Jak długo wytrzymują domowe panele słoneczne?

Domy panele fotowoltaiczne są często sprzedawane z długoterminowymi pożyczkami lub leasingami, a właściciele domów zawierają umowy na 20 lat lub dłużej. Ale jak długo wytrzymują panele i jak są odporne?

Żywotność panelu zależy od kilku czynników, w tym między innymi od klimatu, typu modułu i zastosowanego systemu regałów. Chociaż nie ma konkretnej „daty końcowej” dla panelu jako takiego, utrata produkcji z biegiem czasu często wymusza wycofanie sprzętu z użytku.

Podejmując decyzję o tym, czy centrala będzie działać przez 20–30 lat, czy też w tym czasie będzie szukać modernizacji, najlepszym sposobem na podjęcie świadomej decyzji jest monitorowanie poziomów wyjściowych.

Degradacja

Według Krajowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) utrata produkcji w czasie, zwana degradacją, zwykle wynosi około 0,5% rocznie.

Producenci zazwyczaj uważają okres od 25 do 30 lat za moment, w którym nastąpi wystarczająca degradacja i może być czas na rozważenie wymiany panelu. Standard branżowy dotyczący gwarancji produkcyjnych wynosi 25 lat na moduł fotowoltaiczny, stwierdził NREL.

Biorąc pod uwagę referencyjny roczny współczynnik degradacji wynoszący 0,5%, 20-letni panel jest w stanie wytworzyć około 90% swojej pierwotnej wydajności.

Jakość panelu może mieć pewien wpływ na szybkość degradacji. NREL podaje, że producenci premium, tacy jak Panasonic i LG, mają stopy procentowe na poziomie około 0,3% rocznie, podczas gdy degradacja niektórych marek sięga nawet 0,80%. Po 25 latach te panele premium mogły nadal wytwarzać 93% swojej pierwotnej produkcji, a przykład wyższej degradacji mógł wytworzyć 82,5%.

(Czytać: "Naukowcy oceniają degradację w systemach fotowoltaicznych starszych niż 15 lat„)

Znaczną część degradacji przypisuje się zjawisku zwanemu degradacją indukowaną potencjałem (PID), problemowi, którego doświadczają niektóre, ale nie wszystkie panele. PID występuje, gdy potencjał napięcia panelu i prąd upływowy napędzają ruchliwość jonów w module pomiędzy materiałem półprzewodnikowym a innymi elementami modułu, takimi jak szkło, uchwyt lub rama. Powoduje to spadek mocy wyjściowej modułu, w niektórych przypadkach znaczny.

Niektórzy producenci budują swoje panele z materiałów odpornych na PID w postaci szkła, hermetyzacji i barier dyfuzyjnych.

Wszystkie panele podlegają również procesowi zwanemu degradacją wywołaną światłem (LID), w wyniku którego panele tracą wydajność w ciągu pierwszych godzin wystawienia na działanie słońca. LID różni się w zależności od panelu w zależności od jakości płytek z krzemu krystalicznego, ale zwykle powoduje jednorazową utratę wydajności o 1–3%, twierdzi laboratorium badawcze PVEL, PV Evolution Labs.

Zwietrzenie

Głównym czynnikiem powodującym degradację paneli jest narażenie na warunki atmosferyczne. Ciepło jest kluczowym czynnikiem wpływającym zarówno na wydajność panelu w czasie rzeczywistym, jak i na jego degradację w czasie. Ciepło otoczenia negatywnie wpływa na wydajność i efektywność podzespołów elektrycznych,według NREL.

Sprawdzając arkusz danych producenta, można znaleźć współczynnik temperaturowy panelu, który wykaże zdolność panelu do działania w wyższych temperaturach.

Współczynnik wyjaśnia, ile wydajności w czasie rzeczywistym traci każdy stopień Celsjusza zwiększony powyżej standardowej temperatury 25 stopni Celsjusza. Na przykład współczynnik temperaturowy wynoszący -0,353% oznacza, że ​​na każdy stopień Celsjusza powyżej 25, traci się 0,353% całkowitej zdolności produkcyjnej.

Wymiana ciepła powoduje degradację panelu w procesie zwanym cyklem termicznym. Gdy jest ciepło, materiały rozszerzają się, a gdy temperatura spada, kurczą się. Ten ruch powoli powoduje, że z biegiem czasu w panelu tworzą się mikropęknięcia, zmniejszając wydajność.

W swoim rocznikuModuł Badanie karty wyników, PVEL przeanalizował 36 działających projektów fotowoltaicznych w Indiach i stwierdził znaczący wpływ degradacji cieplnej. Średnia roczna degradacja projektów wyniosła 1,47%, ale w przypadku systemów zlokalizowanych w chłodniejszych, górzystych regionach degradacja była prawie o połowę niższa, czyli o 0,7%.

Właściwa instalacja może pomóc w rozwiązaniu problemów związanych z ciepłem. Panele należy instalować kilka centymetrów nad dachem, aby powietrze konwekcyjne mogło przepływać pod spodem i chłodzić sprzęt. W konstrukcji paneli można zastosować jasne materiały, aby ograniczyć absorpcję ciepła. Natomiast podzespoły takie jak falowniki i sumatory, których działanie jest szczególnie wrażliwe na ciepło, należy umieszczać w zacienionych miejscach,zasugerował CED Greentech.

Wiatr to kolejny warunek pogodowy, który może spowodować uszkodzenie paneli słonecznych. Silny wiatr może powodować wyginanie paneli, zwane dynamicznym obciążeniem mechanicznym. Powoduje to również mikropęknięcia w panelach, obniżając wydajność. Niektóre rozwiązania regałów są zoptymalizowane pod kątem obszarów o dużym wietrze, chroniąc panele przed dużymi siłami unoszącymi i ograniczając mikropęknięcia. Zazwyczaj arkusz danych producenta zawiera informacje na temat maksymalnych wiatrów, jakie panel jest w stanie wytrzymać.

To samo dotyczy śniegu, który podczas silniejszych burz może przykryć panele, ograniczając wydajność. Śnieg może również powodować dynamiczne obciążenie mechaniczne, niszcząc panele. Zwykle śnieg zsuwa się z paneli, ponieważ są śliskie i ciepłe, ale w niektórych przypadkach właściciel domu może zdecydować się na usunięcie śniegu z paneli. Należy to robić ostrożnie, ponieważ zarysowanie szklanej powierzchni panelu będzie miało negatywny wpływ na wydajność.

(Czytać: "Wskazówki, jak utrzymać działanie układu słonecznego na dachu przez dłuższy czas„)

Degradacja jest normalną, nieuniknioną częścią życia panelu. Właściwa instalacja, staranne odśnieżanie i dokładne czyszczenie panelu mogą pomóc w uzyskaniu wydajności, ale ostatecznie panel słoneczny to technologia pozbawiona ruchomych części i wymagająca bardzo niewielkiej konserwacji.

Standardy

Aby mieć pewność, że dany panel będzie miał długą żywotność i będzie działał zgodnie z planem, musi przejść testy standardowe w celu uzyskania certyfikatu. Panele podlegają testom Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC), które dotyczą zarówno paneli mono-, jak i polikrystalicznych.

– stwierdził EnergySagepanele spełniające normę IEC 61215 są testowane pod kątem właściwości elektrycznych, takich jak prądy upływowe w stanie mokrym i rezystancja izolacji. Przechodzą test obciążenia mechanicznego pod kątem wiatru i śniegu oraz testy klimatyczne, które sprawdzają pod kątem odporności na gorące punkty, ekspozycję na promieniowanie UV, zamarzanie wilgocią, wilgotne ciepło, uderzenie gradu i inne czynniki zewnętrzne.

Norma IEC 61215 określa również wskaźniki wydajności panelu w standardowych warunkach testowych, w tym współczynnik temperaturowy, napięcie w obwodzie otwartym i maksymalną moc wyjściową.

Na karcie specyfikacji panelu powszechnie widnieje także pieczęć Underwriters Laboratories (UL), która zapewnia również standardy i testy. UL przeprowadza testy klimatyczne i starzeniowe, a także pełną gamę testów bezpieczeństwa.

Awarie

Awarie paneli słonecznych zdarzają się rzadko. NRELprzeprowadził badaniez ponad 50 000 systemów zainstalowanych w Stanach Zjednoczonych i 4500 na całym świecie w latach 2000–2015. Badanie wykazało, że średni wskaźnik awaryjności 5 paneli na 10 000 rocznie.

Z biegiem czasu awaryjność paneli uległa znacznej poprawie, ponieważ stwierdzono, że systemy zainstalowane w latach 1980–2000 wykazywały dwukrotnie wyższy wskaźnik awaryjności niż w grupie po 2000 r.

(Czytać: "Najlepsze marki paneli słonecznych pod względem wydajności, niezawodności i jakości„)

Przestoje systemu rzadko przypisuje się awarii panelu. W rzeczywistości badanie przeprowadzone przez kWh Analytics wykazało, że 80% wszystkich przestojów instalacji fotowoltaicznych wynika z awarii falowników – urządzenia, które przekształca prąd stały panelu na użyteczny prąd przemienny. Magazyn pv przeanalizuje wydajność falowników w kolejnej odsłonie tej serii.