Fotowoltaika - awarie mogą się zdarzyć...
Skąd wziął się mit o całkowitej bezawaryjności instalacji fotowoltaicznych? Najprawdopodobniej stąd, że skoro jeden z głównych elementów każdego systemu PV - panele fotowoltaiczne, nie posiadają części ruchomych, to żadne uszkodzenia ich nie dotyczą. I choć w istocie, moduły są bardzo mało awaryjne, nie oznacza to, że są całkowicie pozbawione ryzyka usterek.
Ostatecznie trzeba pamiętać, że są to urządzenia elektryczne, które codziennie muszą sobie radzić z różnymi, niekiedy bardzo trudnymi warunkami zewnętrznymi (deszczem, wiatrem, mrozem czy upałami) i wewnętrznymi (m.in. wysokim napięciem). Większe i mniejsze defekty paneli PV mogą też być efektem niedoskonałości procesów produkcyjnych lub niewłaściwego obchodzenia się z modułami (to najczęstsza przyczyna uszkodzeń paneli fotowoltaicznych).
Podobnie jest m.in. z przewodami fotowoltaicznymi czy falownikiem - czyli urządzeniem elektryczno-elektroniczne, którego zadaniem jest przekształcenie prądu stałego (zwykle o wysokim napięciu), na prąd zmienny o określonych parametrach.
Są jednak rzadkie
Dobra wiadomość jest jednak tak, że ryzyko nie jest duże. Opracowany przez serwis Oferteo “Raport o fotowoltaice w Polsce” wskazuje, że aż 92% badanych od momentu instalacji systemu PV nie doświadczyło usterki. Zatem nawet pomimo trudnych warunków, fotowoltaika jest raczej mało awaryjna.
Nie można jednak założyć, że nigdy nie doświadczymy żadnych problemów z fotowoltaiką - nie jest to statystycznie, ani praktycznie możliwe. Trzeba jednak pamiętać, że nie każde odstępstwo od normy - w wyglądzie, a także pracy modułów czy falownika jest objawem awarii fotowoltaiki. Jakie są uszkodzenia paneli fotowoltaicznych i które z nich wymagają naszej interwencji?
Jakie mogą być wady i uszkodzenia paneli fotowoltaicznych?
Choć wytrzymałość i żywotność paneli fotowoltaicznych może być większa niż np. turbiny w przydomowej elektrowni wiatrowej, wciąż są one narażone na różnego rodzaju wady i uszkodzenia. Poniżej znajdziecie listę najczęściej spotykanych usterek i problemów - według raportu Międzynarodowej Agencji Energii.
Hot-spot i mikrouszkodzenia modułów
Panele fotowoltaiczne zbudowane są kilku warstw - jedną z nich jest cienki, krzemowy wkład (to tzw. komórki lub ogniwa), w którym dochodzi do przekształcenia energii słonecznej w elektryczną. Choć ogniwa są chronione m.in. przez hartowane szkło, może w nich dojść do niewidocznych gołym okiem mikropęknięć. Najczęściej są one skutkiem niewłaściwego obchodzenia się z modułami - nieostrożnego transportu, zbyt mocnego dokręcania czy chodzenia po ich powierzchni.
Źródło: IEA International Energy Agency, Review of Failures of Photovoltaic Modules - Report IEA-PVPS T13-01:2014
Efektem miko uszkodzeń paneli fotowoltaicznych (ale też efektem niedoróbek produkcyjnych) może być tzw. hot-spot (gorące miejsce). Jest to punkt, który będzie nagrzewał się bardziej niż pozostałe części modułu, szczególnie w warunkach częściowego zacienienia - w tym obszarze wzrasta bowiem rezystancja. Hot-spoty mogą nagrzać się do bardzo wysokich temperatur (nawet do ponad 200 stopni Celsjusza).
Warto jeszcze wiedzieć, że hot-spot może pojawić się również w nieuszkodzonych ogniwach, które narażone będą na długotrwałe zacienienie (zaczynają się one bowiem zachowywać jak odbiornik energii).
Hot-spoty: jak ich uniknąć?
Gorące punkty są jedną z najczęściej spotykanych, ale i najbardziej zdradliwych usterek modułów PV. Mogą bowiem nie tylko prowadzić do skrócenia żywotności modułu fotowoltaicznego, ale również do samozapłonu i pożaru fotowoltaiki. Dlatego, nie należy ich lekceważyć.
By ich uniknąć, koniecznie należy zadbać o właściwe traktowanie modułów fotowoltaicznych. Wykluczone jest stawanie i chodzenie po panelach PV. Montaż należy przeprowadzać ostrożnie, zgodnie z zaleceniami producenta (m.in. z zastosowaniem odpowiednich momentów dokręcenia śrub mocujących). Należy również unikać długotrwałego zacieniania powierzchni paneli.
Hot-spot. Co robić?
Mikropęknięcia i hot-spoty na pierwszych etapach nie są wykrywalne gołym okiem. Dopiero po czasie, na powierzchni lub tylnej części modułu możemy zauważyć ślady wypaleń - to sygnał, że koniecznie należy wymienić urządzenie.
Jeśli podejrzewamy, że mogło nastąpić uszkodzenie modułu PV, możemy skorzystać z badania kamerą termowizyjną, która łatwo wyłapie bardziej gorące punkty na panelu.
Delaminacja paneli fotowoltaicznych
Innym niekorzystnych zjawiskiem może być delaminacja paneli fotowoltaicznych. O co w tym chodzi?
Źródło: IEA International Energy Agency, Review of Failures of Photovoltaic Modules - Report IEA-PVPS T13-01:2014
W krzemowych modułach PV, ogniwa są zabezpieczone m.in. przed wilgocią, za pomocą warstwy folii EVA. Laminuje się je z obu stron, w specjalnych warunkach (odpowiednie ciśnienie oraz właściwa temperatura). Bywa jednak, że przez np. błędy na etapie produkcji, w okolicach busbarów dochodzi do odklejania się folii EVA.
Jakie niesie to ze sobą skutki? Przede wszystkim zmniejsza to przezroczystość przedniej warstwy modułu, a tym samym pogarsza się jego zdolność do absorpcji światła słonecznego. Co więcej, odklejona folia EVA może dość łatwo ulec przedziurawieniu. W efekcie ogniwo oraz ścieżki prądowe mogą być narażone na wilgoć, oraz korozję.
Delaminacja paneli fotowoltaicznych - co robić?
Delaminacja paneli PV jest dość istotnym problemem, dlatego jeśli go zauważymy, raczej nie obejdzie się bez wymiany urządzenia.
Różne odcienie paneli fotowoltaicznych - czy jest się czego obawiać?
Użytkownicy fotowoltaiki dość często zastanawiają się też, czy przebarwienia na panelach fotowoltaicznych również są swego rodzaju usterką i powodem do obaw. Czy faktycznie tak jest?
Źródło: unsplash.com
Odpowiedź na to pytanie nie jest oczywista. Część producentów modułów oraz instalatorów może traktować kwestię brązowych lub ciemnych plam na panelach fotowoltaicznych jak problem głównie estetyczny - przynajmniej tak długo, jak zmiana koloru nie wpływa na pogorszenie wydajności modułu.
Różne odcienie paneli fotowoltaicznych mogą być jednak skutkiem zastosowania w module folii EVA o niskiej jakości, która szybciej się starzeje pod wpływem promieni UV. Jako że inny (ciemniejszy) odcień folii będzie w większym stopniu absorbował ciepło, proces przebarwiania będzie się nasilał. To z kolei może doprowadzić do pogorszenia wydajności modułu o kilka, a nawet kilkadziesiąt procent.
Przebarwienia na panelach fotowoltaicznych - co robić?
W pierwszej kolejności, w miarę możliwości należy obserwować czy nie następuje pogorszenie wydajności modułu (jeśli posiadacie mikrofalowniki lub optymalizatory, powinniście mieć informacje na temat pracy poszczególnych paneli w swoim monitoringu). Jeśli tak, konieczna może być wymiana.
Porysowany lub zbity panel fotowoltaiczny
Sporym problemem są również większe i mniejsze uszkodzenia powierzchni modułu, która zwykle składa się z warstwy hartowanego szkła. W teorii nie powinno być łatwo jej uszkodzić, jednak praktyka pokazuje, że zarysowany czy zbity panel fotowoltaiczny wcale nie jest rzadkością.
Źródło: IEA International Energy Agency, Review of Failures of Photovoltaic Modules - Report IEA-PVPS T13-01:2014
Rysy na panelach fotowoltaicznych mogą nie wydawać się groźne, jednak wszystko zależy od ich ilości oraz głębokości. Już nawet drobne ryski mogą generować niewielkie zacienienie ogniw. Większe mogą z kolei zniszczyć powłokę antyrefleksyjną (pokrywa się nią panele, aby zwiększyć wchłanianie światła). Bardzo głębokie mogą doprowadzić nawet do delaminacji oraz przeniesienia wilgoci i zanieczyszczeń do wnętrza modułu.
Przy zbitym panelu fotowoltaicznym, z widocznymi pęknięciami sprawa jest dość oczywista. Jeśli naruszone zostało szkło, uszkodzeniu najprawdopodobniej uległy również ogniwa krzemowe, a to dyskwalifikuje urządzenie.
Porysowany lub zbity panel fotowoltaiczny - jak uniknąć? Co dalej?
By uniknąć zarysowań modułów, należy ostrożnie obchodzić się z nimi podczas montażu, ale również późniejszej eksploatacji, czyli np. podczas mycia paneli fotowoltaicznych czy odśnieżania fotowoltaiki. Podobna ostrożność jest zalecana, by uniknąć zbicia paneli fotowoltaicznych.
Oczywiście mogą zdarzyć się sytuacje, gdy zarysowany czy zbity panel fotowoltaiczny jest efektem siły wyższej. Dla przykładu, panele fotowoltaiczne po gradobiciu, z widocznymi wgłębieniami i pęknięciami nadają się tylko do wymiany. Te bez widocznych uszkodzeń najlepiej najpierw zbadać kamerą termowizyjną - mogą w nich bowiem pojawić się mikropęknięcia.
Ślimacze ścieżki na panelach fotowoltaicznych
Jednym z bardziej rzucających się w oczy uszkodzeń paneli fotowoltaicznych są tzw. ślimacze ścieżki. Są to szaro-czarne przebarwienia srebrnej pasty stosowanej w ogniwach wykorzystujących sitodruk. Na module fotowoltaicznym zjawisko to wygląda jak ścieżka ślimaka - stąd nazwa.
Źródło: IEA International Energy Agency, Review of Failures of Photovoltaic Modules - Report IEA-PVPS T13-01:2014
Ślimacze ścieżki są w zasadzie objawem mikropęknięć, ale są na tyle charakterystyczne, że warto o nich wspomnieć osobno. Przebarwienia występuje na krawędzi ogniwa słonecznego i wzdłuż wspomnianych mikropęknięć ogniwa. Pojawiają się zwykle od 3 miesięcy do 1 roku po zainstalowaniu modułów fotowoltaicznych. Początkowa prędkość pojawiania się odbarwień zależy od pory roku i warunków środowiskowych. Latem i w gorącym klimacie ślimacze ślady mogą pojawiać się szybciej.
Zwykle pojawiają się w instalacjach z tanimi modułami, o niższej jakości lub tam, gdzie prace były przeprowadzone niestarannie. Sposób na ślimacze ścieżki, to zakup urządzeń wysokiej jakości i prawidłowy montaż paneli fotowoltaicznych.
Niedziałająca dioda bypass lub uszkodzone puszki przyłączeniowe
Moduły fotowoltaiczne są wyposażone w tzw. puszki przyłączeniowe. Są to niewielkie pudełka, zlokalizowane w tylnej części modułu, które zawierają diody bypass. Sama dioda bypass to rozwiązanie, które ma chronić panele fotowoltaiczne przed skutkami zacienienia. To właśnie dzięki niej, w przypadku częściowego zasłonięcia modułu, odłącza się jedynie jego część. Więcej na ten temat pisaliśmy w naszym artykule “Panele fotowoltaiczne – praca w cieniu przestanie być problemem!”
Z puszki wychodzą też przewody, zakończone złączkami - pozwalają one łączyć panele w instalację fotowoltaiczną.
Elementy te są narażone na uszkodzenia i defekty - np. mechaniczne (wywołane błędami montażowymi lub nieprawidłową obsługą modułów) lub też produkcyjne (wady powstałe jeszcze w fabryce).
Dobra wiadomość jest taka, że niedziałająca dioda bypass czy uszkodzona puszka przyłączeniowa (lub złącza) to właściwie jedyne elementy modułu fotowoltaicznego podlegające naprawie - stosunkowo niskim kosztem.
PID - degradacja wywołana indukowanym napięciem
O efekcie PID zdarzało się nam już kilkukrotnie wspominać. W uproszczeniu, PID to zjawisko degradacji modułu, wywołane dużą różnicą potencjałów między uziemioną ramą, a łańcuchami modułów PV. Wpływ na nasilenie tego zjawiska mają jednak również m.in. warunki otoczenia. Owa degradacja może mieć charakter przejściowy i odwracalny, ale systematycznie zachodząca może również przyjąć formę elektrochemicznej korozji, której skutków nie da się już cofnąć.
Degradacja wywołana indukowanym napięciem jako problem modułów PV została odkryta stosunkowo niedawno (kilkanaście lat temu). Pierwsze moduły badane pod tym kątem wykazywały straty w mocy na poziomie nawet 70%.
Dziś PID nie stanowi już takiego zmartwienia dla właścicieli paneli PV - współczesne modele są coraz bardziej odporne. Na rynku można znaleźć panele fotowoltaiczne oznaczone jako “PID Free”, w których straty wywołane tym zjawiskiem nie przekraczają 1%.
LID - degradacja wywołana światłem
Defektem występującym w panelach fotowoltaicznych jest również degradacja wywołana światłem. To właśnie przez nią moduły co roku tracą część swoich możliwości produkcyjnych (na szczęście mowa jedynie o ułamkach procentów mocy). Niemniej, po ok. 25-30 latach większość paneli fotowoltaicznych może pochwalić się już tylko ok. 80% mocy wyjściowej.
Efekt LID jest związany z obecnością tlenu i boru w krzemie, z którego powstały ogniwa. By spowolnić proces degradacji (bo jak na razie, całkowicie uniknąć się go nie da) należy wybierać takie panele, które zostały wyprodukowane w technologii N-type lub HIT. Produkty tego typu, po 25 latach zachowują nawet +/- 90% mocy wyjściowej.
Jak sprawdzić, czy wystąpiły uszkodzenia paneli fotowoltaicznych?
Wiadomo już, jakie problemy z panelami fotowoltaicznymi mogą nam się przytrafić. Jednak, jak sprawdzić, czy omawiane usterki i awarie faktycznie nas dotyczą?
Sprawa nie zawsze będzie prosta, bo części z nich nie będziemy w stanie wyłapać gołym okiem. Mowa tu np. o mikropęknięcia, degradacji PID czy LID. Do ich wykrycia, jak już wspominaliśmy, konieczna jest systematyczna kontrola pracy całej instalacji. Mikropęknięcia można również wyłapać dzięki badaniu fotowoltaiki kamerą termowizyjną. Podobne badanie warto zlecić szczególnie po silniejszych gradobiciach.
Widoczne uszkodzenia paneli fotowoltaicznych, takie jak delaminacja, ślimacze ścieżki, pęknięcia czy rysy, możemy odkryć nawet sami. Dlatego ważne są regularne inspekcje stanu modułów - pozwolą one szybko zidentyfikować problem i podjąć działania naprawcze
Awarie falownika fotowoltaiki - jakie? Co robić?
Panele fotowoltaiczne to najbardziej rzucający się w oczy, jednak niejedyny element fotowoltaiki, który może ulec uszkodzeniu. Na to ryzyko w dużej mierze narażony jest również inwerter. Jakie awarie falownika fotowoltaiki mogą się zdarzyć?
Jako że falownik to urządzenie po części elektryczne, po części elektroniczne, jest sporo płaszczyzn, na których może wystąpić usterka. Dobra wiadomość jest taka, że awaria falownika fotowoltaiki sygnalizowana przez samo urządzenie, nie zawsze musi oznaczać konieczność demontażu.
Sprzęt ten potrafi dokonywać wstępnej autodiagnozy, podając użytkownikowi oznaczenia błędów. Ich kody możemy potem sprawdzić w specjalnej dokumentacji opisującej najbardziej prawdopodobne awarie lub błędy falownika fotowoltaicznego. Warto do niej zajrzeć, zanim zgłosimy się po serwis fotowoltaiki.
Przykładowe awarie falownika fotowoltaiki
Jakie awarie falownika fotowoltaiki mogą się zdarzyć? Przykładowo:
- Przegrzanie urządzenia - inwertery posiadają czujniki, które regularnie badają temperaturę panującą w urządzeniu, by chronić je trwałym uszkodzeniem. Jeśli widzimy podobny komunikat, najpierw sprawdźmy, czy np. wentylator (jeśli inwerter go posiada) nie został czymś zablokowany lub czy coś nie blokuje dostępu powietrza do urządzenia.
- Zbyt wysokie napięcie w sieci - falownik potrafi sprawdzić, czy napięcie sieci energetycznej pozwala na bezpieczne odesłanie energii. Jeśli nie, może się wyłączyć lub ograniczyć pracę. W ten sposób falownik może jednak również wskazywać na niewłaściwe przekroje przewodów względem odległości falownika od punktu przyłączenia do sieci.
- Awaria sieci AC - w większości przypadków fotowoltaika nie działa podczas awarii sieci. Pamiętajmy, że nie jest to usterka, ale wręcz prawidłowe działanie - w ten sposób urządzenie chroni osoby pracujące przy naprawie sieci.
- Upływ prądu do uziemienia - błąd ten może się pojawić, w przypadku nieprawidłowej rezystancji izolacji przewodów DC (wywołanej np. uszkodzeniem przewodów).
Potencjalnych usterek (czy niedogodności, bo nie wszystkie kody sygnalizują faktyczną awarię) może być więcej - zwykle nie są jednak długotrwałe i uciążliwe. W wielu przypadkach ich naprawienie może być na tyle proste, że możemy się nim zająć sami - należy się jednak upewnić, że nie narusza to warunków gwarancji. Niekiedy ich usunięcie może wymagać wizyty specjalisty. Jeszcze kiedy indziej problem może być zupełnie niezależny od nas, jak i instalatora (np. patrz - za wysokie napięcie w sieci a fotowoltaika).
Fotowoltaika - awarii można uniknąć. Jak?
Zdarza się, że niekorzystny zbieg okoliczności czy siły wyższe (np. gradobicie, uderzenie pioruna) sprawią, że akurat naszą instalację dotknie uciążliwa usterka, której nie sposób naprawić bez demontażu modułu czy falownika. I na to akurat niewiele można już poradzić (opcją jest np. ubezpieczenie fotowoltaiki od takich sytuacji).
W wielu (jeśli nie w większości) przypadkach awarii fotowoltaiki i związanych z tym problemów można uniknąć. Oto kilka rad, które pozwolą Wam ograniczyć ryzyko.
Wybieraj sprawdzony sprzęt
Na rynku działają setki producentów modułów PV i inwerterów. Jak wybrać właściwie? Renoma i długi staż w branży to sygnał, że dany producent może pochwalić się wysokiej jakości procesami produkcyjnymi, a co za tym idzie, sprawdzonymi produktami. Warto to wiedzieć, że rzetelni producenci modułów i falowników fotowoltaicznych poddają swoje urządzenia wyśrubowanym testom, które mają sprawdzić, jak będą sobie one radzić w okresie eksploatacji. Dowodem na ich przejście są różnego rodzaju certyfikaty (np. PVEL czy TUV). Za takie, markowe produkty trzeba niekiedy zapłacić więcej. Przy wieloletniej inwestycji, jaką jest fotowoltaika, nie warto jednak oszczędzać.
Wybieraj sprawdzonych instalatorów
Dobry instalator to co najmniej połowa sukcesu - nawet najlepszy sprzęt nic nie zdziała, jeśli zostanie źle zamontowany. Dlatego, koniecznie dobrze sprawdzajcie wykonawcę - m.in. pod kątem posiadanych uprawnień, kwalifikacji i doświadczenia. Jeśli nie wiecie jak lub nie macie czasu szukać, zobaczcie nasz ranking firm fotowoltaicznych.
Kontroluj instalację
Choć fotowoltaika ma być bezobsługowa, nie oznacza to, że można ją zostawić samą sobie. Sprawdzajmy, czy nie pojawiły się zabrudzenia/zacienienia na panelach (one mogą prowadzić do hot-spotów), a także czy falownik nie wskazuje błędów. Monitoring instalacji fotowoltaicznej (oraz wzrokowe inspekcje) to szansa, że wyłapiemy problem, nim urośnie do uciążliwych rozmiarów.
W fotowoltaice awarie i uszkodzenia paneli występują raczej rzadko, co nie oznacza, że wcale. Warto trzymać rękę na pulsie, by uniknąć przykrych konsekwencji.
