Окупити вкладення: як довго можуть прослужити сонячні панелі і що впливає на їхній ресурс

Виробники гарантують, що сонячні панелі для житлових будинків прослужать 20-25 років. Видання PV magazine Australia з'ясувало, які чинники впливають на термін служби фотоелектричних елементів.

Термін служби сонячної батареї залежить від клімату, типу самої панелі, її стелажної системи. Для пристрою не існує конкретного "терміну придатності", але з часом він може втратити в ефективності або зовсім вийти з ладу.

Деградація сонячних панелей

За даними Національної лабораторії відновлюваних джерел енергії (NREL) у США, втрата виробництва з плином часу зазвичай становить близько 0,5% на рік. Виробники зазвичай вважають період від 25 до 30 років моментом, коли відбулася достатня деградація, і настав час заміни панелі. За даними NREL, галузевий стандарт виробничої гарантії на сонячний модуль становить 25 років.

З огляду на еталонний річний темп деградації 0,5%, 20-річна панель здатна виробляти близько 90% своєї початкової потужності.

Якість фотоелемента може впливати на швидкість деградації. NREL повідомляє, що у виробників преміум-класу, таких як Panasonic і LG, темпи деградації становлять близько 0,3% на рік, у той час як у деяких брендів темпи деградації досягають 0,8% на рік. Через 25 років батареї преміум-класу все ще можуть виробляти 93% від початкової потужності, а пристрій із вищим рівнем деградації зможе виробляти 82,5%.

Деградація виникає, коли іони всередині модуля починають активно рухатися між напівпровідниковим матеріалом та іншими елементами, такими як скло. Це призводить до зниження вихідної потужності, в деяких випадках значного. Деякі виробники виготовляють свої панелі зі стійких до деградації матеріалів.

Усі панелі страждають і від світлоіндукованої деградації (LID), за якої вони втрачають ефективність протягом перших годин після впливу сонця. LID варіюється залежно від якості пластин кристалічного кремнію, але зазвичай призводить до одноразової втрати ефективності на 1-3%, згідно з даними лабораторії PV Evolution Labs.

Вплив погодних умов на сонячні батареї

Вплив погодних умов є основним фактором деградації панелей.

За даними NREL, висока температура навколишнього середовища негативно впливає на продуктивність і ефективність електричних компонентів. У паспорті пристрою виробник завжди вказує температурний коефіцієнт панелі, з чого можна зрозуміти, чи може вона працювати за високих температур, чи ні. Коефіцієнт пояснює, наскільки втрачається ефективність у реальному часі на кожен градус Цельсія, що перевищує стандартну температуру в 25 градусів Цельсія. Наприклад, температурний коефіцієнт -0,353% означає, що на кожен градус Цельсія вище 25 втрачається 0,353% загальної виробничої потужності.

Теплообмін призводить до деградації панелі за допомогою процесу, званого термоциксуванням. Коли тепло, матеріали розширюються, а коли температура знижується, вони стискаються. Цей рух призводить до утворення мікротріщин фотоелемента, що знижує його продуктивність. Згідно з даними компанії PVEL, середньорічна деградація сонячних панелей, розташованих на півдні, становила 1,47%, а тих, які розташовані на півночі — 0,7%.

Правильне встановлення допоможе вирішити проблеми, пов'язані з перегрівом. Панелі слід встановлювати на кілька дюймів вище за дах, щоб конвективне повітря могло проходити під ними й охолоджувати обладнання. У конструкціях можна використовувати матеріали світлих тонів, щоб обмежити поглинання тепла. А такі компоненти, як інвертори та суматори, продуктивність яких особливо чутлива до нагрівання, слід розміщувати в затінених місцях, вважають фахівці компанії CED Greentech.

Вітер може завдати шкоди сонячним батареям, спровокувавши динамічне механічне навантаження, тобто погнувши їх. Це також призводить до утворення мікротріщин, що знижує продуктивність. Деякі стелажні рішення оптимізовані для зон із сильним вітром, захищаючи панелі та обмежуючи утворення мікротріщин. Зазвичай у паспорті виробника міститься інформація про максимальний вітер, який може витримати батарея.

Сніг теж може обмежити продуктивність, зігнувши фотоелемент під своєю вагою. Зчищати його потрібно обережно, щоб не подряпати поверхню сонячної електростанції.

Стандарти для фотоелектричних елементів

Щоб гарантувати, що та чи інша сонячна панель пропрацює довго і так, як заплановано, вона повинна пройти тестування для сертифікації. Наприклад, батареї випробовують фахівці Міжнародної електротехнічної комісії (IEC). Результати поширюються як на моно-, так і на полікристалічні панелі.

EnergySage повідомляє, що панелі, які відповідають стандарту IEC 61215, проходять випробування на струм витоку, опір ізоляції, механічне навантаження вітру, граду і снігу, вразливість до високих температур, впливу ультрафіолету, вологості, морозу тощо.

IEC 61215 також визначає показники продуктивності пристрою в стандартних умовах випробувань, включно з температурним коефіцієнтом, напругою холостого ходу і максимальною вихідною потужністю.

У специфікаціях сонячних батарей часто можна побачити печатку Underwriters Laboratories (UL). UL проводить кліматичні тести і тести на старіння, а також повний спектр випробувань на безпеку.

Раніше ми писали про те, що сонячні панелі пропрацювали 31 рік, але забезпечують 79% вихідної потужності. Сонячні батареї перевищили показники, обіцяні виробниками, які заявляли, що вони збережуть свою продуктивність на 80% через 25 років.

Також повідомляли, що варто врахувати, перш ніж перейти на "зелену" енергію. Розташування будинку, нахил даху, тип покрівлі, вартість системи, наявність гарантій: ось далеко неповний список критеріїв, які слід врахувати перш, ніж встановлювати сонячні батареї.