Na świecie od kilku lat ma miejsce postępująca małymi krokami rewolucja energetyczna, wypierająca wykorzystywanie nieodnawialnych źródeł do wytwarzania energii i zastępująca je przez Odnawialne Źródła Energii (OZE), które dzięki ciągle udoskonalanym technologiom efektywnie pozyskują energię elektryczną z naturalnych zasobów, które nigdy się nie kończą – takich jak wiatr czy Słońce.
Dzięki fotowoltaice możemy produkować prąd ze Słońca i ta technologia jest najpopularniejszym odgałęzieniem branży OZE – jest coraz szerzej stosowana w przemyśle, na potrzeby domów jednorodzinnych i działalności gospodarczych, w tym przede wszystkim gospodarstw rolnych. Zamontowanie instalacji fotowoltaicznej jest bardzo kosztowną inwestycją i choć zwykle po kilku latach się zwraca, to inwestując w panele fotowoltaiczne każdy chce, by posłużyły mu jak najdłużej. Pojawia się zatem pytanie, jak długi jest czas eksploatacji paneli słonecznych? Co wpływa na żywotność paneli fotowoltaicznych i czy możemy przyczynić się do jej wydłużenia?
Jaka jest żywotność paneli fotowoltaicznych?
Niestety żywotność paneli fotowoltaicznych nie jest jeszcze parametrem, który da się jednoznacznie trafnie oszacować, i to z dwóch powodów. Po pierwsze, fotowoltaika to wciąż młoda dziedzina, a po drugie, żywotność modułów fotowoltaicznych uwarunkowana jest wieloma czynnikami takimi jak proces produkcyjny, lokalizacja, warunki pogodowe czy stopień zastosowania się do zasad eksploatowania paneli słonecznych. Panuje przekonanie, że żywotność paneli fotowoltaicznych wyprodukowanych w pierwszej dekadzie XXI wieku bez problemu przekroczy 25 lat, a kolejne generacje paneli fotowoltaicznych cechować będzie żywotność nawet 30/40 lat. W przekonaniu tym utwierdza fakt, że długość gwarancji na produkt i uzyski stale jest zwiększana przez producentów, co ma poświadczać, że wydajność modułów jest na coraz wyższym poziomie.
Panele słoneczne starszej generacji, w liczbie 2000 sztuk, poddano badaniu nad stopniem utraty ich wydajności i odnotowano spadek wydajności na poziomie 0,5% w skali roku, podczas gdy panele słoneczne o bardziej nowoczesnej technologii charakteryzują się już degradacją na poziomie 0,4% w skali roku. Obserwacje w zakresie żywotności, jaką odznaczają się panele fotowoltaiczne, pokazują, że najniższe straty wydajności modułów odnotowuje Europa ze względu na rzadko występujące ekstremalne warunki pogodowe.
Warto podkreślić, że wszystkie panele fotowoltaiczne (te o dobrej jakości ogniw fotowoltaicznych również) z biegiem czasu dopada postępująca degradacja efektywności i nie jest ona procesem podlegającym zatrzymaniu, tylko co najwyżej zminimalizowaniu i spowolnieniu. Poprzez stosowanie się do odpowiednich zasad i świadomość zagrożeń względem sprawności paneli fotowoltaicznych, możemy zabezpieczyć ich wydajność i spać spokojnie. Więcej o tym w dalszej części artykułu.
Żywotność paneli fotowoltaicznych na przykładzie słynnej instalacji PV
W 1982 roku w miejscowości Lugano w Szwajcarii uruchomiono pierwszy on-gridowy system fotowoltaiczny w Europie. Jest to najstarsza instalacja fotowoltaiczna tego typu na obszarze europejskim i jak można się domyślić, została zbudowana ze znacznie mniej dopracowanych i technologicznie zaawansowanych komponentów, niż te dostępne współcześnie.
Żywotność paneli fotowoltaicznych okazała się imponująca, bowiem po ponad 20 latach eksploatacji odnotowano, że panele fotowoltaiczne tylko w 6% liczby wszystkich modułów straciły na wydajności ponad 20% (czyli poniżej wydajności, jaką po 25 latach użytkowania paneli gwarantują producenci modułów). W przypadku 35% paneli spadek wydajności wyniósł 10-20%, a aż w 59% zaledwie <10%. Skoro mniej zaawansowane technologicznie komponenty wypracowały sobie taki wynik, to przy zachowaniu kilku zasad projektowania, montażu i eksploatacji, współczesne systemy PV też mogą sprostać takim osiągom z dużą szansą na jeszcze lepszą wydajność.
Zagrożenia dla żywotności paneli słonecznych
Zagrożenia dla żywotności paneli powstają już w procesie ich produkcji przez możliwie powstałe wady fabryczne. W dalszych etapach ich wykorzystania również występuje ryzyko, począwszy od błędów instalacyjnych (dlatego nie warto oszczędzać na wykonawcach!), tj. niezabezpieczony transport paneli i pozostałe zagrożenia uszkodzeń mechanicznych, jakie powstają na przykład poprzez zbyt mocne uderzenia narzędziami, chodzenie po panelach, brak staranności podczas montażu czy choćby zastosowanie nieodpowiedniego systemu montażowego.
Gdy panele fotowoltaiczne zostaną już zamontowane kolejnymi czynnikami ryzyka, że produkcja energii elektrycznej będzie coraz mniej efektywna, są: natężenie promieniowania słonecznego oraz ekstremalne warunki pogodowe, do których zaliczyć możemy przede wszystkim:
- wysokie temperatury - gorący klimat znacznie przyspiesza degradację efektywności zaopatrywania w energię elektryczną, na co dowodem jest obserwacja, że panele zamontowane w warunkach pustynnych tracą aż 1% swojej wydajności w skali roku,
- grad o dużej średnicy - panel słoneczny jest w stanie znieść burze i gradobicia o niedużym natężeniu i małej średnicy gradu, jednak bardziej intensywne opady o średnicy gradu wyższej niż 1,5 cm mogą uszkodzić powierzchnię modułu. W przypadku zaobserwowania intensywnych warunków pogodowych, warto wykupić ubezpieczenie na instalację,
- zamarzająca woda i śnieg - może się zdarzyć, że moduł zostanie zatopiony w wodzie, która następnie zamarznie - prawa fizyki w tym momencie zadziałają na niekorzyść modułów i znacznie je uszkodzą. Śnieg w dużych ilościach również nie jest sprzymierzeńcem efektywności paneli, ponieważ już 2cm warstwa śniegu mocno ogranicza przepuszczalność światła słonecznego.
Gwarancja mocy paneli słonecznych
Każdy producent modułów PV powinien opatrzyć swoje panele fotowoltaiczne gwarancją dotyczącą mocy wyjściowej i nie mowa tutaj o 25 latach gwarancji udzielanych na ich wydajność, lecz o wysokości straty efektywności paneli fotowoltaicznych po upływie konkretnie określonego czasu (najczęściej w skali roku). Najczęściej podawaną w gwarancji wartością jest 0,35-0,5% spadku w skali roku, przy czym dodawany jest również zapis, że np. w przypadku utraty wydajności na poziomie 7% po 10 latach, producent w ramach gwarancji wymieni wszystkie panele fotowoltaiczne o takim stopniu degradacji sprawności. Generalnie rzecz biorąc, po 25 latach eksploatacji, efektywność paneli nie powinna spaść poniżej 80%.
Jak wpłynąć na dłuższą żywotność paneli?
O tym jaka jest żywotność paneli zadecyduje również sposób ich konserwacji i stosowanie się do zasad ich obsługi na przestrzeni kolejnych lat ich eksploatowania. Dlatego chcąc, by panele nie wymagały szybkiej wymiany, należy:
- przynajmniej raz w roku sprawdzać stan okablowania w instalacji - czy nic nie jest uszkodzone i czy jest prawidłowo połączone,
- czyścić powierzchnię modułów najlepiej w porze letniej, suchej ze względu na łatwość czyszczenia. Zabrudzenia w postaci ptasich odchodów, liści, kurzu itp. mogą powodować spadek efektywności od kilku do kilkunastu procent,
- pamiętać, by nie czyścić paneli, gdy są nagrzane, nie używać do tego szorstkich materiałów, detergentów ani myjek ciśnieniowych - mogą okazać się zbyt inwazyjne,
- na dach wychodzić tylko ze stosownymi zabezpieczeniami.
Jeżeli samodzielne zadbanie o panele okaże się zbyt problematyczne, warto pomyśleć o wynajęciu firmy, która zrobi to za nas - o ile oczywiście posiada odpowiednie kwalifikacje.