Как долго служат солнечные панели?

На продолжительность продуктивного срока службы солнечных панелей для жилых домов влияет несколько факторов.

Солнечные панели для жилых домов часто продаются с долгосрочными кредитами или арендой, при этом владельцы заключают контракты на 20 лет и более. Но как долго служат панели и насколько они живучи?

Срок службы панелей зависит от нескольких факторов, включая климат, тип модулей и используемую монтажную систему, среди прочих. Хотя нет конкретной "конечной даты" для панели, потеря производительности со временем часто заставляет отказываться от оборудования.

При решении, стоит ли оставлять панель в эксплуатации через 20-30 лет в будущем или искать обновление, наилучшим способом принять обоснованное решение является мониторинг уровней выходной мощности.

Деградация солнечных панелей

Согласно Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL), потеря выходной мощности со временем, называемая деградацией, обычно составляет около 0.5% ежегодно.

Производители обычно считают, что через 25-30 лет из-за сильной деградации необходимо задуматься о замене панели. Промышленный стандарт для производственных гарантий составляет 25 лет на солнечный модуль.

Учитывая ежегодный показатель деградации 0.5%, 20-летняя панель способна производить около 90% своей начальной мощности.

Качество панелей может влиять на скорость деградации. NREL сообщает, что премиум-производители, такие как Panasonic и LG, имеют показатели около 0.3% в год, тогда как некоторые бренды имеют скорость деградации до 0.80%. Через 25 лет эти премиум-панели могут все еще производить 93% своей начальной мощности, а панели с высокой скоростью деградации - 82.5%.

Значительная часть деградации обусловлена проблемой PID, которая возникает, когда потенциал напряжения панели и ток утечки вызывают перемещение ионов внутри модуля между полупроводниковым материалом и другими элементами модуля, такими как стекло, монтаж или рама. Это приводит к снижению мощности модуля, в некоторых случаях значительному.

Некоторые производители изготавливают свои панели из материалов, устойчивых к PID, в стекле, инкапсуляции и диффузионных барьерах.

Все панели также испытывают нечто, что называется деградацией, вызванной светом (LID), при которой панели теряют эффективность в течение первых часов воздействия солнца. LID варьируется от панели к панели в зависимости от качества кристаллических кремниевых пластин, но обычно приводит к одноразовой потере эффективности на 1-3%.

Влияние погодных условий

Влияние погодных условий является основным фактором деградации панелей. Тепло является ключевым фактором как для реальной производительности панели, так и для деградации со временем. Высокие температуры негативно влияют на производительность и эффективность электрических компонентов, отмечает NREL.

Проверив технический паспорт производителя, можно найти коэффициент температуры панели, который покажет способность панели работать при высоких температурах.

Коэффициент объясняет, сколько реальной эффективности теряется с каждым увеличением градуса Цельсия сверх стандартной температуры 25 градусов Цельсия. Например, коэффициент температуры -0.353% означает, что за каждый градус Цельсия выше 25 теряется 0.353% общей производственной мощности.

Теплообмен вызывает деградацию панелей через процесс, который называется термическим циклированием. Когда тепло, материалы расширяются, и когда температура снижается, они сокращаются. Это движение медленно вызывает образование микротрещин в панели со временем, снижая выходную мощность.

В своем ежегодном исследовании Module Score Card, PVEL проанализировал 36 действующих солнечных проектов в Индии и выявил значительное влияние деградации от тепла. Средняя ежегодная деградация проектов составляла 1.47%, но массивы, расположенные в более холодных, горных регионах, деградировали почти вдвое меньше, на 0.7%.

Правильная установка солнечных панелей может помочь справиться с проблемами, связанными с теплом. Панели должны быть установлены на несколько дюймов выше крыши, чтобы конвективный воздух мог протекать под ними и охлаждать оборудование. Для ограничения теплопоглощения можно использовать материалы светлых цветов в конструкции панели. А компоненты, такие как инверторы, производительность которых особенно чувствительна к теплу, должны быть расположены в затененных местах.

Ветер является еще одним погодным условием, которое может причинить вред солнечным панелям. Сильный ветер может вызвать изгиб панелей, который называется динамическим механическим нагружением. Это также вызывает образование микротрещин в панелях, снижая выходную мощность. Некоторые монтажные решения оптимизированы для зон с высокими ветрами, защищая панели от сильных подъемных сил и ограничивая образование микротрещин. Обычно технический паспорт производителя предоставит информацию о максимальных ветрах, которые панель способна выдержать.

Отказы

Отказы солнечных панелей случаются довольно редко. NREL провела исследование более 50,000 систем, установленных в США, и 4,500 глобально между 2000 и 2015 годами. Исследование выявило средний уровень отказов 5 панелей из 10,000 ежегодно.

Отказы панелей значительно увеличились с течением времени, поскольку установлено, что системы, установленные между 1980 и 2000 годами, демонстрировали уровень отказов вдвое больше, чем группа после 2000 года.

Время простоя системы редко связано с отказом панелей. На самом деле, исследование, проведенное kWh Analytics, выявило, что 80% всех простоев солнечных электростанций являются результатом отказов инверторов, устройств, которые преобразуют постоянный ток панели в пригодный для использования переменный ток.