پنل های خورشیدی مسکونی چقدر عمر می کنند؟

پنل‌های خورشیدی مسکونی اغلب با وام‌های بلندمدت یا اجاره به فروش می‌رسند و صاحبان خانه‌ها قراردادهای 20 ساله یا بیشتر را منعقد می‌کنند. اما پانل ها چقدر دوام می آورند و چقدر انعطاف پذیر هستند؟

عمر پنل به عوامل مختلفی از جمله آب و هوا، نوع ماژول و سیستم قفسه بندی مورد استفاده بستگی دارد. در حالی که "تاریخ پایان" مشخصی برای یک پانل فی نفسه وجود ندارد، از دست دادن تولید در طول زمان اغلب تجهیزات را مجبور به بازنشستگی می کند.

هنگام تصمیم گیری در مورد اینکه آیا پنل خود را 20 تا 30 سال در آینده کار کنید یا به دنبال ارتقاء در آن زمان باشید، نظارت بر سطوح خروجی بهترین راه برای تصمیم گیری آگاهانه است.

تنزل

طبق گفته آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر (NREL)، از دست دادن خروجی در طول زمان، که تخریب نامیده می شود، معمولاً هر سال حدود 0.5٪ کاهش می یابد.

سازندگان معمولاً 25 تا 30 سال را زمانی در نظر می گیرند که در آن تخریب کافی رخ داده است و ممکن است زمان آن رسیده باشد که یک پانل را جایگزین کنید. NREL گفت: استاندارد صنعتی برای ضمانت‌های تولید 25 سال برای یک ماژول خورشیدی است.

با توجه به نرخ تخریب سالانه 0.5٪ معیار، یک پانل 20 ساله قادر است حدود 90٪ از قابلیت اصلی خود را تولید کند.

کیفیت پانل می تواند بر میزان تخریب تاثیر داشته باشد. NREL گزارش می‌دهد که تولیدکنندگان ممتاز مانند پاناسونیک و ال‌جی نرخ‌هایی در حدود 0.3 درصد در سال دارند، در حالی که برخی از برندها با نرخ‌هایی تا 0.80 درصد کاهش می‌یابند. پس از 25 سال، این پانل‌های ممتاز همچنان می‌توانند 93 درصد از خروجی اصلی خود را تولید کنند و نمونه با تخریب بالاتر می‌تواند 82.5 درصد تولید کند.

(بخوانید:محققان تخریب در سیستم های PV قدیمی تر از 15 سال را ارزیابی می کنند")

بخش قابل توجهی از تخریب به پدیده ای به نام تخریب ناشی از پتانسیل (PID) نسبت داده می شود، موضوعی که توسط برخی، اما نه همه، پانل ها تجربه شده است. PID زمانی رخ می دهد که پتانسیل ولتاژ پانل و تحرک یون درایو جریان نشتی در داخل ماژول بین مواد نیمه هادی و سایر عناصر ماژول مانند شیشه، پایه یا قاب وجود داشته باشد. این باعث می شود که ظرفیت خروجی توان ماژول در برخی موارد به میزان قابل توجهی کاهش یابد.

برخی از تولیدکنندگان پانل های خود را با مواد مقاوم در برابر PID در شیشه، کپسولاسیون و موانع انتشار می سازند.

همه پانل ها همچنین از چیزی به نام تخریب ناشی از نور (LID) رنج می برند که در آن پانل ها در اولین ساعات قرار گرفتن در معرض نور خورشید کارایی خود را از دست می دهند. آزمایشگاه آزمایشی PVEL، PV Evolution Labs گفت: درب از پانل به پانل بر اساس کیفیت ویفرهای سیلیکونی کریستالی متفاوت است، اما معمولاً منجر به کاهش کارایی یک‌باره، 1 تا 3 درصد می‌شود.

هوازدگی

قرار گرفتن در معرض شرایط آب و هوایی محرک اصلی در تخریب پانل است. گرما یک عامل کلیدی در عملکرد پانل بلادرنگ و تخریب در طول زمان است. گرمای محیط بر عملکرد و کارایی اجزای الکتریکی تأثیر منفی می‌گذارد.طبق NREL.

با بررسی برگه اطلاعات سازنده، ضریب دمای پانل را می توان یافت که توانایی پانل را برای عملکرد در دماهای بالاتر نشان می دهد.

این ضریب توضیح می دهد که با افزایش هر درجه سانتیگراد بالاتر از دمای استاندارد 25 درجه سانتیگراد، چقدر بازده بلادرنگ از دست می رود. به عنوان مثال، ضریب دمایی 0.353-٪ به این معنی است که به ازای هر درجه سانتیگراد بالای 25، 0.353٪ از کل قابلیت تولید از بین می رود.

تبادل حرارتی باعث تخریب پانل از طریق فرآیندی به نام چرخه حرارتی می شود. هنگامی که هوا گرم است، مواد منبسط می شوند و زمانی که دما کاهش می یابد، منقبض می شوند. این حرکت به آرامی باعث ایجاد ریزترک در پانل در طول زمان می شود و خروجی را کاهش می دهد.

در سالانه خودمطالعه کارت امتیاز ماژولPVEL 36 پروژه خورشیدی عملیاتی را در هند تجزیه و تحلیل کرد و تأثیرات قابل توجهی از تخریب گرما یافت. میانگین تخریب سالانه پروژه‌ها به 1.47 درصد رسید، اما آرایه‌های واقع در مناطق سردتر و کوهستانی با تقریباً نصف این میزان یعنی 0.7 درصد تخریب شدند.

نصب صحیح می تواند به مقابله با مسائل مربوط به گرما کمک کند. پانل ها باید چند اینچ بالاتر از سقف نصب شوند تا هوای همرفتی بتواند در زیر آن جریان داشته باشد و تجهیزات را خنک کند. برای محدود کردن جذب گرما می توان از مواد رنگ روشن در ساخت پانل استفاده کرد. و اجزایی مانند اینورترها و ترکیب کننده ها که عملکرد آنها به ویژه به گرما حساس است باید در مناطق سایه دار قرار گیرند.CED Greentech را پیشنهاد کرد.

باد یکی دیگر از شرایط آب و هوایی است که می تواند به پنل های خورشیدی آسیب برساند. باد شدید می تواند باعث خم شدن پانل ها شود که به آن بار مکانیکی دینامیکی می گویند. این همچنین باعث ایجاد ریزترک در پانل ها می شود و خروجی را کاهش می دهد. برخی از راه‌حل‌های قفسه‌بندی برای مناطق با باد شدید بهینه‌سازی شده‌اند و از پانل‌ها در برابر نیروهای بالابرنده قوی محافظت می‌کنند و ریزترک را محدود می‌کنند. به طور معمول، برگه اطلاعات سازنده اطلاعاتی در مورد حداکثر بادهایی که پانل قادر به تحمل آن است ارائه می دهد.

همین امر در مورد برف نیز صدق می کند، که می تواند پانل ها را در طول طوفان های شدیدتر بپوشاند و خروجی را محدود کند. برف همچنین می تواند بار مکانیکی دینامیکی ایجاد کند و پانل ها را تخریب کند. به طور معمول، برف از روی پانل ها می لغزد، زیرا آنها نرم و گرم هستند، اما در برخی موارد ممکن است صاحب خانه تصمیم بگیرد که برف را از روی پانل ها پاک کند. این کار باید با دقت انجام شود، زیرا خراش دادن سطح شیشه ای پانل تأثیر منفی بر خروجی خواهد داشت.

(بخوانید:نکاتی برای حفظ بلند مدت منظومه شمسی روی پشت بام")

تخریب یک بخش عادی و اجتناب ناپذیر از زندگی یک پانل است. نصب صحیح، برف روبی دقیق و تمیز کردن دقیق پانل ها می تواند به خروجی کمک کند، اما در نهایت، پنل خورشیدی یک فناوری بدون قطعات متحرک است و به تعمیر و نگهداری بسیار کمی نیاز دارد.

استانداردها

برای اطمینان از اینکه یک پنل معین احتمالا عمر طولانی خواهد داشت و طبق برنامه‌ریزی عمل می‌کند، باید برای صدور گواهینامه تحت آزمایش استاندارد قرار گیرد. پنل‌ها تحت آزمایش کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیکی (IEC) قرار دارند که برای پانل‌های تک کریستالی و پلی‌کریستالی اعمال می‌شود.

EnergySage گفتپانل هایی که استاندارد IEC 61215 را بدست می آورند از نظر ویژگی های الکتریکی مانند جریان های نشتی مرطوب و مقاومت عایق آزمایش می شوند. آنها تحت آزمایش بار مکانیکی برای باد و برف و آزمایش‌های آب و هوایی هستند که نقاط ضعف را در نقاط داغ، قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش، رطوبت-یخ زدگی، گرمای مرطوب، ضربه تگرگ و سایر قرار گرفتن در معرض در فضای باز بررسی می‌کنند.

IEC 61215 همچنین معیارهای عملکرد پانل را در شرایط تست استاندارد، از جمله ضریب دما، ولتاژ مدار باز و حداکثر توان خروجی تعیین می‌کند.

همچنین معمولاً در برگه مشخصات پنل، مهر و موم Underwriters Laboratories (UL) دیده می شود که استانداردها و آزمایش ها را نیز ارائه می دهد. UL تست های اوج و پیری و همچنین طیف کامل تست های ایمنی را اجرا می کند.

شکست ها

خرابی پنل خورشیدی با سرعت کم اتفاق می افتد. NRELمطالعه ای انجام داداز بیش از 50000 سیستم نصب شده در ایالات متحده و 4500 سیستم در سراسر جهان بین سال های 2000 و 2015. این مطالعه نشان داد که میانگین میزان خرابی 5 پنل از 10000 پانل در سال است.

خرابی پانل به طور قابل توجهی در طول زمان بهبود یافته است، زیرا مشخص شد که سیستم‌های نصب شده بین سال‌های 1980 و 2000 میزان خرابی را دو برابر گروه پس از 2000 نشان می‌دهند.

(بخوانید:برندهای برتر پنل خورشیدی در عملکرد، قابلیت اطمینان و کیفیت")

خرابی سیستم به ندرت به خرابی پانل نسبت داده می شود. در واقع، مطالعه‌ای که توسط kWh Analytics انجام شد، نشان داد که 80 درصد از تمام خرابی‌های نیروگاه خورشیدی به دلیل خرابی اینورترها است، دستگاهی که جریان DC پانل را به AC قابل استفاده تبدیل می‌کند. مجله pv عملکرد اینورتر را در قسمت بعدی این مجموعه تجزیه و تحلیل خواهد کرد.