Panele słoneczne są głównym elementem elektrowni słonecznej, a ich udział w kosztach elektrowni słonecznych wynosi około 80%. Dlatego kluczowa jest ich trwałość. W tej chwili prawie wszyscy producenci paneli słonecznych twierdzą, że żywotność ich produktów wynosi co najmniej 30 lat. O tym, jak długo mogą wytrzymać panele słoneczne i jakie czynniki wpływają na ich trwałość i wydajność, opowiem w tym artykule.
- Podstawowe zasady działania paneli fotowoltaicznych i ich rodzaje
- Budowa paneli fotowoltaicznych i czynniki wpływające na ich trwałość
- Czas pracy paneli fotowoltaicznych: aktualne statystyki
- Przykłady długotrwałego, skutecznego działania paneli fotowoltaicznych
- Praktyczne wskazówki dotyczące zwiększania żywotności paneli słonecznych
- Perspektywy wykorzystania paneli słonecznych
Podstawowe zasady działania paneli fotowoltaicznych i ich rodzaje
Panel słoneczny (znany również jako bateria słoneczna lub moduł fotowoltaiczny) wykonany jest z dwóch rodzajów płytek krzemowych, które mają specjalne zanieczyszczenia i odpowiednio różne właściwości. Płyty są połączone ze sobą szynami przewodzącymi. Kiedy światło słoneczne pada na płytki krzemowe, generowany jest prąd stały, który jest pobierany przez szyny zbiorcze i przesyłany do kabli wyjściowych.
Rodzajów paneli słonecznych jest wiele i znajdują one zastosowanie w zupełnie różnych obszarach działalności, zarówno na Ziemi, jak i w kosmosie. Te, które są bardziej powszechne w zastosowaniach domowych i komercyjnych, to głównie monokrystaliczne i polikrystaliczne.
- Monokrystaliczne to panele oparte na fotokomórkach wykonanych ze specjalnie wyhodowanego monolitycznego kryształu krzemu. Wizualnie takie płytki fotokomórek wykonane z krzemu monokrystalicznego mają jednolitą strukturę w kolorze ciemnoniebieskim. Elementy monokrystaliczne i zmontowane z nich panele charakteryzują się wyższą wydajnością.
- Polikrystaliczne to panele oparte na fotokomórkach wykonanych z kryształów krzemu pochodzących z recyklingu. Elementy polikrystaliczne mają charakterystyczny niejednorodny odcień i wzór. Są tańsze niż monokrystaliczne, ale mają też niższą wydajność.
Obydwa typy fotokomórek krzemowych różnią się także klasą jakości, na co wskazuje parametr „Grade”. To bardzo ważny parametr od którego zależy wydajność i cena panelu fotowoltaicznego:
- Klasa A – najwyższa klasa o najwyższej wydajności, braku odprysków, pęknięć i zarysowań. Ta klasa jest również najbardziej popularna.
- Klasa B – klasa druga, charakteryzująca się niewidocznymi mikropęknięciami, zarysowaniami i wadami cząstkowymi. Elementy te starzeją się szybciej i początkowo mają niższą wydajność energetyczną.
- Klasa C – niska klasa o niskiej wydajności. Takie produkty mają zauważalne wady, pęknięcia, odpryski itp. Są znacznie tańsze od klas A i B, nadają się do różnych testów, ale nie do ciągłego użytkowania.
- Klasa D – najniższa ocena (odrzucenie) z najniższą efektywnością. Są to elementy połamane, czasami wykorzystuje się je do wykonywania paneli małej mocy ze skrawków płytek krzemowych. Takie panele i ogniwa słoneczne są poddawane recyklingowi w celu uzyskania nowego krzemu.
Budowa paneli fotowoltaicznych i czynniki wpływające na ich trwałość
Panel słoneczny ma wielowarstwową strukturę, obejmującą folię przeciwodblaskową, szkło hartowane, pierwszą warstwę folii EVA, ogniwa słoneczne, drugą warstwę folii EVA, białą folię ochronną, aluminiową ramę, przewody i skrzynkę przyłączeniową.
Czas pracy paneli fotowoltaicznych: aktualne statystyki
Zazwyczaj właściciele elektrowni fotowoltaicznych myślą o wymianie paneli fotowoltaicznych tylko wtedy, gdy chcą uzupełnić energię już zainstalowanego obiektu.
Współcześni producenci paneli fotowoltaicznych, w zdecydowanej większości z Chin, udzielają gwarancji na panele fotowoltaiczne na okres około 12-15 lat, co naprawdę potwierdza ich trwałość. Z reguły naturalny proces degradacji panelu słonecznego pod wpływem wytwarzanej przez niego energii jest natychmiast określony i jest on w przybliżeniu taki sam dla wszystkich.
Przykłady długotrwałego, skutecznego działania paneli fotowoltaicznych
Jedna z pierwszych w Europie elektrowni słonecznych o mocy 10 kW, zainstalowana na dachu Uniwersytetu Południowej Szwajcarii (SUPSI), została uruchomiona w 1982 roku. Naturalnie po tylu latach nie podaje już nominału, dla którego został zaprojektowany.
Mimo to stacja nadal działa i jest wykorzystywana na równi z nowocześniejszymi obiektami.
Oczywiście jakość paneli fotowoltaicznych zależy od konkretnego producenta, jednak technologie szybko się rozwijają i udoskonalają, dlatego oddane do użytku w naszych czasach elektrownie fotowoltaiczne mogą służyć jeszcze dłużej.
Praktyczne wskazówki dotyczące zwiększania żywotności paneli słonecznych
Konserwacja nie wpływa tak bardzo na trwałość paneli słonecznych, jak na wydajność produkcji. Istnieje jednak kilka zaleceń, które mogą przedłużyć żywotność.
Podczas montażu i eksploatacji paneli fotowoltaicznych należy unikać ich częściowego zacienienia (gdy część panelu znajduje się w świetle, a część w cieniu). Przyczyną mogą być gałęzie drzew, krzaki, niewłaściwe umiejscowienie, liście, brud itp.
Stałe częściowe zacienienie panelu słonecznego może negatywnie wpłynąć na jego żywotność ze względu na tzw. „efekt wypalenia” spowodowany wewnętrznym przegrzaniem. Ale przede wszystkim zacienienie lub zanieczyszczenie wpływa na wytwarzanie energii elektrycznej, która będzie wytwarzana w mniejszym stopniu, to znaczy wydajność znacznie spadnie. Jeśli będziesz regularnie (raz w roku, a jeśli zajdzie taka potrzeba częściej) sprawdzać panele, myć je wodą i usuwać cienie z pobliskich drzew, to będą one służyć długo i wydajnie.
Ochrona przed wpływami zewnętrznymi
Większość paneli słonecznych ma aluminiową ramę o grubości 35 mm, która zapewnia dość dobrą sztywność i wysoki stopień obciążenia śniegiem (5400 Pa) i wiatrem (2400 Pa). Oczywiście zdarzają się przypadki, gdy dochodzi do różnych klęsk żywiołowych, ale są to zjawiska niezwykle rzadkie.
Wybór niezawodnego dostawcy
Na trwałość wpływa głównie jakość wykonania ogniwa słonecznego, jego uszczelnienie, jakość lutowania oraz jakość ogniw krzemowych, z których wykonany jest panel słoneczny. Warunki instalacji z pewnością mają wpływ, ponieważ panel słoneczny uszkodzony podczas instalacji lub nieprawidłowo zainstalowany może przedwcześnie ulec awarii.
Wskazane jest wybranie dostawcy, który ma duże doświadczenie w realizacji projektów energetyki słonecznej. Jeśli dostawca ma wystarczającą wiedzę, wsparcie i gwarancję, nie będzie z nim żadnych trudności. O wiele wygodniej jest szukać wsparcia u lokalnego dostawcy, który błyskawicznie rozwiąże każdy problem, niż np. czekać na odpowiedź na reklamację, jeśli produkt był zamawiany bezpośrednio z Chin.
Perspektywy wykorzystania paneli słonecznych
Odnawialna energia słoneczna jest bardzo obiecującym obszarem, szczególnie w regionach południowych, gdzie słońce często świeci, a poziom promieniowania słonecznego jest wysoki.
Tym samym, zgodnie z najnowszym rocznym raportem Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA) na temat globalnych perspektyw energetycznych, każdego dnia na wdrażanie energii słonecznej w różnych obszarach wydaje się ponad 1 miliard dolarów. Według prognoz IEA do 2050 r. udział energii słonecznej i wiatrowej w całkowitym światowym zużyciu energii wyniesie 54-72%. Dane te wskazują na znaczne perspektywy wzrostu w zakresie wdrażania technologii fotowoltaicznej na całym świecie.
