Скільки служать сонячні батареї для житлових будинків?

Сонячні батареї для житлових будинків часто продаються з довгостроковими кредитами або орендою, з домовласниками, які укладають контракти на 20 років або більше. Але скільки служать панелі і наскільки вони міцні?

Термін служби панелей залежить від кількох факторів, у тому числі клімату, типу модуля та використовуваної стелажної системи. Хоча для панелі як такої немає конкретної «дати завершення», втрата виробництва з часом часто змушує обладнання виходити з експлуатації.

Коли ви вирішуєте, чи продовжувати роботу вашої панелі 20-30 років у майбутньому, чи шукати оновлення на той час, моніторинг рівнів виходу є найкращим способом прийняти обґрунтоване рішення.

Деградація

За даними Національної лабораторії відновлюваної енергії (NREL), втрата виробленої продукції з часом, яка називається деградацією, зазвичай становить близько 0,5% щороку.

Виробники зазвичай вважають від 25 до 30 років моментом, коли відбулося достатнє погіршення, і настав час розглянути питання про заміну панелі. За словами NREL, галузевим стандартом виробничої гарантії на сонячний модуль є 25 років.

Враховуючи 0,5% контрольного показника річної деградації, 20-річна панель здатна виробляти приблизно 90% своєї початкової потужності.

Якість панелей може певним чином впливати на швидкість деградації. NREL повідомляє, що такі виробники преміум-класу, як Panasonic і LG, мають показники близько 0,3% на рік, тоді як деякі бренди погіршуються зі швидкістю до 0,80%. Через 25 років ці панелі преміум-класу все ще можуть виробляти 93% вихідної продукції, а зразок із вищим розкладом може виробляти 82,5%.

(Прочитайте: "Дослідники оцінюють деградацію фотоелектричних систем старше 15 років“)

Значна частина погіршення пов’язана з явищем, яке називається потенціальним погіршенням (PID), проблемою, з якою стикаються деякі, але не всі панелі. PID виникає, коли потенціал напруги панелі та струм витоку викликають рух іонів у модулі між напівпровідниковим матеріалом та іншими елементами модуля, як-от скло, кріплення або рама. Це призводить до зниження вихідної потужності модуля, в деяких випадках значного.

Деякі виробники виготовляють свої панелі зі стійких до PID матеріалів у своєму склі, герметизації та дифузійних бар’єрах.

Усі панелі також страждають від деградації, викликаної світлом (LID), коли панелі втрачають ефективність протягом перших годин після перебування на сонці. LID варіюється від панелі до панелі залежно від якості кристалічних кремнієвих пластин, але зазвичай призводить до одноразової втрати ефективності на 1-3%, повідомляє випробувальна лабораторія PVEL, PV Evolution Labs.

Вивітрювання

Вплив погодних умов є основною причиною деградації панелей. Тепло є ключовим фактором як для роботи панелі в режимі реального часу, так і для погіршення з часом. Тепло навколишнього середовища негативно впливає на роботу та ефективність електричних компонентів,згідно з NREL.

Перевіривши специфікацію виробника, можна дізнатися температурний коефіцієнт панелі, який продемонструє здатність панелі працювати при вищих температурах.

Коефіцієнт пояснює, скільки ефективності в реальному часі втрачається на кожен градус Цельсія, що підвищується вище стандартної температури 25 градусів Цельсія. Наприклад, температурний коефіцієнт -0,353% означає, що на кожен градус Цельсія вище 25 втрачається 0,353% загальної виробничої потужності.

Теплообмін сприяє деградації панелей через процес, який називається термоциклуванням. Коли тепло, матеріали розширюються, а коли температура знижується, вони стискаються. Цей рух повільно призводить до утворення мікротріщин на панелі з часом, що знижує продуктивність.

У своєму річномуМодуль Score Card вивчення, PVEL проаналізувала 36 діючих сонячних проектів в Індії та виявила значний вплив теплової деградації. Середньорічна деградація проектів склала 1,47%, але масиви, розташовані в більш холодних, гірських регіонах, деградували майже вдвічі нижче, на 0,7%.

Правильне встановлення може допомогти вирішити проблеми, пов’язані з теплом. Панелі повинні бути встановлені на кілька дюймів над дахом, щоб конвекційне повітря могло протікати під ними та охолоджувати обладнання. Для обмеження теплопоглинання в панелях можна використовувати світлі матеріали. А такі компоненти, як інвертори та суматори, чия продуктивність особливо чутлива до тепла, повинні розташовуватися в затінених місцях,запропонував CED Greentech.

Вітер — ще одна погодна умова, яка може завдати певної шкоди сонячним панелям. Сильний вітер може викликати вигин панелей, що називається динамічним механічним навантаженням. Це також викликає мікротріщини в панелях, що знижує продуктивність. Деякі стелажні рішення оптимізовані для зон із сильним вітром, захищаючи панелі від сильних сил підйому та обмежуючи мікротріщини. Як правило, технічний паспорт виробника містить інформацію про максимальні вітри, які панель здатна витримати.

Те саме стосується снігу, який може покривати панелі під час сильніших штормів, обмежуючи продуктивність. Сніг також може спричиняти динамічне механічне навантаження, погіршуючи якість панелей. Як правило, сніг зісковзує з панелей, оскільки вони гладкі та прогріваються, але в деяких випадках домовласник може вирішити очистити панелі від снігу. Це потрібно робити обережно, оскільки подряпини скляної поверхні панелі негативно вплинуть на продуктивність.

(Прочитайте: "Поради щодо підтримки роботи вашої сонячної системи на даху протягом тривалого часу“)

Деградація є нормальною, неминучою частиною життя панелі. Правильне встановлення, ретельне прибирання снігу та ретельне чищення панелей можуть допомогти підвищити продуктивність, але, зрештою, сонячні панелі — це технологія без рухомих частин, яка потребує дуже малого обслуговування.

Стандарти

Щоб переконатися, що дана панель, ймовірно, проживе довгий термін служби та функціонуватиме, як планувалося, вона повинна пройти випробування стандартів для сертифікації. Панелі підлягають тестуванню Міжнародної електротехнічної комісії (IEC), яке стосується як моно-, так і полікристалічних панелей.

EnergySage сказавПанелі, які відповідають стандарту IEC 61215, перевіряються на електричні характеристики, такі як струми витоку вологи та опір ізоляції. Вони проходять випробування на механічне навантаження як на вітер, так і на сніг, а також на кліматичні випробування, які перевіряють наявність слабких місць у гарячих точках, ультрафіолетовому випромінюванні, замерзанні, сирому теплі, граді та інших зовнішніх впливах.

IEC 61215 також визначає показники ефективності панелі за стандартних умов випробування, включаючи температурний коефіцієнт, напругу холостого ходу та максимальну вихідну потужність.

Також на технічних характеристиках панелей часто можна побачити печатку Underwriters Laboratories (UL), яка також надає стандарти та тестування. UL проводить кліматичні випробування та випробування на старіння, а також повний спектр випробувань на безпеку.

Невдачі

Вихід сонячної панелі з ладу трапляється з низькою частотою. NRELпровели дослідженняпонад 50 000 систем, встановлених у Сполучених Штатах і 4 500 у всьому світі між 2000 і 2015 роками. Дослідження виявило середній рівень відмов 5 панелей із 10 000 щорічно.

Відмови панелей з часом помітно зменшилися, оскільки було виявлено, що системи, встановлені між 1980 і 2000 роками, продемонстрували частоту відмов у два рази, ніж у групі після 2000 року.

(Прочитайте: "Найкращі бренди сонячних панелей за продуктивністю, надійністю та якістю“)

Простой системи рідко пояснюється несправністю панелі. Фактично, дослідження kWh Analytics показало, що 80% усіх простоїв сонячних установок є результатом несправності інверторів, пристроїв, які перетворюють постійний струм панелі в придатний для використання змінний струм. Журнал pv проаналізує продуктивність інвертора в наступній частині цієї серії.