Febra instalării de panouri fotovolatice a cuprins și România și se estimează că, la începutul anului viitor, vor fi funcționale capacități ale prosumatorilor de 2.000 MW, în industrial și rezidențial. Deja numărul prosumatorilor se apropie de 80.000 și este în creștere accentuată. Cât timp după momentul instalării ne putem bucura însă de energia electrică produsă de panouile puse acasă? Un articol redactat de publicația specializată PV Magazine vine cu câteva răspunsuri.
Durata de viață a panourilor depinde de mai mulți factori, printre care climatul, tipul de modul și sistemul de montaj utilizat, printre altele. Deși nu există o „data-limită ” specifică pentru un panou în sine de la care acesta nu mai funcționează deloc, scăderea producției sale în timp forțează totuși înlocuirea echipamentului, la un moment dat.
Monitorizarea nivelurilor de producție a sistemului fotovoltaic este cea mai bună modalitate de a lua o decizie în cunoștință de cauză atunci când decideți dacă să păstrați panourile vechi, puse cu mulți ani în urmă, sau să le înlocuiți
Degradarea panoului
Pierderea de producție de energie electrică în timp, numită degradare, este de obicei de aproximativ 0,5% în fiecare an, conform National Renewable Energy Laboratory (NREL), o instituție din subordinea Departamentului pentru Energie din SUA.
Producătorii consideră, de obicei, că 25-30 de ani reprezintă durata în care s-a produs o degradare suficient de consistentă pentru a lua în considerare înlocuirea unui panou. Standardul industriei pentru garanția data de producători este de 25 de ani pentru un panou fotovoltaic a precizat NREL.
Având în vedere o rată anuală de degradare de referință de 0,5%, un panou vechi de 20 de ani este capabil să producă aproximativ 90% din capacitatea sa inițială.
Calitatea panoului poate avea un anumit impact asupra ratelor de degradare. NREL arată că producătorii premium, cum ar fi Panasonic și LG, au rate de aproximativ 0,3% pe an, în timp ce unele mărci se degradează la rate de până la 0,8%. După 25 de ani, aceste panouri premium ar putea produce încă 93% din producția lor inițială, iar altele, în cazul unui grad de degradare mai ridicat, ar putea produce 82,5%.
O parte considerabilă a degradării unui panou este atribuită unui fenomen numit degradare indusă de potențial (PID), o problemă cu care se confruntă unele panouri, dar nu toate. PID apare atunci când potențialul de tensiune și curentul de scurgere al panoului determină mobilitatea ionilor în interiorul modulului între materialul semiconductor și alte elemente ale acestuia, cum ar fi sticla, structura pe care se montează panoul sau rama. Acest lucru determină scăderea, în unele cazuri, în mod semnificativ, a puterii de ieșire a modulului.
Unii producători își construiesc însă panourile cu materiale rezistente la PID.
Toate panourile suferă, de asemenea, de ceea ce se numește degradare indusă de lumină (LID), în care panourile își pierd eficiența în primele ore de la expunerea la soare. LID variază de la un panou la altul, în funcție de calitatea plachetelor de siliciu cristalin, dar, de obicei, duce la o pierdere unică de eficiență de 1-3%, conform laboratorului de testare PVEL, PV Evolution Labs.
Încălzirea panoului
Expunerea la condițiile meteorologice este principalul factor de degradare a panourilor. Căldura este un factor-cheie atât în ceea ce privește performanța panourilor în timp real, cât și în ceea ce privește degradarea în timp. Căldura ambientală afectează negativ performanța și eficiența componentelor electrice, potrivit NREL.
Verificând fișa tehnică a producătorului, puteți vedea coeficientul de temperatură al unui panou, care va demonstra capacitatea panoului de a funcționa la temperaturi mai ridicate. Coeficientul arată de fapt cât de multă eficiență în timp real se pierde cu fiecare grad Celsius crescut peste temperatura standard de 25 de grade. De exemplu, un coeficient de temperatură de -0,353% înseamnă că, pentru fiecare grad Celsius peste 25, se pierde 0,353% din capacitatea totală de producție.
Schimbul de căldură determină degradarea panourilor printr-un proces numit ciclu termic. Când este cald, materialele se dilată, iar când temperatura scade, se contractă. Această mișcare determină încet-încet formarea de microfisuri în panou în timp, scăzând producția.
Într-un studiu, cercetătorii de la PVEL au analizat 36 de sisteme fotovoltaice operaționale din India și a constatat un impact semnificativ al degradării termice. Degradarea medie anuală a a ajuns la 1,47%, dar panourile situate în regiunile mai reci și muntoase s-au degradat la aproape jumătate din această rată, la doar 0,7%.
O instalare adecvată poate contribui la rezolvarea problemelor legate de căldură. Panourile trebuie instalate la câțiva centimetri deasupra acoperișului, astfel încât aerul convectiv să poată trece pe sub ele și să răcească echipamentul. În construcția panourilor se pot folosi materiale de culoare deschisă pentru a limita absorbția de căldură. Iar componentele, cum ar fi invertoarele și tablourile cu siguranțe, care sunt foarte sensibile la căldură, ar trebui amplasate în zone umbrite.
Vântul este o altă condiție meteorologică care poate cauza unele daune panourilor fotovoltaice. Vântul puternic poate provoca flexarea panourilor, numită sarcină mecanică dinamică. Acest lucru provoacă, de asemenea, microfisuri în panouri, scăzând producția. Unele soluții de rafturi sunt optimizate pentru zonele cu vânt puternic, protejând panourile de forțele puternice de ridicare și limitând microfisurile. De obicei, fișa tehnică a producătorului va furniza informații despre vânturile maxime la care poate rezista panoul.
Același lucru este valabil și pentru zăpadă, care poate acoperi panourile, limitând producția. De asemenea, zăpada poate provoca o sarcină mecanică dinamică, degradând panourile. În mod obișnuit, zăpada alunecă de pe panouri, deoarece acestea au suprafața lucioasă și se încălzesc, dar în unele cazuri, proprietarul poate decide să îndepărteze zăpada de pe panouri. Acest lucru trebuie făcut cu atenție, deoarece zgârierea suprafeței de sticlă a panoului ar avea și ea un impact negativ asupra randamentului.
Degradarea este o un fenomen normal și inevitabil pentru orice panou. Instalarea corectă, curățarea atentă a zăpezii și curățarea atentă a panourilor pot contribui la creșterea randamentului, dar, în cele din urmă, un panou fotovoltaic ste o tehnologie fără părți mobile, care necesită foarte puțină întreținere.
Standardele pentru panouri
Pentru ca un anumit panou să aibă o durată de viață cât mai lungă și să funcționeze așa cum a fost proiectat, acesta trebuie să fie supus unor teste de certificare. Panourile sunt supuse testelor IEC (International Electrotechnical Commission – Comisia Electrotehnică Internațională), care a elaborat standarde care se aplică atât panourilor monocristaline, cât și celor policristaline.
Panourile cu standardul IEC 61215 sunt testate pentru caracteristicile electrice, cum ar fi curenții de scurgere umedă și rezistența de izolație. Acestea sunt supuse unui test de sarcină mecanică atât pentru vânt, cât și pentru zăpadă, precum și unor teste climatice care verifică slăbiciunile la punctele fierbinți, expunerea la raiațiile ultraviolete, umiditate-gheață, căldură umedă, rezistența la grindină și alte tipuri de expuneri în exterior.
IEC 61215 determină, de asemenea, parametrii de performanță ai unui panou în condiții de testare standard, inclusiv coeficientul de temperatură, tensiunea de circuit deschis și puterea maximă de ieșire. De asemenea, pe fișa de specificații a unui panou se regăsește în mod obișnuit sigiliul Underwriters Laboratories (UL), care oferă, de asemenea, standarde și teste. UL execută teste climatice și de îmbătrânire, precum și întreaga gamă de teste de siguranță.
Defecțiunile panourilor
Panourile solare au o rată destul de scăzută de defectare. NREL a efectuat un studiu asupra a peste 50.000 de sisteme fotovoltaice instalate în Statele Unite și 4.500 la nivel global, între anii 2000 și 2015. Studiul a constatat o rată medie de defecțiune de 5 panouri din 10.000 anual.
Oricum, rata de defectare a panourilor s-a îmbunătățit considerabil de-a lungul timpului – s-a constatat că sistemele instalate între 1980 și 2000 au o rată de defectare dublă față de grupul de sisteme instalate după anul 2000
Timpul de nefuncționare a sistemului fotovoltaice este rareori atribuit defecțiunilor panourilor. De fapt, un studiu realizat de kWh Analytics a constatat că 80% din timpii de nefuncționare ai instalațiilor fotovoltaice sunt rezultatul defecțiunilor invertoarelor, dispozitivul care convertește curentul continuu al panourilor în curentul alternativ utilizabil în gospodărie.
