Dwuletnia fotowoltaika już ma wielkie problemy. Naukowcy tłumaczą, co się stało

Kontrowersji związanych z fotowoltaiką nie brakuje, nie tylko w Polsce, ale i na całym świecie. Co rusz słyszymy o rekordowych rachunkach za prąd, problemach z rozliczaniem się z dostawcą energii elektrycznej czy usterkach instalacji, które trudno przewidzieć.

Niemniej jednak każdy, kto zainwestował w fotowoltaikę, ma świadomość, że jest to inwestycja na lata. Jednak czy na pewno? Nowe badania naukowe rzucają inne światło na żywotność paneli.

Czym jest żywotność paneli fotowoltaicznych?

Fotowoltaika przez dekadę utożsamiana była z przyszłością zielonej energii, ale nawet najnowsze technologie mogą napotkać trudności. Producenci przedstawiają instalacje jako inwestycję na naprawdę długie lata, ale badania pokazują, że nie do końca w każdym przypadku gwarancja ta ma pokrycie.

Żywotność paneli fotowoltaicznych definiowana jest jako okres, w którym panele efektywnie przetwarzają promieniowanie słoneczne na energię elektryczną. Producenci typowo zapewniają gwarancję wydajności paneli na poziomie 80-90% przez około 25 lat. Po tym okresie panele mogą nadal działać, ale ich efektywność może być nieco niższa.

Panele fotowoltaiczne po dwóch latach użytkowania. Wnioski naukowców

Na Sumatrze w Indonezji, w elektrowni o mocy 24,9 MWp, naukowcy zbadali¹, jakie problemy pojawiły się w ciągu pierwszych dwóch lat działania. Wyniki? Sporo usterek, które mogą być przestrogą dla wszystkich prosumentów.

Głównym problemem okazały się tzw. hotspoty, czyli miejsca, gdzie panele lokalnie się przegrzewają. Powstają one w sytuacji częściowego zacienienia modułów, uszkodzenia ogniw lub niedopasowania ogniw w module. To prowadzi do lokalnego nagrzewania się ogniwa, szybkiej degradacji materiału i w konsekwencji znacznego spadku mocy.

Naukowcy naliczyli 282 przypadki pękniętego szkła – najczęściej przez hotspoty albo uderzenia mechaniczne. Do tego doszło 350 problemów ze skrzynkami przyłączeniowymi, które były źle uszczelnione. Wilgoć może tam wejść i zepsuć diody, co z czasem prowadzi do awarii. Wyobraźcie sobie nieszczelną obudowę telefonu – niby działa, ale nie jest 100% efektywny.

Panele były też zacieniane – przez drzewa, słupy czy nawet inne panele w systemie. Do tego dochodził kurz i brud, który osiadał na powierzchni, blokując światło.

Autorzy wykazali, że zastosowanie modułów fotowoltaicznych typu half-cut, czyli z ogniwami przeciętymi na pół, skutecznie ogranicza ryzyko powstawania punktów zapalnych, dzięki lepszemu rozprowadzaniu prądu oraz bardziej efektywnej konfiguracji diod obejściowych.

Dodatkowo zmniejszenie liczby modułów połączonych szeregowo redukuje napięcie i natężenie prądu w pojedynczych modułach, co także minimalizuje skalę hotspotów.

Inne zalecenia naukowców są praktyczne: regularne czyszczenie, unikanie zacienienia (np. przez przycinanie drzew), dokładne sprawdzanie paneli kamerami termowizyjnymi i solidne uszczelnianie skrzynek. 

W Polsce mamy inne wyniki badań

Oczywiście badania naukowców z Sumatry to niejedyne analizy, które powstają w tym temacie. Polscy naukowcy pod kierownictwem Piotra Olczaka z Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi Polskiej Akademii Nauk przeprowadzili szczegółowe analizy² dwóch instalacji fotowoltaicznych, które pracowały przez około 15-16 lat (od 2004 roku) w Sinsheim (Niemcy).

Obie instalacje przez cały okres działania (2004-2021) wyprodukowały łącznie 958 MWh energii elektrycznej. Roczna degradacja paneli wyniosła odpowiednio: 0,20% dla mniejszej instalacji i 0,11% rocznie dla większej instalacji. Dało to odpowiednio 1,9% degradacji przez 16 lat i 2,9% degradacji przez 15 lat.

Piotr Olczak wyjaśnia, że głównymi czynnikami wpływającymi na degradację paneli w Europie Środkowej są warunki klimatyczne, zwłaszcza temperatura i wilgotność powietrza. W klimatach nadmorskich (większa korozja) oraz pustynnych degradacja zachodzi szybciej niż w klimacie panującym w Polsce. Stąd na pewno m.in. wynikają różnice w wynikach badań pomiędzy polską a indonezyjską analizą.

Oczywiście żywotność instalacji nie będzie taka sama dla każdego systemu paneli. Efektywność zależy przede wszystkim od warunków atmosferycznych (nasłonecznienie, temperatura, wilgotność), lokalizacji i ustawienia paneli (kąt nachylenia, ekspozycja na południe, brak zacienienia), rodzaju i jakości użytych paneli (monokrystaliczne są najbardziej wydajne), a także stanu technicznego instalacji, w tym regularnego czyszczenia i konserwacji oraz sprawności falownika zamieniającego prąd stały na zmienny.

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666519025000226#fig2 ↩︎
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261923004737#f0020 ↩︎

Źródło: Identyfikacja wczesnych usterek operacyjnych modułów fotowoltaicznych: studium przypadku systemu fotowoltaicznego o mocy 24,9 MWp na Sumatrze w Indonezji, oprac. własne. Zdjęcie otwierające: Elzbieta Krzysztof / Shutterstock / Elieser Tarigan / montaż własny

Część odnośników to linki afiliacyjne lub linki do ofert naszych partnerów. Po kliknięciu możesz zapoznać się z ceną i dostępnością wybranego przez nas produktu – nie ponosisz żadnych kosztów, a jednocześnie wspierasz niezależność zespołu redakcyjnego.

Artykuł Dwuletnia fotowoltaika już ma wielkie problemy. Naukowcy tłumaczą, co się stało pochodzi z serwisu ANDROID.COM.PL - społeczność entuzjastów technologii.