Жилые солнечные панели часто продаются с долгосрочными кредитами или лизингом, при этом домовладельцы заключают контракты на 20 лет и более. Но как долго служат панели и насколько они устойчивы?
Срок службы панели зависит от нескольких факторов, включая климат, тип модуля и используемую систему стеллажей, среди прочих. Хотя для панели как таковой не существует определенной «конечной даты», потеря производства с течением времени часто приводит к выводу оборудования из эксплуатации.
Принимая решение о том, продлить ли эксплуатацию панели на 20–30 лет или же заняться ее модернизацией, лучшим способом принятия обоснованного решения является мониторинг уровней выходной мощности.
Деградация
По данным Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL), потеря производительности с течением времени, называемая деградацией, обычно составляет около 0,5% в год.
Производители обычно считают, что 25–30 лет — это точка, по достижении которой происходит достаточная деградация, и, возможно, пора задуматься о замене панели. Отраслевой стандарт производственных гарантий составляет 25 лет на солнечный модуль, заявила NREL.
Учитывая, что базовая скорость деградации составляет 0,5% в год, 20-летняя панель способна обеспечить около 90% своей первоначальной производительности.
Качество панелей может оказывать некоторое влияние на скорость деградации. NREL сообщает, что у производителей премиум-класса, таких как Panasonic и LG, скорость деградации составляет около 0,3% в год, в то время как у некоторых брендов скорость деградации достигает 0,80%. Спустя 25 лет эти панели премиум-класса все еще могут производить 93% от первоначальной производительности, а образец с более высокой скоростью деградации может производить 82,5%.
(Читать: "Исследователи оценивают деградацию фотоэлектрических систем старше 15 лет“)
Значительная часть деградации связана с явлением, называемым деградацией, вызванной потенциалом (PID), проблемой, с которой сталкиваются некоторые, но не все панели. PID возникает, когда потенциал напряжения панели и ток утечки вызывают подвижность ионов внутри модуля между полупроводниковым материалом и другими элементами модуля, такими как стекло, крепление или рама. Это приводит к снижению выходной мощности модуля, в некоторых случаях значительному.
Некоторые производители изготавливают панели с использованием материалов, устойчивых к ПИИД, в стекле, герметизации и диффузионных барьерах.
Все панели также подвержены так называемой деградации под воздействием света (LID), при которой панели теряют эффективность в течение первых часов после воздействия солнца. LID варьируется от панели к панели в зависимости от качества кристаллических кремниевых пластин, но обычно приводит к единовременной потере эффективности на 1–3%, заявила испытательная лаборатория PVEL, PV Evolution Labs.
Выветривание
Воздействие погодных условий является основным фактором деградации панели. Тепло является ключевым фактором как в работе панели в реальном времени, так и в ее деградации с течением времени. Окружающая температура отрицательно влияет на производительность и эффективность электрических компонентов,по данным NREL.
Проверив паспорт производителя, можно узнать температурный коэффициент панели, который продемонстрирует способность панели работать при более высоких температурах.
Коэффициент объясняет, насколько теряется эффективность в реальном времени при каждом повышении температуры на градус Цельсия выше стандартной температуры в 25 градусов Цельсия. Например, температурный коэффициент -0,353% означает, что при каждом повышении температуры на градус Цельсия выше 25 теряется 0,353% общей производственной мощности.
Теплообмен приводит к деградации панели через процесс, называемый термоциклированием. Когда тепло, материалы расширяются, а когда температура понижается, они сжимаются. Это движение медленно приводит к образованию микротрещин в панели с течением времени, что снижает производительность.
В своем ежегодномМодуль исследования оценочной картыPVEL проанализировала 36 действующих солнечных проектов в Индии и обнаружила значительные последствия тепловой деградации. Среднегодовая деградация проектов составила 1,47%, но массивы, расположенные в более холодных горных регионах, деградировали почти вдвое медленнее — на 0,7%.
Правильная установка может помочь справиться с проблемами, связанными с теплом. Панели следует устанавливать на несколько дюймов выше крыши, чтобы конвективный воздух мог проходить под ними и охлаждать оборудование. Светлые материалы можно использовать в конструкции панелей, чтобы ограничить поглощение тепла. А такие компоненты, как инверторы и сумматоры, производительность которых особенно чувствительна к теплу, следует размещать в затененных местах,предложил CED Greentech.
Ветер — еще одно погодное условие, которое может нанести вред солнечным панелям. Сильный ветер может вызвать изгиб панелей, что называется динамической механической нагрузкой. Это также приводит к появлению микротрещин в панелях, что снижает производительность. Некоторые решения для стеллажей оптимизированы для районов с сильным ветром, защищая панели от сильных подъемных сил и ограничивая микротрещины. Обычно в техническом паспорте производителя приводится информация о максимальном ветре, который может выдержать панель.
То же самое касается снега, который может покрывать панели во время сильных штормов, ограничивая выход. Снег также может вызывать динамическую механическую нагрузку, ухудшая панели. Обычно снег соскальзывает с панелей, так как они скользкие и нагреваются, но в некоторых случаях домовладелец может решить очистить панели от снега. Это нужно делать осторожно, так как царапины на стеклянной поверхности панели могут отрицательно сказаться на выходе.
(Читать: "Советы по поддержанию бесперебойной работы солнечной системы на крыше в течение длительного времени“)
Деградация — это нормальная, неизбежная часть жизни панели. Правильная установка, тщательная очистка от снега и тщательная очистка панели могут помочь с выходом, но в конечном итоге солнечная панель — это технология без движущихся частей, требующая очень небольшого обслуживания.
Стандарты
Чтобы гарантировать, что данная панель, скорее всего, проживет долго и будет работать так, как запланировано, она должна пройти стандартные испытания для сертификации. Панели подлежат испытаниям Международной электротехнической комиссии (МЭК), которые применяются как к моно-, так и к поликристаллическим панелям.
EnergySage сказалПанели, соответствующие стандарту IEC 61215, тестируются на электрические характеристики, такие как токи утечки во влажной среде и сопротивление изоляции. Они проходят испытание на механическую нагрузку как для ветра, так и для снега, а также климатические испытания, которые проверяют уязвимость к горячим точкам, воздействию ультрафиолета, влажности-замораживанию, влажному теплу, воздействию града и другим внешним воздействиям.
IEC 61215 также определяет показатели производительности панели в стандартных условиях испытаний, включая температурный коэффициент, напряжение холостого хода и максимальную выходную мощность.
Также часто на листе спецификаций панелей можно увидеть печать Underwriters Laboratories (UL), которая также предоставляет стандарты и испытания. UL проводит климатические испытания и испытания на старение, а также полный спектр испытаний на безопасность.
Неудачи
Выход из строя солнечных панелей происходит с низкой частотой. NRELпровели исследованиеиз более чем 50 000 систем, установленных в США, и 4500 по всему миру в период с 2000 по 2015 год. Исследование показало, что средний показатель отказов составляет 5 панелей из 10 000 в год.
С течением времени показатели отказов панелей заметно улучшились: было обнаружено, что системы, установленные в период с 1980 по 2000 год, продемонстрировали вдвое большую частоту отказов, чем системы, установленные после 2000 года.
(Читать: "Ведущие бренды солнечных панелей по производительности, надежности и качеству“)
Простои системы редко приписываются отказу панели. Фактически, исследование kWh Analytics показало, что 80% всех простоев солнечных электростанций являются результатом отказа инверторов, устройств, которые преобразуют постоянный ток панели в пригодный для использования переменный ток. Журнал pv проанализирует производительность инвертора в следующем выпуске этой серии.
Время публикации: 19 июня 2024 г.