Скільки працюватимуть ваші сонячні панелі?

Термін служби панелей залежить від кількох факторів, включаючи клімат, тип модуля та систему кріплення. Хоча для панелі як такої немає конкретної «дати закінчення», втрата виробництва з часом часто змушує обладнання виходити з експлуатації.

Коли ви вирішуєте, чи продовжувати роботу вашої панелі за 20-30 років у майбутньому, чи шукати оновлення на той час, моніторинг рівнів виходу є найкращим способом прийняти обґрунтоване рішення. За даними Національної лабораторії відновлюваної енергії (NREL), втрата виробленої продукції з часом, яка називається деградацією, зазвичай становить близько 0,5% щороку.

Виробники зазвичай вважають від 25 до 30 років моментом, коли відбулося достатнє погіршення, і настав час розглянути питання про заміну панелі. За словами NREL, галузевим стандартом виробничої гарантії на сонячний модуль є 25 років.

Враховуючи 0,5% контрольного показника річної деградації, 20-річна панель здатна виробляти приблизно 90% своєї початкової потужності.

Якість панелей може певним чином вплинути на швидкість деградації. NREL повідомляє, що такі виробники преміум-класу, як Panasonic і LG, мають показники близько 0,3% на рік, тоді як деякі бренди погіршуються зі швидкістю до 0,80%. Через 25 років ці панелі преміум-класу все ще можуть виробляти 93% вихідної продукції, а зразок із вищою деградацією може виробляти 82,5%.

Значна частина погіршення пов’язана з явищем PID, проблемою, з якою стикаються деякі, але не всі панелі. PID виникає, коли потенціал напруги панелі та струм витоку викликають рух іонів у модулі між напівпровідниковим матеріалом та іншими елементами модуля, як-от скло, кріплення або рама. Це призводить до зниження вихідної потужності модуля, в деяких випадках значного.

Усі панелі також страждають від деградації, викликаної світлом (LID), коли панелі втрачають ефективність протягом перших годин після перебування на сонці. LID варіюється від панелі до панелі залежно від якості кристалічних кремнієвих пластин, але зазвичай призводить до одноразової втрати ефективності на 1-3%, повідомляє випробувальна лабораторія PVEL, PV Evolution Labs.

Погодні умови

Вплив погодних умов є основною причиною деградації панелей. Тепло є ключовим фактором як для роботи панелі в режимі реального часу, так і для погіршення з часом. Тепло навколишнього середовища негативно впливає на продуктивність і ефективність електричних компонентів, повідомляє NREL.

Перевіривши специфікацію виробника, можна дізнатися температурний коефіцієнт панелі, який продемонструє здатність панелі працювати при вищих температурах.

Коефіцієнт пояснює, скільки ефективності в реальному часі втрачається на кожен градус Цельсія, що перевищує стандартну температуру 25 C. Наприклад, температурний коефіцієнт -0,353% означає, що на кожен градус Цельсія вище 25 припадає 0,353% загальної виробничої потужності втрачається.

Теплообмін сприяє деградації панелей через процес, який називається термоциклуванням. Коли тепло, матеріали розширюються, а коли температура знижується, вони стискаються. Цей рух повільно призводить до утворення мікротріщин на панелі з часом, що знижує продуктивність.

У своєму щорічному дослідженні Module Score Card PVEL проаналізувала 36 діючих сонячних проектів в Індії та виявила значний вплив від тепла. Середньорічна деградація проектів склала 1,47%, але масиви, розташовані в більш холодних, гірських регіонах, деградували майже вдвічі нижче, на 0,7%.

Правильне встановлення може допомогти вирішити проблеми, пов’язані з теплом. Панелі повинні бути встановлені на кілька см над дахом, щоб конвекційне повітря могло протікати під ними та охолоджувати обладнання. Для обмеження поглинання тепла в панелях можна використовувати світлі матеріали. А такі компоненти, як інвертори та об’єднувачі, чия продуктивність особливо чутлива до тепла, слід розташовувати в затінених місцях.

Вітер — ще одна погодна умова, яка може завдати певної шкоди сонячним панелям. Сильний вітер може викликати вигин панелей, що називається динамічним механічним навантаженням. Це також викликає мікротріщини в панелях, що знижує продуктивність. Деякі стелажні рішення оптимізовані для зон із сильним вітром, захищаючи панелі від сильних сил підйому та обмежуючи мікротріщини. Як правило, технічний паспорт виробника містить інформацію про максимальні вітри, які панель здатна витримати.

Те саме стосується снігу, який може покривати панелі під час сильніших штормів, обмежуючи продуктивність. Сніг також може спричиняти динамічне механічне навантаження, погіршуючи якість панелей. Як правило, сніг зісковзує з панелей, оскільки вони гладкі та прогріваються, але в деяких випадках домовласник може вирішити очистити панелі від снігу. Це потрібно робити обережно, оскільки подряпини на скляній поверхні панелі негативно вплинуть на продуктивність.

Деградація є нормальною, неминучою частиною життя панелі. Правильне встановлення, ретельне прибирання снігу та ретельне чищення панелей можуть допомогти підвищити продуктивність, але, зрештою, сонячні панелі — це технологія без рухомих частин, яка потребує дуже малого обслуговування.

Щоб переконатися, що дана панель, ймовірно, проживе довгий термін служби та функціонуватиме, як планувалося, вона повинна пройти випробування стандартів для сертифікації. Панелі підлягають тестуванню Міжнародної електротехнічної комісії (IEC), яке стосується як моно-, так і полікристалічних панелей.

Панелі, які відповідають стандарту IEC 61215, перевіряються на електричні характеристики, такі як опір ізоляції. Вони проходять випробування на механічне навантаження як на вітер, так і на сніг, а також на кліматичні випробування, які перевіряють наявність слабких місць у гарячих точках, ультрафіолетовому випромінюванні, замерзанні, сирому теплі, граді та інших зовнішніх впливах.

IEC 61215 також визначає показники ефективності панелі за стандартних умов випробування, включаючи температурний коефіцієнт, напругу холостого ходу та максимальну вихідну потужність.

Також на технічних характеристиках панелей часто можна побачити печатку Underwriters Laboratories (UL), яка також надає стандарти та тестування. UL проводить кліматичні випробування та випробування на старіння, а також повний спектр випробувань на безпеку.

Фактори відмови

Збій сонячної панелі трапляється з низькою частотою. NREL провів дослідження понад 50 000 систем, встановлених у Сполучених Штатах і 4 500 у всьому світі в період з 2000 по 2015 роки. Дослідження виявило середній рівень відмов 5 панелей із 10 000 щорічно.

Відмови панелей з часом помітно зменшилися, оскільки було виявлено, що система, встановлена між 1980 і 2000 роками, продемонструвала частоту відмов у два рази вище, ніж у групі після 2000 року.