Produktivní životnost obytného solárního panelu ovlivňuje více faktorů. V prvním díle série se podíváme na samotné solární panely.
Produktivní životnost panelu
Rezidenční solární panely se často prodávají s dlouhodobými úvěry nebo pronájmy, přičemž majitelé domů uzavírají smlouvy na 20 a více let. Ale jak dlouho panely vydrží a jak jsou odolné?
Produktivní životnost panelu závisí na několika faktorech, včetně klimatu, typu modulu a použitého regálového systému. Přestože neexistuje konkrétní „datum ukončení“ pro panel jako takový, ztráta výroby v průběhu času si často vynutí vyřazení zařízení.
Když se rozhodujete, zda ponechat panel v provozu 20–30 let, nebo se v té době poohlédnout po upgradu, zdá se tak sledování výstupních úrovní nejlepší způsob, jak učinit informované rozhodnutí.
Degradace
Podle Národní laboratoře pro obnovitelné zdroje energie (NREL) je ztráta výstupu v průběhu času, nazývaná degradace, každý rok přibližně 0,5 %.
Výrobci obvykle uvažují 25 až 30 let jako bod, kdy došlo k dostatečné degradaci, kdy může být čas zvážit výměnu panelu. Průmyslový standard pro výrobní záruky je 25 let na solární modul, řekl NREL.
Vzhledem k 0,5% referenční roční míře degradace je 20 let starý panel schopen produkovat asi 90 % své původní kapacity.
Kvalita panelu může mít určitý vliv na rychlost degradace. NREL uvádí, že prémioví výrobci jako Panasonic a LG mají sazby kolem 0,3 % ročně, zatímco některé značky se snižují až o 0,80 %. Po 25 letech mohly tyto prémiové panely stále produkovat 93 % svého původního výkonu a příklad s vyšší degradací by mohl produkovat 82,5 %.
Značná část degradace se připisuje jevu zvanému potenciálně indukovaná degradace (PID). Což je problém, se kterým se setkávají některé, ale ne všechny panely. K PID dochází, když napěťový potenciál panelu a svodový proud řídí pohyblivost iontů v modulu mezi polovodičovým materiálem a dalšími prvky modulu, jako je sklo, držák nebo rám. To způsobí, že výstupní výkon modulu poklesne, v některých případech výrazně.
Někteří výrobci vyrábějí své panely z materiálů odolných proti PID ve skle, zapouzdření a difúzních bariérách.
Všechny panely také trpí takzvanou degradací způsobenou světlem (LID), při které panely ztrácejí účinnost během prvních hodin po vystavení slunci. LID se liší panel od panelu v závislosti na kvalitě krystalických křemíkových plátků, ale obvykle vede k jednorázové, 1-3 % ztrátě účinnosti, uvedla zkušební laboratoř PVEL, PV Evolution Labs.
Zvětrávání
Hlavním důvodem degradace panelu je vystavení povětrnostním podmínkám. Teplo je klíčovým faktorem jak pro výkon panelu v reálném čase, tak pro degradaci v průběhu času. Okolní teplo podle NREL negativně ovlivňuje výkon a účinnost elektrických součástí.
Kontrolou datového listu výrobce lze zjistit teplotní koeficient panelu, který prokáže schopnost panelu fungovat při vyšších teplotách.
Koeficient vysvětluje, o kolik se účinnost v reálném čase ztratí každým stupněm Celsia zvýšeným nad standardní teplotu 25 stupňů Celsia. Například teplotní koeficient -0,353 % znamená, že na každý stupeň Celsia nad 25 se ztratí 0,353 % celkové výrobní kapacity.
Tepelná výměna pohání degradaci panelu prostřednictvím procesu zvaného tepelné cyklování. Když je teplo, materiály se roztahují, a když teplota klesá, smršťují se. Tento pohyb pomalu způsobuje vznik mikrotrhlin v panelu v průběhu času, což snižuje výkon.
Ve své každoroční studii Module Score Card analyzovala společnost PVEL 36 provozních solárních projektů v Indii a zjistila významné dopady tepelné degradace. Průměrná roční degradace projektů dosáhla 1,47 %, ale pole umístěná v chladnějších horských oblastech se zhoršila téměř polovičním tempem, tedy 0,7 %.
Problémy související s teplem
Správná instalace může pomoci vyřešit problémy související s teplem. Panely by měly být instalovány několik palců nad střechou, aby pod nimi mohl proudit konvekční vzduch a chladit zařízení. K omezení absorpce tepla lze v konstrukci panelů použít světlé materiály. A komponenty jako invertory a slučovače, jejichž výkon je obzvláště citlivý na teplo, by měly být umístěny ve stínu, navrhl CED Greentech.
Vítr je další povětrnostní stav, který může způsobit poškození solárních panelů. Silný vítr může způsobit ohýbání panelů, tzv. dynamické mechanické zatížení. To také způsobuje mikrotrhliny v panelech, což snižuje výkon. Některá řešení regálů se optimalizují pro oblasti se silným větrem, chrání panely před silnými zvedacími silami a omezují mikrotrhlinky. Technický list výrobce obvykle poskytne informace o maximálním větru, kterému může panel odolat.
Totéž platí pro sníh, který může zakrýt panely při silnějších bouřkách, což omezuje výkon. Sníh může také způsobit dynamické mechanické zatížení, které znehodnocuje panely. Sníh z panelů obvykle sklouzává, protože jsou kluzké a zahřívají se, ale v některých případech se majitel domu může rozhodnout sníh z panelů odklidit. To je třeba provést opatrně, protože poškrábání skleněného povrchu panelu by mělo negativní dopad na výstup.
Degradace je běžnou, nevyhnutelnou součástí životnosti panelu. Správná instalace, pečlivé odklízení sněhu a pečlivé čištění panelů mohou pomoci s výkonem, ale v konečném důsledku je produktivní solární panel technologií bez pohyblivých částí, která vyžaduje velmi malou údržbu.
Normy
Aby se zajistilo, že daný panel bude pravděpodobně mít dlouhou životnost a bude fungovat podle plánu, musí projít standardním testováním pro certifikaci. Panely podléhají testování Mezinárodní elektrotechnické komise (IEC), které se vztahuje na monokrystalické i polykrystalické panely.
Společnost EnergySage uvedla, že panely, které splňují normu IEC 61215, se testují na elektrické vlastnosti, jako jsou mokré svodové proudy a izolační odpor. Podrobují se mechanickému zátěžovému testu na vítr a sníh a klimatickým testům. Ty kontrolují slabá místa na horkých místech, vystavení UV záření, zamrznutí vlhkosti, vlhkému teplu, krupobití a dalšímu venkovnímu vystavení.
IEC 61215 také určuje metriky výkonu panelu za standardních testovacích podmínek, včetně teplotního koeficientu, napětí naprázdno a maximálního výstupního výkonu.
Na technickém listu panelu je také běžně vidět pečeť Underwriters Laboratories (UL), která také poskytuje normy a testování. UL provádí klimatické testy a testy stárnutí, stejně jako celou škálu testů bezpečnosti.
Selhání produktivního panelu
Selhání produktivního solárního panelu se děje v malé míře. NREL provedla studii více než 50 000 systémů instalovaných ve Spojených státech a 4 500 celosvětově v letech 2000 až 2015. Studie zjistila střední poruchovost 5 panelů z 10 000 ročně.
Porucha panelu se v průběhu času výrazně zlepšila. A to proto, protože se zjistilo, že systémy instalované v letech 1980 až 2000 vykazovaly dvojnásobnou poruchovost oproti skupině po roce 2000.
Výpadek systému se zřídka připisuje selhání panelu. Studie společnosti kWh Analytics ve skutečnosti zjistila, že 80 % všech prostojů solárních elektráren se stalo důsledkem selhání invertorů, zařízení, které převádí stejnosměrný proud panelu na použitelný střídavý proud.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
