Fotowoltaika to jeden z hitów ostatnich lat w Polsce. Na koniec lutego 2022 roku moc zainstalowana paneli słonecznych w naszym kraju wyniosła 8768,1 MW, czyli o ponad dwa razy więcej niż rok wcześniej! Na koniec marca mieliśmy już ponad milion prosumentów! Te liczby najlepiej pokazują, że rynek fotowoltaiki dalej się rozwija. Z czego to wynika? Głównie z licznych korzyści, jakie płyną z użytkowania modułów PV. Jednym z nich jest żywotność ogniw fotowoltaicznych. W tym artykule zastanowimy się, jaka jest trwałość paneli, czy można ją zwiększyć i jakie czynniki mogą wpływać na zmniejszenie efektywności pracy instalacji.

Jak działa panel słoneczny?

Jak działa panel słoneczny? Moduły fotowoltaiczne zbudowane są z szeregu komponentów. Tym najważniejszym jest ogniwo PV, którego podstawowym zadaniem jest produkowanie prądu stałego. Aby do tego doszło, niezbędne jest zainicjowanie zjawiska fotoelektrycznego. Źródłem pobudzającym cały system do działania jest promieniowanie słoneczne. Gdy foton pada na ogniwo, uwalniane są dodatkowe elektrony. Pod wpływem ich przemieszczania się powstaje różnica potencjałów elektrycznych. Po zamknięciu obwodu odbiornikiem energii między górną a dolną płytką ogniwa fotowoltaicznego w obwodzie płynie prąd stały. W dalszej części jest on transportowany okablowaniem solarnym do inwertera i tam zamieniany na prąd zmienny. Falownik wysyła gotowy prąd zmienny do urządzeń podłączonych w przedsiębiorstwie, magazynu energii lub sieci. W ten sposób obiekt zostaje zasilony w zieloną energię. Jak więc widać budowa modułu jest prosta i brakuje w nim małych podzespołów elektronicznych, dzięki czemu jego trwałość jest znacznie wydłużona.

Panele fotowoltaiczne – żywotność

Rzeczywista żywotność paneli fotowoltaicznych jest trudna do oszacowania. Producenci podają w kartach katalogowych i gwarancyjnych wartość gwarancji na uzyski, jednakże nie należy jej utożsamiać z trwałością modułów. To minimalna liczba lat, podczas których panele słoneczne będą produkować energię z zadaną sprawnością. Po upływie tego czasu, jeśli moduły nie będą zawierać wad fabrycznych, powinny dalej pracować. Jak długo? Tego niestety nie wiemy, gdyż brakuje danych historycznych do porównania. Choć sama fotowoltaika nie jest nowością – pierwszy panel powstał w 1954 roku w oddziale badawczym Bell Laboratories – stale ewoluuje. Technologie używane 20 lat temu dzisiaj są już tylko odległym wspomnieniem. Wraz z udoskonaleniem procesów produkcyjnych, wzrasta także żywotność ogniw słonecznych.

Panele fotowoltaiczne – trwałość

Ile zatem może utrzymywać się sprawność baterii słonecznych? Powszechnie szacuje się, że poprzednie generacje paneli PV (produkowanych na początku lat 2000.) osiągną żywotność na poziomie co najmniej 25 lat. Biorąc pod uwagę, że niektóre już pracują kilkanaście lat i nie sprawiają problemów użytkownikom, ta wartość wydaje się całkowicie realna. W związku z tym, że regularnie rośnie długość gwarancji na produkt i gwarancji na uzysk, spodziewana żywotność paneli fotowoltaicznych również wzrasta. Istnieją zatem podstawy, aby postawić tezę, że wysokiej jakości moduły produkowane przez firmy z listy Bloomberg Tier 1, mogą działać nawet 40 lat! To jedna z ich największych zalet, która ma bezpośredni wpływ na sumę oszczędności wygenerowanych przez firmę z inwestycji w instalację fotowoltaiczną!

Panele fotowoltaiczne – żywotność a spadek sprawności baterii słonecznych

Sprawność baterii słonecznych, podobnie jak każdego innego urządzenia elektronicznego, spada w czasie. Zgodnie z deklaracjami producentów, największe straty odnotowuje się w ciągu pierwszych kilku lat użytkowania. Z czasem spadek zacznie się normować i po około 25 latach użytkowania wyniesie blisko 20%. Niektórzy producenci już teraz wydłużają ten czas i gwarantują uzysk na poziomie 84% po 30 latach działania! Wraz ze spadkiem efektywności zmniejsza się produkcja energii elektrycznej i skraca żywotność ogniw fotowoltaicznych. Co ważne, jeśli nasz moduł fotowoltaiczny osiągnie sprawność niższą niż deklarowana w gwarancji, producent powinien nam go bez problemu wymienić. W rzeczywistości bowiem straty efektywności są niższe, gdyż producenci modułów fotowoltaicznych szacują margines straty z marginesem błędu, dzięki temu chroniąc własne interesy.

Panele fotowoltaiczne – trwałość a warunki zewnętrzne

Dlaczego sprawność baterii słonecznych maleje z czasem? Wpływ na to mają warunki zewnętrzne, które destabilizują pracę i wpływają na zużywanie się podzespołów. Głównym czynnikiem degradującym moduły fotowoltaiczne są wysokie natężenia promieniowania UV i ekstremalne warunki pogodowe. Zaliczamy do nich:

• Upały – z jednej strony wysokie temperatury powodują spadek wydajności całej instalacji w danym momencie. Przegrzewanie się i słaba wentylacja mają swoje odbicie w niższych uzyskach. Z drugiej warto także pamiętać, że upały przyczyniają się do skrócenia cyklu życia paneli PV. O ile w Polsce roczne spadki sprawności wynoszą maksymalnie 0,5%, o tyle na pustyni jest to wartość dwukrotnie wyższa!
• Gradobicia – każdy producent modułów PV przeprowadza testy odporności na grad. Zazwyczaj rzetelne marki gwarantują, że nawet 20 mm kule gradu nie spowodują uszkodzeń powierzchni modułów. Jednakże przy dużej intensywności opadów oraz odpowiedniej wielkości kul, istnieje ryzyko skrócenia żywotności ogniw fotowoltaicznych.
• Mróz – mróz może być różny. Kilka stopni poniżej zera połączonych ze świecącym słońcem i brakiem śniegu to dobre warunki do pracy instalacji fotowoltaicznej. Co innego dramatyczny spadek temperatury. Jeśli na modułach zalegał śnieg, który popołudniem stopniał, a na wieczór przymarzł do panelu, może dojść do uszkodzenia urządzenia. Taka sytuacja również może mieć wpływ na żywotność paneli fotowoltaicznych.

Wszystkie opisane powyżej negatywne warunki atmosferyczne nie są raczej spotykane w Polsce. Mrozy nawiedzają przede wszystkim kraje Skandynawskie, upały doskwierają pasowi równikowemu, z kolei gradobicia występujące w naszym kraju, przynajmniej do tej pory nie miały większego wpływu na trwałość instalacji PV.

Bateria słoneczna – jak działa serwisowanie?

Pracę paneli słonecznych warto kontrolować. Pozwala to szybko wyłapać ewentualne odstępstwa i poczynić odpowiednie kroki. Specjaliści zalecają regularny monitoring uzysków. Weryfikacja wyświetlacza falownika lub dedykowanej aplikacji pozwala porównywać uzyski w czasie. Analiza danych liczbowych najlepiej pokazuje, czy nie doszło do niespodziewanej utraty sprawności baterii słonecznych. W celu zapewnienia optymalnych warunków produkcji i zwiększenia żywotności ogniw fotowoltaicznych warto także systematyczne sprawdzać stan przewodów oraz falownika. Zazwyczaj tych czynności dokonuje instalator w ramach przeglądów serwisowych. Jeśli lato jest wyjątkowo suche, warto także pomyśleć o przemyciu powierzchni paneli.

Panele fotowoltaiczne żywotność – podsumowanie

Szacuje się, że dobrej jakości moduły fotowoltaiczne powinny pracować minimum 30 lat. Przez ten czas urządzenia systematycznie tracą na sprawności, co jest naturalnym wynikiem oddziaływania czynników atmosferycznych (promieniowania UV, gradu czy mrozu). W celu wydłużenia żywotności paneli fotowoltaicznych zaleca się regularne serwisowanie przez wyspecjalizowane firmy. Warto pamiętać, że im więcej lat nasze moduły zachowają swoje właściwości, tym większe oszczędności osiągnie firma z inwestycji w elektrownię PV. Nawet jednak przy umiarkowanym, 25-letnim okresie życia instalacji, suma oszczędności z tytułu produkcji zielonej energii, znacząco przewyższa koszty budowy paneli fotowoltaicznych.