Saulės modulių tarnavimo laikas: ko galite tikėtis?

Investuojant į saulės elektrinę būsimam jos savininkui kyla klausimas: kiek metų ji patikimai tarnaus ir kaip išsirinkti saulės modulius. 

Atsakymą didžiąja dalimi lemia saulės modulių tarnavimo laikas, įtakojamas daugybės skirtingų veiksnių:

• Klimatas
• Saulės modulio celių tipas
• Teisingas modulių konstrukcijos tvirtinimas

Pastebėjote, kad ant saulės modulių nenurodyta jų galiojimo data? Visgi bėgant laikui jų gamybos efektyvumas mažėja. Šis procesas vadinamas degradacija ir nurodomas kiekviename duomenų lape. Jei moduliai pagaminti iš P-tipo celių po 25 metų išlaikys apie 84 proc gamybos efektyvumą, tai HJT N-Type išlaikys apie 92 proc pradinės deklaruotos galios. Tipiniu atveju, remiantis JAV atsinaujinančios energijos laboratorijos - National Renewable Energy Laboratory (NREL) - pateikiamais duomenimis metinė degradacija yra 0.5% kasmet.

Įvertinant, kad metinė saulės modulio degradacija yra 0.5%, 20 metų senumo saulės moduliai išlaikys 90% pradinio energijos gamybos pajėgumo. Įvairių gamintojų saulės modulių degradacija gali skirtis – tai įtakoja gamybos kokybės skirtumai. Remiantis NREL  pateikiama informacija, aukščiausios kokybės gamintojų metinė degradacija - 0,3%  per metus, tuo tarpu kitų siekia ir 0,80 % per metus. Nesunku įvertinti, kad po 25 metų premium gamintojų saulės moduliai išlaikys 93% savo pajėgumo gaminti saulės energiją, o didesnės degradacijos atveju išliks tik 82.5%.

Skirtingą saulės modulių degradaciją paaiškinantis terminas – galimas sukeltas degradavimas (PID – potencial induced degradation). Šis reiškinys nėra būdingas visiems moduliams. PID atsiranda tada, kai saulės modulio įtampos potencialas ir nuotėkio srovė sukelia jonų judėjimą tarp puslaidininkinės medžiagos ir kitų elementų, tokių kaip stiklas, laikiklis ar rėmas.  Pagaminus saulės modulius iš PID atsparių medžiagų. Tokiu atveju, kai saulės moduliai pagaminti iš PID atsparių medžiagų, išvengiama ženklios saulės modulio energijos gamybos degradacijos bėgant laikui.

Visiems saulės moduliams būdinga šviesos sukeliama degradacija (LID – light induced degradation) – tai nutinka pirmomis saulės veikimo valandomis. Tokios degradacijos įtaka mažesnė tada, kai naudojamos kokybiškos kristalinio silicio plokštelės. Visgi tai yra vienkartinis praradimas, paprastai 1-3% (remiantis https://www.pvel.com/ duomenimis).

Klimatinės sąlygos ženkliai įtakoja saulės modulių degradaciją. Pagrindinis žalingas veiksnys – karštis. Jis ne tik sumažina modulių saulės gamybos pajėgumą veikiant laikui, tačiau įtakoja ir mažesnę momentinę gamybą. Būtent todėl svarbu atkreipti dėmesį į temperatūrinį saulės modulių koeficientą, kuris nusako veikimą karštose temperatūrose. Šis rodiklis nusako momentinį saulės energijos gamybos praradimą temperatūrai padidėjus kiekvienu laipsniu virš 25°C. Pavyzdžiui temperatūrinis koeficientas -0.353% reiškia, kad kiekvienam laipsniui virš 25°C prarandama 0.353% energijos gamybos potencialo. Taigi saulėtą diena moduliai įkaitus iki 70 °C jis gamins beveik 16 proc. mažiau. Todėl svarbu renkantis modulius įvertinti Pmax koeficientą. Straipsnio rašymo metu geriausias rinkoje koeficientas -0,24 %/°C.

Medžiagų plėtimasis veikiant šilumai sukelia deformacijas – dėl to laikui bėgant saulės moduliuose susidaro našumą ilgainiui mažinantys mikro įtrūkimai. Žalingą karščio įtaką saulės moduliams mažina  tinkamas įrengimas – montuojant padaromas tarpas tarp stogo ir modulių taip užtikrinant oro cirkuliaciją, bei užtikrinant tolygų modulio montavimą ant vientisos plokštumos išvengiant įtempimų. Paprastam vartotojui derėtų atkreipti dėmėsį į saulės modulio duomenų lapuose nurodomas atlaikomas apkrovas. Stipriausi moduliai atlaiko iki +7000 Pa (713kg/m²) apkrovas.

Kitas žalingas klimatinis veiksnys saulės moduliams – vėjas. Jis sukelia dinamines ir mechanines apkrovas, kurių įtakoje taip pat gali atsirasti energijos gamybos efektyvumą mažinantys mikro įtrūkimai.  Apkrovas saulės moduliams taip pat sukelia sniegas bei kruša. Siekiant sumažinti sniego apkrovą valant saulės modulius ir pažeidus juos mechaniškai įtaka energijos gamybos efektyvumui taip pat bus neigiama. Didžiausią vėjo apkrovą -4000 Pa (407 kg/m²) atlaiko REC gamintojo saulės moduliai. Įdomu tai, kad šio gamintojo moduliai atlaiko iki 35 mm ledo krušos gabalus (informacijos šaltinis – modulio duomenų lapas).

National Renewable Energy Laboratory (NREL) atlikto tyrimo metu išanalizuota 50 000 JAV 2000-2015 metais instaliuotų saulės energijos gamybos sistemų  - nustatytas gedimų dažnis 5 saulės moduliai iš 10 000 kasmet (Daugiau informacijos čia ).

Galima apibendrinti, kad nors saulės modulių veikimo sutrikimai yra palyginti reti, siekiant didžiausios naudos - pagrindiniai kriterijai renkantis saulės modulius yra degradacija, temperatūrinis koeficientas, atlaikomos apkrovos ir atsparumas gamtos stichijoms. 

Norite pasitarti – mūsų specialistai Jums padės – skambinkite tel. +370 677 13390!

Parengta pagal Ryan Kennedy straipsnį, publikuotą https://www.pv-magazine.com/2023/09/11/how-long-do-residential-solar-panels-last/