Новое исследование, проведенное в Индии, утверждает, что солнечные модули, у которых толщина передних стекол 3,2 мм, недостаточно прочны для того, чтобы выдерживать ураганы с крупным градом. Ученые пришли к выводу, что для избежания значительных повреждений необходимо использовать передние стекла толщиной не менее 4 мм.
После недавних ливней с градом в Европе и Северной Америке, которые повредили фотоэлектрические установки, возобновилась дискуссия о том, как можно защитить солнечные электростанции от этих непредсказуемых явлений. Исследование, проведенное голландскими учеными в 2019 году, показало, что повреждения солнечных панелей в основном вызывают градины размером не менее 3 см.
В новом исследовании, проведенном в Индии, утверждается, что толщина обычного переднего стекла - до 3,2 мм, может оказаться недостаточной для защиты модулей. По мнению ученых, хотя в фотоэлектрической промышленности в основном используются панели именно такой толщины, необходимо использовать переднее стекло толщиной не менее 4 мм.
"Град диаметром от 20 до 30 мм критичен для солнечных фотоэлектрических систем", - считает автор исследования Наллапанени Манодж Кумар. "Обычно повреждаются конструкции, что приводит к снижению общей выработки электроэнергии, а в некоторых случаях и к сокращению срока эксплуатации".
Опубликованное в журнале Renewable Energy исследование "Анализ воздействия града на производительность коммерчески доступных фотоэлектрических модулей с различной толщиной передних стекол" предполагает, что стандартных испытаний на прочность градом по стандарту IEC недостаточно, поскольку испытания с ледяными шариками размером более 25 мм. не являются обязательными.
Команда исследователей сравнила три фотоэлектрических модуля с различной толщиной переднего стекла - 2,8 мм., 3,2 мм. и 4 мм. - после воздействия града различного размера, веса и скорости.
Анализ показал, что после попадания 45-миллиметрового ледяного шара модуль с самым тонким стеклом потерял 21,8% своей выходной мощности, а модуль с толщиной стекла 3,2 мм - 11,74%. Самый толстый модуль после попадания града такого же размера потерял всего 0,81%, а при диаметре 55 мм. - 1,13%. По словам ученых, "град большего размера не тестировался, так как такие явления встречаются очень редко".
Потеря производительности происходит из-за появления трещин, которые обычно незаметны. Трещины могут приводить к образованию разрывов в разных участках ячеек, что в свою очередь вызывает линейное падение тока короткого замыкания и увеличение последовательного сопротивления, снижающего выходную мощность модуля.
"После попадания 45-мм. града на панелях толщиной 2,8 мм и 3,2 мм были видны очень серьезные трещины, а на панелях с самыми толстыми передними стеклами были обнаружены лишь микротрещины. Микротрещины могут вызвать электрическое разделение, в результате чего часть ячейки становится неактивной".
Ученые также установили, что после попадания града размером 45 мм. у панелей всех трех размеров снизилось сопротивление току утечки, т.е. уменьшилась способность выдерживать влагу и влажность. Самая толстая панель потеряла 27,23% своего сопротивления, средняя - 46,81%, а самая тонкая - 55,25%.
"Взаимосвязь между градом и ущербом от мер по снижению выбросов, очень интересна, особенно с учетом вероятности усиления града в связи с изменением климата в большинстве регионов Европы", - подчеркнули исследователи. "Поскольку страховщики уменьшают свои риски, а поставщики модулей не предоставляют гарантии при повреждении градом, эти риски приходится нести владельцам проектов и инвесторам".