Если ранее о возможности использования возобновляемой “зеленой” энергии задумывались только предприятия, то сегодня эта тематика актуальна и на бытовом уровне. Многие собственники зданий задумались о том, какие альтернативные источники энергии можно использовать, чтобы полностью или частично закрывать свои потребности. Один из наиболее простых способов получения электроэнергии — это купить солнечные панели и установить их на крышах, стенах и прочих поверхностях. Те, кто уже имеет опыт использования такого оборудования, знают, что со временем батареи деградируют. Если вы еще не знаете, что такое деградация солнечных панелей и как можно минимизировать ее уровень, рекомендуем изучить эту статью.
Что такое деградация солнечной панели — как ее определить
Если вы интересовались возможностью обеспечить свои потребности в электроэнергии экологичным способом, вы могли слышать от экспертов о деградации солнечной панели. Давайте разберем, что значит этот термин и как он влияет на эксплуатационные характеристики, чем грозит в дальнейшем.
Что означает деградация солнечной панели
В ходе эксплуатации и хранения солнечных батарей, под воздействием внешних факторов, рабочие характеристики ухудшаются, как следствие, деградация солнечной панели приводит к снижению их продуктивности (меньше вырабатывается энергии). То, как быстро будет происходить процесс ухудшения рабочих свойств и общего состояния панели зависит от множества факторов. Об основных из них мы расскажем ниже.
Окружающая среда и ее воздействие на солнечные батареи
В большинстве случаев, чтобы получить достаточное количество энергии, устанавливают солнечные панели на крышу зданий, закрепляют на внешних стенах или на открытой местности. При этом на батарею негативно влияют:
- ветер — динамическая нагрузка;
- механические нагрузки — контакт с пылью и прочими твердыми частицами;
- перепады температур — не только со сменой сезонов, но даже в течение суток. Так летом в течение дня возможен перегрев солнечных панелей, за счет темного цвета они могут нагреваться до +80 °C и выше, а когда солнце садиться остывать (до температуры окружающей среды);
- воздействие осадков (колебание уровня влажности) — контакт со снегом, туманом, дождем, градом и ледяной крупой.
Характеристики солнечной панели и естественная деградация
Производители предлагают рынку панели, которые отличаются используемыми материалами, конструктивно, рабочим потенциалом (ресурсом) и уровнем деградации:
- Монокристаллические солнечные панели из очищенного кремния, минимальный срок эксплуатации которых — 30 лет, за этот период электроэффективность снижается в среднем на 10 %. Эти панели стоят дороже остальных, но и их КПД выше в среднем на 10-15 % при прочих аналогичных показателях.
- Поликристаллические солнечные батареи, которые могут эффективно выполнять задачи минимум 20 лет, с потерей производительности (деградацией) до 10 %. При их изготовлении используется кремний с меньшей степенью очистки, чем для монокристаллических, что обеспечивает меньшую себестоимость. Но и производительность у таких панелей тоже ниже.
- Аморфные (тонкопленочные) солнечные батареи, которые относятся к 1 поколению устройств, могут служить 7-20 лет. Энергопотери зависят от качества элементов, толщины пленочного основания, используемых полупроводниковых кристаллов, технологий производства. Чаще всего в течении 2-3 лет с момента начала эксплуатации производительность снижается на 10-40 %.
- Бифракционные солнечные панели рассчитаны на эксплуатацию не менее 20 лет, с потерей электроэффективности до 10 %. Основное их преимущество в том, что они двусторонние (могут воспринимать энергию солнца с обеих сторон). Для эффективной работы важно правильно спроектировать и выполнить монтаж.
Как показало тестирование, панели от известных брендов, которые попали на рынок в последние 15-20 лет, более износостойкие. Это связано с развитием промышленности, повышением качества используемых материалов и соблюдением технологических процессов. Если вы хотите, чтобы оборудование дольше сохраняло первоначальные рабочие характеристики, выбирайте варианты среди новинок.
Также на деградацию солнечной панели влияет правильность выполнения монтажных работ, соблюдение рекомендаций производителя по размещению и подключению элементов к сети.
Качество монтажа и подключения солнечных панелей
Чтобы энергогенерирующее оборудование работало эффективно, важно не только правильно выбрать солнечную панель, но и грамотно определить место для ее установки, корректно выполнить монтаж и подключение. Тут важно учитывать, что:
- чем больше солнечных лучей попадает на батарею под прямым углом, тем выше ее эффективность;
- если хоть часть площади одной из панелей, подключенных через инвертор к общей сети, находится в тени, продуктивность всех элементов (даже тех, которые на солнце) будет снижена, а степень деградации при этом возрастет из-за неравномерного воздействия на ячейки солнечных батарей;
- также стоит учитывать тот факт, что панели достаточно хрупкие и даже незначительные механические повреждения и царапины приведут к тому, что элемент быстрее выйдет из строя и будет менее эффективен в работе.
Виды деградации солнечных панелей
Периодически к нам обращаются с вопросом, можно ли как то выяснить почему солнечные панели для дома или квартиры работают не на полную мощность и можно ли как-то восстановить их характеристики. Чтобы разобраться с ответами на этот вопрос, давайте обсудим какие виды деградации батарей бывают.
Реверсивная деградация солнечных панелей
Восстановить полностью или частично производительность панелей можно если у вас Potential Induced Degradation (сокращенно PID), ее еще называют поляризационной или реверсивной. PID солнечной панели связана с утечкой напряжения (потерей мощности), возникающей из-за образования отрицательного потенциала относительно нуля (заземления) или при разнице потенциалов между элементами в многокомпонентной электрической цепи. Также может возникнуть короткое замыкание солнечной батареи. Причины возникновения проблемы могут заключаться в:
- Неправильном подборе электрических преобразователей, соединительных модулей.
- Допущении ошибок при монтаже — не качественное соединение контактов, некорректная компоновка металлов.
- Накоплении солей на поверхности панелей.
- Нарушения изоляции вследствие погодных и прочих воздействий.
Если своевременно не заняться выявлением проблемы и ее устранением, эффективность оборудования может снижаться на 30-80 %. Например, имея солнечную панель на 450 Ватт вы будете получать на выходе всего 90-350 Ватт.
Для выявления проблемы и ее устранения, вы можете обратиться к сертифицированным мастерам или попробовать провести диагностику самостоятельно:
- измерить напряжение на контактах фотоэлементов и прилегающих поверхностях — на последних напряжения быть не должно при нормальной работе оборудования;
- с помощью телеметрического стенда проверить панель полностью. Солнечные панели, ячейки которых будут темными, уже повреждены, возможно именно там из-за разницы потенциалов возникает короткое замыкание;
- последовательно проверить все панели, запитанные в единую сеть, проконтролировать отсутствие напряжения на их опорах.
В зависимости от того, на каком из участков выявлена проблема, можно установить PID BOX, заменять поврежденные ячейки, выполнить качественную изоляцию, корректно подобрать модули.
Необратимая световая деградация солнечных панелей
Под воздействием света и солнечной радиации у солнечных панелей для квартир, стационарных (размещаемых на окнах, крышах, прочих поверхностях) и портативных моделей, происходит Light Induced Degradation. Способствуют деградации:
- Наличие бор-кислорода в кристаллах (BO-LID).
- Воздействия температур на кристаллы (LeTID).
- Негативного влияния UF-излучения (UVID).
LID солнечных панелей – неизбежный процесс, так как принцип работы батарей основан на поглощении и преобразовании солнечного излучения. Как правило, снижение электроэффективности происходит на первых этапах работы (800-1000 часов) за счет уменьшения фотопроводимости. Радиационная деградация солнечных батарей может привести к уменьшению мощности устройства на 1-3 % от первоначальных показателей. Чаще LID выявляется у монокристаллических панелей. Так, если вы приобрели солнечные панели на 330 Ватт, то через 4-6 месяцев скорее всего ее мощность будет на уровне 320-327 Ватт. При расчете суммарной мощности оборудования, необходимого для удовлетворения ваших потребностей в электроэнергии, желательно заранее заложить соответствующий запас производительности. После такой достаточно резкой деградации, показатели стабилизируются и в дальнейшем производительность уменьшается за год в среднем на 0,4-1 %.
Электрическая коррозия солнечных панелей — необратимый естественный износ
На износ солнечных панелей влияют такие явления как перепад температуры и влажности, механические воздействия в ходе эксплуатации солнечных батарей, влияние радиации и химических веществ (присутствующих в воздухе). Как следствие защитная пленка на кристаллах разрушается, металлические элементы корродируют (ржавеют), соли нарушают структуру кристаллов. То, как быстро деградируют солнечные панели по естественным причинам, напрямую зависит от используемых производителем материалов, а также своевременности выполнения сервисного обслуживания.
Как определить солнечную деградацию — признаки проблемы
Когда используется 1 компактная батарея, отследить ее состояние проще, особенно если она размещена в зоне доступа. Но часто для получения достаточного количества энергии солнечные панели на 24 Вольт или более мощные модели монтируют в единую сложную сеть, которая размещается на крыше зданий. Доступ к элементам не всегда удобен. Поэтому перед тем, как проверить солнечную панель на целостность, проанализируйте текущие параметры на выходе на соответствие их плановым, обращая внимание на имеющуюся солнечную активность.
Причин того, что солнечные панели на 48 В, 36 В, 24 В или 12 В перестают обеспечивать соответствующее напряжение, может быть множество. Чтобы понять, что вызывает деградацию солнечной панели, мы рекомендуем:
- провести тщательный визуальный осмотр — наличие трещин, изменение цвета на отдельных участках скорее всего являются следствием механических повреждений. При выявлении такой проблемы, весь модуль целиком или отдельные его ячейки – желательно заменить;
- убедиться, что все соединения между элементами не нарушены, контакты тщательно заизолированы. Для выполнения проверки желательно использовать приборы, так как на глаз сопротивление, силу тока и напряжение оценить невозможно. Визуально можно лишь осмотреть состояние изоляции;
- также визуально можно увидеть участки, на которых кристаллические элементы расслоились, такие панели необходимо заменить.
Шаги по минимизации деградации солнечных панелей
Перед тем как установить электрогенерирующее оборудование – убедитесь, что вами продумана и обеспечена на соответствующем уровне защита солнечных панелей от:
- Механических воздействий. Например, рядом нет деревьев, ветки которых могут царапать поверхности батарей, все элементы надежно закреплены и при порывах ветра не упадут на фотоэлементы.
- Короткого замыкания. Важно предусмотреть заземление в соответствии с требованиями системы и проверить разницу потенциалов до запуска оборудования.
- Осадков. Угол, под которым выполняется монтаж оборудования, должен способствовать тому, чтобы влага не скапливалась непосредственно на батареях и под ними, а своевременно отвалилась в стоки.
Зеленая энергия — выгодная инвестиция
Чтобы обеспечить собственную энергонезависимость, выбирайте качественное оборудование, на которое производитель дает гарантию. Изучите характеристики или хотя бы посмотрите какие товары попадали в рейтинг лучших портативных солнечных батарей и стационарных панелей. Сравните несколько моделей, почитайте отзывы. При монтаже и подключении оборудования строго соблюдайте рекомендации производителя, тогда инвестиция окупит себя. После запуска системы в работу регулярно контролируйте е состояние. Если производительность (напряжение на выходе) у энергогенерирующей сети снизилась, скорее всего солнечная панель начинает деградировать. Что это — естественный износ оборудования или же проблема, которую можно устранить, хотя бы частично восстановив первоначальные характеристики работы системы, нужно проверять в каждом конкретном случае отдельно. Надеемся, наша статья помогла вам понять, что такое деградация солнечных батарей и как можно минимизировать негативное влияние на систему и ее модули. Если у вас есть вопросы непосредственно о солнечных батареях, инверторах, преобразователях и прочих модулях, вы можете обратиться за консультацией к экспертам Венкон. Также вы можете заказать у нас проектирование и монтаж систем с использованием солнечных батарей. Если вы планируете самостоятельно рассчитывать характеристики оборудования, необходимого для энергоснабжения вашего объекта, рекомендуем вам изучить как будут работать солнечные батареи в зимний период и когда пасмурно, чтобы избежать ошибок в расчетах.
