Якщо раніше про можливість використання відновлюваної «зеленої» енергії замислювалися лише підприємства, то сьогодні ця тематика актуальна й на побутовому рівні. Багато власників будівель замислилися про те, які альтернативні джерела енергії можна використовувати, щоб повністю або частково закривати свої потреби. Один з найпростіших способів отримання електроенергії — це купити сонячні панелі та встановити їх на дахах, стінах та інших поверхнях. Ті, хто вже має досвід використання такого обладнання, знають, що з часом батареї деградують. Якщо ви ще не знаєте, що таке деградація сонячних панелей та як можна мінімізувати її рівень, рекомендуємо вивчити цю статтю.
Що таке деградація сонячної панелі — як її визначити
Якщо ви цікавилися можливістю забезпечити свої потреби в електроенергії екологічним способом, ви могли чути від експертів про деградацію сонячної панелі. Розберемо, що означає цей термін та як він впливає на експлуатаційні характеристики, чим загрожує надалі.
Що означає деградація сонячної панелі
Під час експлуатації та зберігання сонячних батарей, під впливом зовнішніх факторів, робочі характеристики погіршуються, як наслідок, деградація сонячної панелі призводить до зниження їх продуктивності (менше виробляється енергії). Те, як швидко відбуватиметься процес погіршення робочих властивостей та загального стану панелі, залежить від безлічі факторів. Про основні з них ми розповімо нижче.
Навколишнє середовище та його вплив на сонячні батареї
У більшості випадків, щоб отримати достатню кількість енергії, встановлюють сонячні панелі на дах будівель, закріплюють на зовнішніх стінах або на відкритій місцевості. При цьому на батарею негативно впливають:
- вітер — динамічне навантаження;
- механічні навантаження — контакт з пилом та іншими твердими частинками;
- перепади температур — не лише зі зміною сезонів, але навіть протягом доби. Так, влітку протягом дня можливий перегрів сонячних панелей, завдяки темному кольору вони можуть нагріватися до +80 °C та вище, а коли сонце сідає — остигати (до температури навколишнього середовища);
- вплив опадів (коливання рівня вологості) — контакт зі снігом, туманом, дощем, градом та крижаною крупою.
Характеристики сонячної панелі та природна деградація
Виробники пропонують ринку панелі, які відрізняються використовуваними матеріалами, конструктивно, робочим потенціалом (ресурсом) та рівнем деградації:
- Монокристалічні сонячні панелі з очищеного кремнію, мінімальний термін експлуатації яких — 30 років, за цей період електроефективність знижується в середньому на 10 %. Ці панелі коштують дорожче ніж решта, але і їх ККД вищий у середньому на 10-15 % за інших аналогічних показників.
- Полікристалічні сонячні батареї, які можуть ефективно виконувати завдання щонайменше 20 років, з втратою продуктивності (деградацією) до 10%. При їх виготовленні використовується кремній з меншим ступенем очищення, ніж для монокристалічних, що забезпечує меншу собівартість. Але й продуктивність у таких панелей теж нижча.
- Аморфні (тонкоплівкові) сонячні батареї, які належать до 1 покоління пристроїв, можуть служити 7-20 років. Енерговтрати залежать від якості елементів, товщини плівкової основи, використовуваних напівпровідникових кристалів, технологій виробництва. Найчастіше протягом 2-3 років з моменту початку експлуатації продуктивність знижується на 10-40 %.
- Біфракційні сонячні панелі розраховані на експлуатацію щонайменше 20 років, з втратою електроефективності до 10 %. Основна їх перевага в тому, що вони двосторонні (можуть сприймати енергію сонця з обох боків). Для ефективної роботи важливо правильно спроєктувати та виконати монтаж.
Як показало тестування, панелі від відомих брендів, які потрапили на ринок в останні 15-20 років, більш зносостійкі. Це пов'язано з розвитком промисловості, підвищенням якості використовуваних матеріалів та дотриманням технологічних процесів. Якщо ви хочете, щоб обладнання довше зберігало початкові робочі характеристики, вибирайте варіанти серед новинок.
Також на деградацію сонячної панелі впливає правильність виконання монтажних робіт, дотримання рекомендацій виробника щодо розміщення та підключення елементів до мережі.
Якість монтажу та підключення сонячних панелей
Щоб енергогенерувальне обладнання працювало ефективно, важливо не лише правильно вибрати сонячну панель, а й грамотно визначити місце для її встановлення, коректно виконати монтаж та підключення. Тут важливо враховувати, що:
- чим більше сонячних променів потрапляє на батарею під прямим кутом, тим вища її ефективність;
- якщо хоч частина площі однієї з панелей, під'єднаних через інвертор до загальної мережі, перебуває в тіні, продуктивність усіх елементів (навіть тих, що на сонці) буде знижена, а ступінь деградації при цьому зросте через нерівномірний вплив на осередки сонячних батарей;
- також варто враховувати той факт, що панелі досить тендітні, тому навіть незначні механічні пошкодження та подряпини призведуть до того, що елемент швидше вийде з ладу та буде менш ефективним у роботі.
Види деградації сонячних панелей
Періодично до нас звертаються з питанням, чи можна якось з'ясувати, чому сонячні панелі для будинку або квартири працюють не на повну потужність та чи можливо якось відновити їх характеристики. Щоб розібратися з відповідями на це питання, розгляньмо, які види деградації батарей бувають.
Реверсивна деградація сонячних панелей
Відновити повністю або частково продуктивність панелей можна якщо у вас Potential Induced Degradation (скорочено PID), її ще називають поляризаційною або реверсивною. PID сонячної панелі пов'язана з витоком напруги (втратою потужності), що виникає через утворення негативного потенціалу відносно нуля (заземлення) або під час різниці потенціалів між елементами в багатокомпонентному електричному ланцюзі. Також може виникнути коротке замикання сонячної батареї. Причини виникнення проблеми можуть полягати в:
- Неправильному підбору електричних перетворювачів, сполучних модулів.
- Допущенні помилок під час монтажу — неякісне з'єднання контактів, некоректне компонування металів.
- Накопиченні солей на поверхні панелей.
- Порушення ізоляції внаслідок погодних та інших впливів.
Якщо своєчасно не зайнятися виявленням проблеми та її усуненням, ефективність обладнання може знижуватися на 30-80 %. Наприклад, маючи сонячну панель на 450 Ват, ви будете отримувати на виході всього 90-350 Ват.
Для виявлення проблеми та її усунення, ви можете звернутися до сертифікованих майстрів або спробувати провести діагностику самостійно:
- виміряти напругу на контактах фотоелементів та прилеглих поверхнях — на останніх напруги бути не повинно за нормальної роботи обладнання;
- за допомогою телеметричного стенда перевірити панель повністю. Сонячні панелі, комірки яких будуть темними, вже пошкоджені, можливо саме там через різницю потенціалів виникає коротке замикання;
- послідовно перевірити всі панелі, що живляться в єдину мережу, проконтролювати відсутність напруги на їх опорах.
Залежно від того, на якій з ділянок виявлено проблему, можна встановити PID BOX, замінювати пошкоджені комірки, виконати якісну ізоляцію, коректно підібрати модулі.
Незворотна світлова деградація сонячних панелей
Під впливом світла та сонячної радіації у сонячних панелей для квартир, стаціонарних (що розміщуються на вікнах, дахах, інших поверхнях) та портативних моделей, відбувається Light Induced Degradation. Сприяють деградації:
- Наявність бор-кисню в кристалах (BO-LID).
- Впливу температур на кристали (LeTID).
- Негативного впливу UF-випромінювання (UVID).
LID сонячних панелей — неминучий процес, оскільки принцип роботи батарей заснований на поглинанні та перетворенні сонячного випромінювання. Як правило, зниження електроефективності відбувається на перших етапах роботи (800-1000 годин) шляхом зменшення фотопровідності. Радіаційна деградація сонячних батарей може призвести до зменшення потужності пристрою на 1-3 % від початкових показників. Найчастіше LID виявляється у монокристалічних панелей. Так, якщо ви придбали сонячні панелі на 330 Ват, то через 4-6 місяців, найімовірніше, її потужність буде на рівні 320-327 Ват. При розрахунку сумарної потужності обладнання, необхідного для задоволення ваших потреб в електроенергії, бажано заздалегідь закласти відповідний запас продуктивності. Після такої досить різкої деградації, показники стабілізуються та надалі продуктивність зменшується за рік у середньому на 0,4-1 %.
Електрична корозія сонячних панелей — незворотне природне зношування
На знос сонячних панелей впливають наступні явища: перепад температури та вологості, механічні впливи під час експлуатації сонячних батарей, дія радіації та хімічних речовин (які є присутніми в повітрі). Як наслідок захисна плівка на кристалах руйнується, металеві елементи кородують (іржавіють), солі порушують структуру кристалів. Те, як швидко деградують сонячні панелі з природних причин, безпосередньо залежить від використовуваних виробником матеріалів, а також своєчасності виконання сервісного обслуговування.
Як визначити сонячну деградацію — ознаки проблеми
Коли використовується 1 компактна батарея, відстежити її стан простіше, особливо якщо вона розміщена в зоні доступу. Але часто для отримання достатньої кількості енергії сонячні панелі на 24 Вольт або більш потужні моделі монтують в єдину складну мережу, яка розміщується на даху будівель. Доступ до елементів не завжди зручний. Тому перед тим, як перевірити сонячну панель на цілісність, проаналізуйте поточні параметри на виході на відповідність їх плановим, звертаючи увагу на наявну сонячну активність.
Причин того, що сонячні панелі на 48 В, 36 В, 24 В або 12 В припиняють забезпечувати відповідну напругу, може бути безліч. Щоб зрозуміти, що викликає деградацію сонячної панелі, ми рекомендуємо:
- провести ретельний візуальний огляд — наявність тріщин, зміна кольору на окремих ділянках найімовірніше є наслідком механічних пошкоджень. При виявленні такої проблеми, весь модуль цілком або окремі його осередки — бажано замінити;
- переконатися, що всі з'єднання між елементами не порушені, контакти ретельно заізольовані. Для виконання перевірки бажано використовувати прилади, оскільки на око опір, силу струму та напругу оцінити неможливо. Візуально можна лише оглянути стан ізоляції;
- також візуально можна побачити ділянки, на яких кристалічні елементи розшарувалися, такі панелі необхідно замінити.
Кроки з мінімізації деградації сонячних панелей
Перед тим як встановити електрогенеруюче обладнання — переконайтеся, що вами продуманий та забезпечений на відповідному рівні захист сонячних панелей від:
- Механічних впливів. Наприклад, поруч немає дерев, гілки яких можуть дряпати поверхні батарей, всі елементи надійно закріплені та під час поривів вітру не впадуть на фотоелементи.
- Короткого замикання. Важливо передбачити заземлення відповідно до вимог системи та перевірити різницю потенціалів до запуску обладнання.
- Опадів. Кут, під яким виконується монтаж обладнання, має сприяти тому, щоб волога не накопичувалася безпосередньо на батареях та під ними, а своєчасно відвалилася в стоки.
Зелена енергія — вигідна інвестиція
Щоб забезпечити власну енергонезалежність, обирайте якісне обладнання, на яке виробник дає гарантію. Вивчіть характеристики або хоча б подивіться, які товари потрапляли в рейтинг найкращих портативних сонячних батарей та стаціонарних панелей. Порівняйте декілька моделей, почитайте відгуки. При монтажі та підключенні обладнання суворо дотримуйтесь рекомендацій виробника, тоді інвестиція окупить себе. Після запуску системи в роботу регулярно контролюйте її стан. Якщо продуктивність (напруга на виході) в енергогенерувальній мережі знизилася, найімовірніше, сонячна панель починає деградувати. Що це — природний знос обладнання або ж проблема, яку можна усунути, хоча б частково відновивши початкові характеристики роботи системи, потрібно перевіряти в кожному конкретному випадку окремо. Сподіваємося, наша стаття допомогла вам зрозуміти, що таке деградація сонячних батарей та як можна мінімізувати негативний вплив на систему та її модулі. Якщо у вас є питання безпосередньо про сонячні батареї, інвертори, перетворювачі та інші модулі, ви можете звернутися за консультацією до експертів Венкон. Також ви можете замовити у нас проєктування та монтаж систем з використанням сонячних батарей. Якщо ви плануєте самостійно розраховувати характеристики обладнання, необхідного для енергопостачання вашого об'єкта, рекомендуємо вам вивчити, як працюватимуть сонячні батареї в зимовий період та коли похмуро, щоб уникнути помилок у розрахунках.
