか?それでも、ダイヤルインには経験豊富な手が必要です。
細胞側の話は別です
現在、太陽電池の製造は N- タイプ TOPCon と HJT がすべてです。これらのプロセスでは、亜酸化窒素、シランなどの特殊ガスを分解します。{2}それらのガスはどこから来るのでしょうか?高純度窒素が原料です。-窒素の純度が低い場合、不純物が合成された特殊ガスに持ち込まれ、セルの効率が直接的な影響を受けます。
このサプライチェーンにおける極低温 ASU の役割は、一歩下がって見てみると興味深いものです。最終製品ではありません。しかし、これは下流のすべての高純度プロセスの前提条件です。-
リチウム電池の正極材料では、ASUの副産物が主要な出来事になる
高ニッケル{0}三元材料は、焼結中に酸素が豊富な雰囲気を必要とします。{1}極低温 ASU は窒素を生成すると同時に、純度 99.6% 以上の大量の酸素流も生成します。その酸素は窯に直接供給されます。 1 つのシステムで両方のガスを処理します。トラックに積んで液体酸素を買うよりもはるかに良い結果が得られます。 LOX のトラック輸送は決して安くはありません。また、夏の暑い時期にはボイルオフによる損失が発生するため、実際にタンクに入る量が請求書と一致することはほとんどありません。-
機器選択における落とし穴: 定格容量へのこだわり
ASU スペックシートの定格出力は設計条件を反映しています。しかし、新エネルギー生産ラインのガス需要は平坦ではありません。結晶引き上げ装置のメルトダウン段階と安定化段階の間の消費量は、30% 以上変動する可能性があります。{2}}機器が部分負荷で安定して動作できるかどうかは、ヘッドラインの容量数値よりも重要です。
ここで、アンチサージ制御と呼ばれる技術的なポイントが生じます。{0}}コンプレッサーは流量が低いと不安定になり、サージ領域に突入する可能性があります。扱いを誤ると、機械が損傷します。まともな最新のユニットには、実際の使用状況に対応する自動リサイクル バルブと入口ガイド ベーン調整が付属しています。ただし、セットアップ中にこれらのパラメーターを調整するのは少しコツが必要です。設定を間違えると、いずれにしても急激に上昇します。
削減される傾向にあるもう 1 つの項目は、液体窒素バックアップ システムです。
一部のプロジェクトは、当初予算を抑えようとして、ASU 自体に十分な冗長性があるため、液体貯蔵タンクと気化器を省略できると考えています。その後、グリッドがブリップしたり、コンプレッサーが作動したりして、作動させるための液体のバックアップがなくなり、ライン全体が暗くなります。 PV 結晶の引き上げとセルの焼結は、計画外の停止を歓迎しません。 1 回の停止による損失は、バックアップ システムにかかるコストに比べれば微々たるものです。
電気料金については、明確な目で確認する必要があります-
極低温 ASU の運用コストの 70% 以上は電力です。装置の効率は、生成される窒素単位あたりの電力消費量によって決まります。現在主流の ASU 設計は、0.35 kWh 未満で 1 立方メートルの窒素を供給できます。古い機器ではまだ 0.4 kWh を超える可能性があります。 -年間 8,000 時間稼働する中規模の太陽光発電所の数字を計算してみると、その効率の差は年間数十万人民元に達します。
もう 1 つのコスト レバーとして、使用時間料金による電力料金があります。--料金が安い夜間に ASU を懸命に稼働させ、液体窒素を貯蔵庫に蓄えます。日中の料金のピーク時にはダイヤルを戻して、タンクから蒸発させます。この戦略により、全体のガスコストをさらに 10% 程度削減できます。注意: 液体貯蔵タンクのサイズが適切でなければ、それを置く場所がありません。
極低温 ASU 技術は、新エネルギー分野にとってはまったく新しいものではありません。しかし、それは依然として、プラント内で絶対に横向きにならない数少ないものの 1 つです。ガスが安定しているということはラインが安定しているということです。安定したラインは、利回りが必要な位置に留まっていることを意味します。
Shenger Gas は長年にわたって産業用ガス機器に携わっており、その過程で太陽光発電やリチウムのプロジェクトに事欠くことはありません。私たちが理解したのは、顧客が必要としているのはガスを作るボックスだけではないということです。問題なく稼働するには、プラント全体のガス供給が必要です。最初のフロー モデリングや機器の選択から、試運転やスペアパーツへの対応に至るまで、すべてが重要です。-これが、プロジェクトがスムーズに進むか、それとも問題が発生するかを決定します。
