Żywotność paneli fotowoltaicznych
Ryszard Jesionowski:
Są rzeczy, które z upływem czasu robią się coraz lepsze – szynka serrano, ser grana padano, czy wino. Jednak, na ogół inaczej dzieje się w przypadku urządzeń. Samochód, telewizor, komputer czy inne urządzenie z upływem czasu pogarszają się.
Pomimo tego, że panele fotowoltaiczne są bardzo dobrą długoterminową inwestycją, nie różnią się od innych urządzeń. Decydując się na fotowoltaikę, warto zdać sobie sprawę ze spadku mocy paneli fotowoltaicznych z upływem czasu. W tym artykule omówimy jak zmienia się moc paneli fotowoltaicznych w czasie i co możesz zrobić, aby uzyskać jak najwięcej ze swojej inwestycji.
- Jaka jest żywotność paneli fotowoltaicznych?
- Co to jest degradacja paneli fotowoltaicznych?
- Co powoduje degradację?
- Co wpływa na wzrost lub spadek tempa degradacji paneli fotowoltaicznych?
- Pytania i odpowiedzi
- Podsumowanie
Jaka jest żywotność paneli fotowoltaicznych?
Panele fotowoltaiczne nie mają określonego okresu trwałości. Nie posiadając części mechanicznych, które mogłyby ulec zużyciu, mogą produkować prąd przez wiele dekad. Do dnia dzisiejszego funkcjonują instalacje zamontowane w latach osiemdziesiątych. Producenci oferują 25-letnie gwarancje na moc, zgodnie z którymi moduł powinien uzyskiwać określoną moc po upływie tego okresu. Nic nie stoi jednak na przeszkodzie, aby moduł był eksploatowany znacznie dłużej. Pamiętać jednak należy, iż z upływem lat, moc modułu fotowoltaicznego ulega zmniejszeniu.
Co to jest degradacja paneli fotowoltaicznych?
Z upływem czasu, panele fotowoltaiczne zmniejszają swoją zdolność do wchłaniania światła i przekształcania go w prąd elektryczny. Przyczyną są zmiany zachodzące przede wszystkim w ogniwach fotowoltaicznych. Zjawisko to nazywa się degradacją.
Im mniejszy współczynnik degradacji, tym lepszy panel fotowoltaiczny. Jeśli moduł solarny ma niższy współczynnik degradacji, to wyprodukuje więcej prądu elektrycznego w czasie eksploatacji.
Większość obecnie dostępnych paneli solarnych degraduje w tempie ok. 0,3% – 0,5% rocznie. Czasami zdarza się jednak, że poziom degradacji osiąga nawet 1,4% rocznie. Utrata kilku procent produkcji prądu rocznie może mieć wpływ na potencjalne zyski. Z tego powodu warto dokonać oceny tempa degradacji modułu fotowoltaicznego przed podpisaniem umowy na montaż instalacji PV.
Ubytek mocy modułów solarnych jest określony w gwarancji na moc paneli PV. Producenci modułów oferują gwarancje na moc sięgające najczęściej 25, a czasami więcej lat. Ubytek mocy zachodzi podczas eksploatacji modułu najczęściej w sposób liniowy, jak pokazano na powyższym wykresie. Wyjątkiem jest pierwszy rok po montażu, gdy spadek mocy jest większy niż w późniejszych latach.
Jak się to przekłada na konkretne wartości? Otóż, idealny panel fotowoltaiczny, który nie ulegałby degradacji, w ciągu 25 lat wyprodukowałby 25 000 kWh (przy założeniu produkcji 1 000 kWh energii elektrycznej rocznie). W praktyce, wartości te będą niższe a różnice pomiędzy modułami będą wynikać z tempa degradacji.
Powyższa tabelka pokazuje różnice w produkcji energii elektrycznej kilku paneli fotowoltaicznych. Porównywane panele są wszystkie bardzo dobrymi jakościowo produktami – różnią się jednak technologią wykonania. Moduły Jinko są równie dobre jakościowo jak Canadian, jednak porównując konkretne modele modułów, inwestor może oczekiwać różnych cen w zależności od wydajności modułów.
O ile moduł fotowoltaiczny nie potłucze się lub nie ulegnie uszkodzeniu, można spodziewać się przyzwoitej produkcji energii elektrycznej nawet po upływie 25 lat eksploatacji.
Co powoduje degradację?
Wszystkie panele fotowoltaiczne tracą moc z upływem czasu, ale jedne degradują szybciej a inne wolniej. Wiele czynników ma na to wpływ, w tym klimat, temperatura czy materiały zastosowane do budowy modułu solarnego.
Degradacja paneli fotowoltaicznych jest konsekwencją wielu zjawisk, które oddziałują na moduły, jednak główną przyczyną jest degradacja związana ze starzeniem. Pozostałe przyczyny to degradacja wywołana światłem (LID), degradacja indukowanym napięciem (PID), czy też uszkodzenie tylnej warstwy ochronnej modułu (backsheetu).
Degradacja wynikająca ze starzenia
Starzenie jest głównym zjawiskiem wpływającym na panele fotowoltaiczne podczas ich długoletniej eksploatacji. Jest ono konsekwencją ekspozycji modułów solarnych na deszcz, śnieg, zmienne temperatury, grad, wilgotność, obciążenia mechaniczne, oraz inne czynniki.
Gdy panele fotowoltaiczne zostają wystawione na działanie wymienionych zjawisk, zaczyna się ich starzenie i redukcja wydajności. Dzieje się to poprzez korozję ramek, delaminację szkła i podłoża, czy utratę właściwości fotowoltaicznych komponentów modułu fotowoltaicznego. Wszystko to powoduje roczną degradację na poziomie ok. 0,5%.
LID – degradacja wywołana światłem
LID to zjawisko szybkiej, lecz krótkotrwałej degradacji pod wpływem padającego na ogniwo promieniowania słonecznego. Jest ono spowodowane zmianami chemicznymi zachodzącymi w ogniwie (dodawany do płytek krzemowych bor wiąże się z atomami tlenu, obniżając sprawność ogniwa).
Degradacja LID występuje w praktyce w trakcie pierwszych godzin po ekspozycji modułu na słońce.
Degradacja wywołana światłem dotyczy szczególnie modułów monokrystalicznych PERC.
PID – Degradacja indukowanym napięciem
Kolejnym rodzajem degradacji jest zjawisko PID. Dotyczy ono zarówno modułów monokrystalicznych, polikrystalicznych jak i cienkowarstwowych.
Degradacja PID dotyczy spadku mocy modułu solarnego, wynikającego z upływu prądu z ogniwa fotowoltaicznego do ramki modułu. Część prądu elektrycznego, zamiast płynąć przewodami do falownika, przedostaje się do ramki modułu, a stamtąd poprzez przewód uziemiający, do ziemi i bezpowrotnie ulega stracie.
Uszkodzenie podłoża (backsheetu)
Uszkodzenie podłoża modułu fotowoltaicznego jest kolejnym rodzajem przedwczesnej degradacji. Wg firmy DuPont – jednego z producentów materiałów do produkcji podłoża – 14% modułów fotowoltaicznych miało uszkodzenie podłoża. Podłoże stanowi pierwszą linię obrony, chroniąc wewnętrzne elementy modułu przed czynnikami zewnętrznymi, takimi jak wilgoć, wiatr, kurz, czy promieniowanie ultrafioletowe.
Główną przyczyną degradacji wywołanej uszkodzeniem podłoża jest delaminacja podłoża lub powstanie pęknięć w materiale. Gdy podłoże ulegnie uszkodzeniu, wewnętrzne komponenty modułu fotowoltaicznego zostają wystawione na działanie czynników zewnętrznych, a żywotność modułu ulega skróceniu.
Co wpływa na wzrost lub spadek tempa degradacji paneli fotowoltaicznych?
Podobnie jak w przypadku różnego tempa degradacji paneli fotowoltaicznych, występują czynniki, które przyspieszają bądź spowalniają degradację modułów solarnych. Zaliczają się do nich materiały zastosowane do produkcji modułów, proces produkcyjny, proces montażu paneli fotowoltaicznych w miejscu ich użytkowania, konserwacja a nawet pogoda.
Jakość materiałów
W większości modułów, które ulegają przyspieszonej degradacji, dzieje się tak z powodu opisanych wcześniej LID, PID, bądź uszkodzenia podłoża. Te zjawiska wynikają częściowo z wad materiałowych, można więc zakładać, iż lepszej jakości materiały degradują powolniej.
Montaż paneli fotowoltaicznych
Podczas transportu oraz przenoszenia modułów w trakcie instalacji w miejscu montażu, na panele oddziaływają naprężenia mechaniczne. Te naprężenia mogą wywoływać degradację z powodu uszkodzenia podłoża.
W celu ograniczenia degradacji wywołanej pęknięciami podłoża i wydłużenia żywotności paneli fotowoltaicznych, powinny być montowane przez doświadczonych profesjonalistów.
Regularna konserwacja paneli fotowoltaicznych
Panele fotowoltaiczne co do zasady nie wymagają konserwacji, jednak producenci coraz częściej dodają do instrukcji montażu zapisy wymagające przeglądów i / lub konserwacji.
Z pewnością warto usuwać z paneli nadmierny brud lub zalegające liście (dotyczy szczególnie instalacji o niewielkim kącie nachylenia). Oprócz tego, iż tego typu zabrudzenia ograniczają produkcję prądu, dodatkowo powodują częstsze załączanie diod bocznikujących, co może doprowadzić do ich przedwczesnego uszkodzenia i skrócenia żywotności modułu solarnego.
Gdyby po kilku latach eksploatacji okazało się, iż produkcja prądu z paneli PV nie pokrywa zapotrzebowania, gdyż w domu wzrosło zużycie (pojawił się nowy członek rodziny, albo zakupiono np. suszarkę do ubrań), można dokonać rozbudowy instalacji fotowoltaicznej.
Pytania i odpowiedzi
Sprawność paneli fotowoltaicznych po 10 latach
Na ogół, sprawność paneli fotowoltaicznych po 10 latach wynosi pomiędzy 90 a 95 procent sprawności nowego modułu. Po 25 latach, panele uzyskują co najmniej 85 procent sprawności.
Po jakim czasie trzeba wymienić panele fotowoltaiczne
Standardem w branży jest gwarantowana żywotność paneli fotowoltaicznych wynosząca minimum 25 lat. Jednak w praktyce żywotność paneli fotowoltaicznych jest znacznie dłuższa i nie ma potrzeby ich wymiany.
Czy warto zwracać uwagę na współczynnik degradacji paneli fotowoltaicznych?
Biorąc pod uwagę, że panele fotowoltaiczne z upływem czasu tracą moc, warto wybrać takie, których straty będą możliwie niewielkie, lub uwzględnić w wycenie instalacji spadek mocy paneli PV.
Oferty na montaż instalacji fotowoltaicznej na ogół zawierają szacunki produkcji energii elektrycznej jedynie w pierwszym roku pracy instalacji. Jak pokazaliśmy w tabelce powyżej, różnice w tempie degradacji pomiędzy różnymi panelami mogą powodować różnice w produkcji prądu wynoszące kilka procent. To może się wydawać niewiele, ale kilka procent mniejszej produkcji z powodu degradacji plus kilka procent z powodu gorszego współczynnika temperaturowego, plus kilka procent z powodu mniejszej sprawności falownika składa się na nawet kilkanaście procent sumarycznie. Do tego może dołączyć straty prądu w kablach, złączkach itp.
Podsumowanie
- Dobrej jakości panele fotowoltaiczne mają żywotność co najmniej 25 lat, a w praktyce znacznie dłużej, w tym czasie ich moc ulega degradacji.
- Typowy współczynnik degradacji wynosi 0,3% do 0,5%.
- Panele fotowoltaiczne nie mają określonej trwałości, ich moc z czasem maleje, ale nie przeszkadza to w ich eksploatacji – w tabeli powyżej pokazano porównanie wpływu tempa degradacji na produkcję prądu.
Może Cię zainteresować
