Zespół kierowany przez naukowców zajmujących się fotowoltaiką z Sandia National Laboratories w USA zakończył pięcioletnie badanie degradacji w trzech klimatach, któremu poddano 834 modułów fotowoltaicznych reprezentujących 13 typów od siedmiu producentów. Celem badań zakończonych publiczną prezentacją wyników było ilościowe określenie wskaźników degradacji najnowszych, szeroko stosowanych technologii fotowoltaicznych.
– Rynek fotowoltaiczny stale się zmienia, brakuje też danych o długoterminowych zachowaniach nowszych technologii pracujących w terenie. To rodzi pytanie, jaki wpływ na trwałość modułów fotowoltaicznych ma stosowanie najnowszych technologii bez dostatecznego sprawdzenia pracy w terenie – powiedział kierownik zespołu Marios Theristis. – Kupowanie modułów fotowoltaicznych bezpośrednio z otwartego rynku do celów testowych pozwala nam prowadzić bezstronną analizę i informować opinię publiczną poprzez udostępnianie pozyskanych danych. Partnerstwo z National Renewable Energy Laboratory (NREL) i University of Central Florida (UCF) było niezbędne dla tego badania, ponieważ umożliwiło nam zainstalowanie identycznych systemów w różnych klimatach i scharakteryzowanie ich zgodnie z dobrze kontrolowanym i zharmonizowanym planem pomiarowym – dodaje Theristis.
Zdaniem naukowców koszt modułów fotowoltaicznych gwałtownie spadł (nawet o 85% według jednego z ostatnich raportów NREL) w ciągu ostatniej dekady. Spadek cen nastąpił dzięki: ekonomii skali, zastosowaniu nowych, bardziej wydajnych konstrukcji ogniw, automatyzacji produkcji na liniach montażowych, powiększeniu modułów, zastosowaniu nowych technologii materiałowych prowadzących do użycia cieńszego szkła oraz ramy, nowych osłon, podkładek i wielu innych czynników. Te zmiany konstrukcyjne i materiałowe mogą jednak wpłynąć na trwałość i niezawodność modułów, a uśredniony koszt energii elektrycznej jest wrażliwy na szybkość degradacji mocy. Wraz ze wzrostem degradacji mocy wzrasta uśredniony koszt energii elektrycznej i spada żywotność systemu.
Naukowcy zmierzyli spadek wydajności modułów fotowoltaicznych pracujących w Nowym Meksyku, Kolorado i na Florydzie. Na początku badania zmierzyli wydajność w standardowych warunkach testowych, zbadali początkową stabilizację mocy i okresowo testowali moduły w ciągu następnych pięciu lat, monitorując tempo degradacji w czasie. Odkryli, że tempo degradacji jest wysoce nieliniowe, a w niektórych typach modułów występowały wahania sezonowe. Średnie i mediany współczynnika degradacji wynoszące -0,6% rocznie były zgodne ze współczynnikami zmierzonymi dla starszych modułów. Badanie wykazało, że spośród 23 przebadanych systemów sześć miało współczynniki degradacji, które przekroczyłyby limity gwarancyjne w przyszłości, podczas gdy 13 systemów wykazało potencjał osiągnięcia żywotności przekraczającej 30 lat, zakładając, że trendy współczynnika degradacji się ustabilizowały. – To zachęcający wynik. Wraz z rosnącą liczbą instalacji fotowoltaicznych nabywcy i inni interesariusze będą chcieli dowiedzieć się, że trwałość fotowoltaiki wydaje się spójna w obliczu szybkich ulepszeń technologii i redukcji kosztów – powiedział Marios Theristis.
Dotyczy to jednak również tego, że 26% systemów może przekroczyć limity gwarancyjne. Nadal istnieją możliwości zmniejszenia tempa degradacji do poziomów, które umożliwiają jeszcze dłuższą żywotność modułów fotowoltaicznych. Przykładowo w przypadku 35- i 50-letniego okresu eksploatacji moduły fotowoltaiczne powinny działać przy wartościach współczynnika degradacji odpowiednio mniejszych niż 0,55% rocznie i 0,4% rocznie.
Sposób określenia szybkości degradacji, czy to w odniesieniu do specyfikacji, czy początkowej oceny po stabilizacji, może mieć wpływ na ostateczny wynik. Tak uzyskany wskaźnik może mieć istotny wpływ na koszty zakupu, roszczenia gwarancyjne i ubezpieczeniowe lub studium wykonalności finansowania projektu. Nabywcy i interesariusze zainteresowani dodatkowymi informacjami na temat testowanych modułów wkrótce będą mogli przeglądać wszystkie dane z testów flash zebrane w Sandia National Renewable Energy Laboratory oraz Florida Solar Energy Center na Uniwersytecie Centralnej Florydy w DuraMAT DataHUB.
Zdjęcie główne: Moduły fotowoltaiczne do oceny długoterminowej zainstalowane w Laboratorium Oceny Systemów Fotowoltaicznych firmy Sandia w Albuquerque. Craig Fritz, NREL.
Obraz elektroluminescencyjny pokazuje pękanie, które może wystąpić podczas stania na module słonecznym. To, jak bardzo te pęknięcia mogą zmniejszyć wydajność elektryczną modułu, wydaje się różnić w zależności od warunków i czasu. Byron McDanold, NREL
Źródło: Sandia National Laboratories Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika
