Окупить вложения: как долго могут прослужить солнечные панели и что влияет на их ресурс

Производители гарантируют, что солнечные панели для жилых домов прослужат 20-25 лет. Издание PV magazine Аustralia выяснило, какие факторы влияют на срок службы фотоэлектрических элементов.

Срок службы солнечной батареи зависит от климата, типа самой панели, ее стеллажной системы. Для устройства не существует конкретного "срока годности", но со временем оно может потерять в эффективности или вовсе выйти из стоя.

Деградация солнечных панелей

По данным Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) в США, потеря производства с течением времени обычно составляет около 0,5% в год. Производители обычно считают период от 25 до 30 лет моментом, когда произошла достаточная деградация, и настало время замены панели. По данным NREL, отраслевой стандарт производственной гарантии на солнечный модуль составляет 25 лет.

Учитывая эталонный годовой темп деградации 0,5%, 20-летняя панель способна производить около 90% своей первоначальной мощности.

Качество фотоэлемента может влиять на скорость деградации. NREL сообщает, что у производителей премиум-класса, таких как Panasonic и LG, темпы деградации составляют около 0,3% в год, в то время как у некоторых брендов темпы деградации достигают 0,8% в год. Через 25 лет батареи премиум-класса все еще могут производить 93% от первоначальной мощности, а устройство с более высоким уровнем деградации сможет производить 82,5%.

Деградация возникает, когда ионы внутри модуля начинают активно двигаться между полупроводниковым материалом и другими элементами, такими как стекло. Это приводит к снижению выходной мощности, в некоторых случаях значительному. Некоторые производители изготавливают свои панели из устойчивых к деградации материалов.

Все панели страдают и от светоиндуцированной деградации (LID), при которой они теряют эффективность в течение первых часов после воздействия солнца. LID варьируется в зависимости от качества пластин кристаллического кремния, но обычно приводит к единовременной потере эффективности на 1-3%, согласно данным лаборатории PV Evolution Labs.

Влияние погодных условий на солнечные батареи

Воздействие погодных условий является основным фактором деградации панелей.

По данным NREL, высокая температура окружающей среды отрицательно влияет на производительность и эффективность электрических компонентов. В паспорте устройства производитель всегда указывает температурный коэффициент панели, из чего можно понять, может ли она работать при высоких температурах, или нет. Коэффициент объясняет, насколько теряется эффективность в реальном времени на каждый градус Цельсия, превышающий стандартную температуру в 25 градусов Цельсия. Например, температурный коэффициент -0,353% означает, что на каждый градус Цельсия выше 25 теряется 0,353% общей производственной мощности.

Теплообмен приводит к деградации панели посредством процесса, называемого термоциклированием. Когда тепло, материалы расширяются, а когда температура снижается, они сжимаются. Это движение приводит к образованию микротрещин фотоэлемента, что снижает его производительность. Согласно данным компании PVEL, среднегодовая деградация солнечных панелей, расположенных на юге, составила 1,47%, а тех, которые расположены на севере — 0,7%.

Правильная установка поможет решить проблемы, связанные с перегревом. Панели следует устанавливать на несколько дюймов выше крыши, чтобы конвективный воздух мог проходить под ними и охлаждать оборудование. В конструкциях можно использовать материалы светлых тонов, чтобы ограничить поглощение тепла. А такие компоненты, как инверторы и сумматоры, производительность которых особенно чувствительна к нагреву, следует размещать в затененных местах, считают специалисты компании CED Greentech.

Ветер может нанести вред солнечным батареям, спровоцировав динамическую механическую нагрузку, т.е. погнув их. Это также приводит к образованию микротрещин, что снижает производительность. Некоторые стеллажные решения оптимизированы для зон с сильным ветром, защищая панели и ограничивая образование микротрещин. Обычно в паспорте производителя содержится информация о максимальном ветре, который может выдержать батарея.

Снег тоже может ограничить производительность, изогнув фотоэлемент под своим весом. Счищать его нужно осторожно, чтобы не поцарапать поверхность солнечной электростанции.

Стандарты для фотоэлектрических элементов

Чтобы гарантировать, что та или иная солнечная панель проработает долго и так, как запланировано, она должна пройти тестирование для сертификации. К примеру, батареи испытывают специалисты Международной электротехнической комиссии (IEC). Результаты распространяются как на моно-, так и на поликристаллические панели.

EnergySage сообщает, что панели, соответствующие стандарту IEC 61215, проходят испытания на ток утечки, сопротивление изоляции, механическую нагрузку ветра, града и снега, уязвимость к высоким температурам, воздействию ультрафиолета, влажности, морозу и пр.

IEC 61215 также определяет показатели производительности устройства в стандартных условиях испытаний, включая температурный коэффициент, напряжение холостого хода и максимальную выходную мощность.

В спецификациях солнечных батарей часто можно увидеть печать Underwriters Laboratories (UL). UL проводит климатические тесты и тесты на старение, а также полный спектр испытаний на безопасность.

Также сообщали, что следует учесть прежде, чем перейти на "зеленую" энергию. Расположение дома, наклон крыши, тип кровли, стоимость системы, наличие гарантий: вот далеко неполный список критериев, которые следует учесть прежде, чем устанавливать солнечные батареи.