Produktivní životnost obytného solárního panelu ovlivňuje více faktorů. V prvním díle této série se podíváme na samotné panely.
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?
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.
Při rozhodování, zda ponechat svůj panel v provozu 20–30 let v budoucnu, nebo se v té době poohlédnout po upgradu, se sledování výstupních úrovní stává nejlepším způsobem, jak učinit informované rozhodnutí.
Degradace solárních panelů
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 se má zvážit výměna panelu. Průmyslový standard pro výrobní záruky se pohybuje okolo 25 let na solární modul, řekl NREL.
Vzhledem k 0,5 % referenční roční míře degradace, 20 let starý panel produkuje 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 zhoršují rychlostí až 0,80 %. Po 25 letech by 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 vyvolanou 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 °C. 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 %.
Instalace
Správná instalace může pomoci vyřešit problémy související s teplem. Panely se musí instalovat 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, aby tak prodloužily jejich životnost.
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 jsou optimalizována pro oblasti se silným větrem, chrání panely před silnými zvedacími silami a omezují mikrotrhlinky. Technický list výrobce obvykle poskytne informace o maximálním větru, kterému je panel schopen 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 obvykle sklouzává z panelů, protože jsou kluzké a jsou teplé, ale v některých případech se majitel domu může rozhodnout sníh z panelů odklidit. Toto se musí 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 solární panel technologií bez pohyblivých částí, která vyžaduje velmi malou údržbu.
Normy pro delší životnost
Aby bylo zajištěno, 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 platí pro mono- i polykrystalické panely.
Společnost EnergySage uvedla, že panely, které splňují normu IEC 61215, jsou testovány na elektrické vlastnosti, jako jsou mokré svodové proudy a izolační odpor. Jsou podrobeny mechanickému zátěžovému testu na vítr a sníh a klimatickým testům, které 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
Selhání 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.
Selhání panelu se v průběhu času výrazně zlepšilo, protože se zjistilo, že systém instalovaný v letech 1980 až 2000 vykazoval 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 jeví důsledkem selhání invertorů, zařízení, které převádí stejnosměrný proud panelu na použitelný střídavý proud. Pokračování této série má analyzovat výkon měniče.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
