Когато хората инсталират слънчеви фотоволтаични панели върху покривите на своите домове, често се налага да използват заеми или лизинг. Това вдига въпроса за това колко дълго модулите, които се закупуват, ще работят.
Животът на фотоволтаичния панел зависи от няколко фактора, включително климата, типа на модула и използваната стелажна система. Въпреки че няма точно определен „срок на годност“ за соларния панел сам по себе си, честото намаляване на производствения му капацитет с времето често налага собствениците да изключат оборудването.
Експертите са съгласни, че най-добрият начин за собствениците на соларни панели да вземат информирано решение е чрез мониторинг на изходните нива на модулите. Това помага да се определи кога може да се наложи смяна на панелите.
Деградация
С течение на времето, слънчевите фотоволтаични панели може да изпитат намаление на ефективността си, известно като деградация. Според американската Национална лаборатория за възобновяема енергия (NREL), това намаление обикновено се движи около 0,5% годишно.
Производителите обикновено посочват, че панелите им имат срок на работа между 25 и 30 години. Това време обаче е достатъчно, за да настъпи намаление на производствения им капацитет, което прави панелите по-малко ефективни и подходящи за замяна. Стандартната гаранция за соларни модули е обикновено за 25 години.
Ако приемем, че годишната степен на деградация е 0,5%, след 20 години работа един панел може да запази около 90% от първоначалния си капацитет.
Качеството на панела може да влияе на нивото на деградация. Има данни, които сочат, че висококачествените производители постигат по-ниска деградация около 0,3% годишно, докато други марки могат да достигнат до 0,8%.
Важна част от влошаването е поради феномена, наречен потенциално индуцирано влошаване (PID). Това се случва при някои панели, когато напрежението в панела и утечките стимулират движението на йони в модула между полупроводниковия материал и другите елементи на модула (стъкло, стойка и др.). Това може да доведе до намаление на изходната мощност на панела, понякога значително.
За справяне с този проблем, някои производители използват специални материали, устойчиви на PID.
Всички панели подлежат на светлинно индуцирано разграждане (LID). Този процес води до загуба на ефективност след първите часове на излагане на слънце. LID варира от панел до панел в зависимост от качеството на силициевите пластини, но обикновено води до краткотрайна загуба на ефективност от 1-3%, според тестовата лаборатория PVEL (PV Evolution Labs).
Състаряване
Въздействието на метеорологичните условия играе основна роля в процеса на деградация на соларния панел. Топлината изпълнява решителна функция както за непосредствената му работа в реално време, така и за постепенното му увреждане във времето. Високите околни температури оказват отрицателно въздействие върху производителността и ефективността на електрическите компоненти, както посочват данните на Националната лаборатория за възобновяеми енергийни източници (NREL).
Обичайно, в описанието на производителя трябва да се намерят информация и данни относно температурния коефициент на соларния панел. Този параметър изразява способността на модула да работи при повишени температури, според експертите от SolarCalculator.com.
Температурният коефициент обяснява колко ефективност в реално време се губи при всяко повишение на температурата над стандартните 25 градуса по Целзий. Например, ако имаме температурен коефициент от -0,353%, това означава, че с всяко увеличение на температурата с един градус над 25 градуса по Целзий, ефективността се намалява с 0,353% от общата производствена способност.
Процесът на топлообмен играе роля в деградацията на панела чрез механизма на топлинния цикъл: когато температурата е висока, материалите се разширяват, а при намаление на температурата се свиват. Този постоянен процес на свиване и разширяване постепенно довежда до образуване на микропукнатини в структурата на панела с времето, което в конечна сметка намалява производителността му.
В годишното си проучване „Module Score Card“, PVEL проучва 36 активни слънчеви проекта в Индия и открива значително влияние от топлинната деградация. Средната годишна деградация на тези проекти достига 1,47%. Въпреки това, масивите, разположени в по-хладни, планински региони, се деградират със скорост от само 0,7% годишно.
Методът на инсталиране може да помогне за справяне с проблемите, свързани с топлинната деградация. Соларните панели трябва да бъдат монтирани на известна височина над покрива, за да позволят на въздуха да циркулира и да охлажда оборудването. При конструкцията на панелите може да се използват светли материали, които ограничават поглъщането на топлина. Компоненти като инверторите, които са особено чувствителни към високите температури, трябва да бъдат поставени в сенчести области, според CED Greentech.
Силният вятър представлява друго метеорологично явление, което може да навреди на соларните панели. Изложени на интензивен вятър, панелите могат да се огънат, създавайки динамично механично натоварване. Това огъване може да причини образуването на микропукнатини в панелната структура, което допълнително води до намаление на капацитета им. Някои дизайни на панелите са оптимизирани специално за области със силни ветрове, като им предоставят защита от възможното издигане и ограничават динамичното натоварване.
Снегът също може да предизвика проблеми. Вместо да предизвика блокиране на слънчевите лъчи, както мнозина може би предполагат, по-голямата загриженост идва от факта, че той може да предизвика динамично механично натоварване, което може да наруши панелите. Ако собственикът реши да почисти снега от панелите, това трябва да се извършва внимателно, защото неправилното почистване може да доведе до надраскване на стъклената повърхност на панела, което впоследствие ще намали капацитета му.
В производителските информационни материали би следвало да бъде предоставена таблица с данни, показваща максималните ветрове, на които конкретният панел може да устои, което е важно при избора на подходящо оборудване за съответните климатични условия.
Стандарти
За да бъде гарантиран дълъг живот и оптимална работа на соларния панел, той трябва да бъде подложен на стандартни тестове и сертифициране. Тези стандарти и процедури осигуряват надеждност и качество на продукта. Соларните панели се подлагат на тестове, съгласно насоките на Международната електротехническа комисия (IEC), които се прилагат както за моно-, така и за поликристални панели.
Специфично, панелите, които съответстват на стандарт IEC 61215, преминават проби за електрически характеристики, както и за механично натоварване от вятър и сняг. Те също преминават климатични тестове, които проверяват тяхната издръжливост към екстремни условия като високи температури, ултравиолетово излагане, замръзване и удари от градушка.
IEC 61215 също определя ключови параметри за ефективност на панела при стандартни изпитвателни условия, включително температурен коефициент, напрежение на отворената верига и максимална изходна мощност.
Печатът на Underwriters Laboratories (UL) също е често срещан на листовете със спецификации на панелите. Техните тестове са също така важни доказателства за спазване на важните стандарти за безопасност, производство и издръжливост. UL извършва широк спектър от тестове, включително климатични изпитания, тестове за стареене и комплексни тестове за безопасност. Всичко това гарантира, че панелите са подходящи за работа в различни климатични условия и са безопасни за използване.
Дефектиране
Наистина, повредите на соларните панели са рядко срещани. Според проучване, проведено от Националната лаборатория за възобновяеми енергийни източници (NREL), което включва информация от над 50 000 инсталирани системи между 2000 и 2015 г., средният процент на отказ на панели е 5 от 10 000 годишно.
Тенденцията е, че неизправности на панелите се случват все по-рядко, поради непрекъснатото усъвършенстване на технологиите от страна на производителите. Определено, според проучването на kWh Analytics, около 80% от прекъсванията в работата на соларни централи не се дължат на дефекти в панелите, а по-скоро на проблеми с инверторите. Инверторите са устройства, които преобразуват постоянния ток, генериран от панелите, в променлив ток, подходящ за използване в електрическите системи. Това подчертава значението на надеждни инвертори за стабилната работа на соларната инсталация като цяло.