Срок службы солнечных панелей зависит от условий среды, типа модуля и системы крепления. Хотя конкретной даты окончания срока службы панели нет, со временем снижение производительности обычно приводит и к выводу оборудования из эксплуатации.
Лучшим ответом на вопрос продлевать ли эксплуатацию панели после 20–30 лет эксплуатации или заменить ее, является мониторинг уровней выходной мощности.
Деградация.
По данным Национальной лаборатории возобновляемой энергии США (NREL), потеря мощности с течением времени, называемая деградацией, обычно составляет около 0,5% в год.
Производители обычно считают, что через 25-30 лет эксплуатации деградация достигает уровня, при котором может потребоваться замена панели. Стандартная гарантия на солнечные модули составляет 25 лет.
Учитывая, что годовой уровень деградации составляет 0,5%, через 20 лет эксплуатации панель все еще способна производить около 90% своей первоначальной мощности.
Качество панелей может оказывать определенное влияние на скорость деградации. По данным NREL, у премиум-производителей, таких как Panasonic и LG, этот показатель составляет около 0,3 % в год, в то время как у других брендов он достигает 0,80 %. Через 25 лет эти панели премиум-класса все еще могут производить 93 % от своей первоначальной мощности, а панели с более высоким уровнем деградации - 82,5 %.
Значительная часть деградации объясняется явлением, называемым потенциальной индуцированной деградацией (PID), с которым сталкиваются некоторые, но не все панели. PID возникает, когда разность потенциалов панели и утечка тока приводят к движению ионов внутри модуля между полупроводниковым материалом и другими элементами модуля, такими как стекло, крепление или рамка. Это приводит к снижению выходной мощности модуля.
Некоторые производители изготавливают свои панели с использованием материалов, устойчивых к PID, в стекле, корпусе и диффузионных барьерах.
Все панели также подвержены так называемой фотоиндуцированной деградации (LID), при которой панели теряют эффективность в первые часы после воздействия солнечного света. LID варьируется от панели к панели в зависимости от качества кристаллических кремниевых пластин, но обычно приводит к единовременной потере эффективности на 1-3 %, сообщает испытательная лаборатория PVEL, PV Evolution Labs.
Погодные условия.
Высокие температуры отрицательно сказываются на производительности и эффективности электрических компонентов. Тепло является ключевым фактором, приводящим к деградации панелей.
Изучив спецификацию производителя, можно найти температурный коэффициент панели, который покажет способность панели работать при высоких температурах.
Коэффициент объясняет, сколько реальной эффективности теряется при повышении температуры на один градус Цельсия выше стандартных 25 градусов. Например, температурный коэффициент -0,353% означает, что при повышении температуры на каждый градус Цельсия выше 25 теряется 0,353% от общей производительности.
Теплообмен приводит к деградации панелей в результате процесса, называемого термоциклированием. При повышении температуры, материалы расширяются, а затем, когда температура понижается, сжимаются, что со временем приводит к образованию микротрещин, и в результате снижается производительность панелей.
Типичные сценарии деградации фотоэлектрических модулей на основе C-Si
В своем ежегодном исследовании Module Score Card компания PVEL проанализировала 36 действующих солнечных проектов в Индии и выявила значительное влияние тепловой деградации. Среднегодовой уровень деградации по проектам составил 1,47 %, но массивы, расположенные в более холодных горных районах, деградировали почти в два раза медленнее - на 0,7%.
Справиться с проблемами, связанными с теплом, частично может помочь правильная установка. Панели рекомендуется устанавливать на некотором расстоянии от крыши, что обеспечивает прохождение конвективного потока воздуха под ними для охлаждения. Также при конструкции панелей можно использовать материалы светлых тонов, чтобы ограничить поглощение тепла. А такие компоненты, как инверторы и комбинаторы, работа которых особенно чувствительна к нагреву, следует размещать в затененных местах, советует CED Greentech.
Ветер - еще одно погодное явление, которое может привести к повреждению солнечных панелей. Сильный ветер может вызвать изгиб панелей, что считается динамической механической нагрузкой и также приводит к появлению микротрещин в панелях, снижая их производительность. Некоторые системы крепления оптимизированы для районов с сильными ветрами, и в техническом паспорте указана максимальная скорость ветра, которую может выдерживать панель.
Снег также может создать динамическую механическую нагрузку, разрушая панели, или ограничить их выходную мощность во время сильных снегопадов. Как правило, снег соскальзывает с панелей, так как они скользкие и нагреваются. В некоторых случаях домовладельцы могут решить очистить панели от снега самостоятельно, делать это нужно аккуратно, так как царапины на стеклянной поверхности панели негативно повлияют на производительность.
Деградация - это неизбежная часть срока службы панели. Правильная установка, осторожная очистка от снега и бережный уход за панелями могут помочь поддерживать выходную мощность, но в конечном итоге солнечная панель - это технология без движущихся частей, требующая минимального обслуживания.
Стандарты
Чтобы обеспечить долгий срок службы панели и ее работу в соответствии с паспортом производительности, она должна пройти стандартизированное тестирование для сертификации. Панели подлежат испытаниям Международной электротехнической комиссии (IEC), которые применяются как к моно-, так и к поликристаллическим панелям.
EnergySage заявила, что панели, соответствующие стандарту IEC 61215, тестируются на электрические характеристики, такие как утечки токов в условиях влажности и сопротивление изоляции. Они проходят тест на механическую нагрузку при ветре и снеге, а также климатические испытания, которые проверяют их на слабые места по нагреву, воздействию ультрафиолета, влажности и мороза, влажному теплу, ударам града и другим внешним воздействиям.
IEC 61215 также определяет показатели производительности панели при стандартных условиях испытаний, включая температурный коэффициент, напряжение разомкнутой цепи и максимальную выходную мощность.
Также в техническом паспорте панели часто можно увидеть печать Underwriters Laboratories (UL), которая также обеспечивает стандарты и испытания. UL проводит климатические испытания и испытания на старение, а также полный спектр испытаний на безопасность.
Неисправности.
Неисправности солнечных панелей случаются редко. Компания NREL провела исследование более 50 000 систем, установленных в США и 4 500 по всему миру в период с 2000 по 2015 год. Исследование показало, что средняя частота выхода из строя составляет 5 панелей из 10 000 в год.
С течением времени частота неисправностей панелей заметно снизилась, например, было системы, установленные в период с 1980 по 2000 годы, имели частоту отказов в два раза выше, чем системы, установленные после 2000 года.
Простой системы редко связан с неисправностью панелей. На самом деле, согласно исследованию kWh Analytics 80% всех простоев солнечных установок связано с неисправностью инверторов - устройств, преобразующих постоянный ток панели в используемый переменный.