Wytrzymałość i żywotność paneli fotowoltaicznych – ile są w stanie znieść?

5 /5
(Ocen: 1)
Producenci paneli fotowoltaicznych, na swoje produkty dają zwykle kilkunasto, a nawet kilkudziesięcioletnią gwarancją. Nie bez przyczyny. Moduły PV są projektowane w taki sposób, by poradziły sobie nawet z najtrudniejszymi warunkami otoczenia. Jaka jest wytrzymałość paneli fotowoltaicznych na grad, wiatr i inne czynniki zewnętrzne? Jaka jest żywotność paneli fotowoltaicznych? Zobacz!

Sprawdź bezpłatnie oferty fotowoltaiki

Certyfikaty paneli fotowoltaicznych powiedzą Ci o ich jakości

Wieloletnia gwarancja na panele fotowoltaiczne nie jest zabiegiem marketingowym ani dobrą wolą producentów. Wynika ona z tego, że moduły z zasady nie są podatne na awarie – mają niewiele części ruchowych, a zbudowane są z trwałych materiałów takich jak aluminium czy szkło.

Pracując jednak na zewnątrz, są zatem stale wystawiona na trudne, a niekiedy nawet ekstremalne warunki zewnętrzne, takie jak deszcz, wiatr, grad czy żrące substancje (amoniak). To, czy i w jakim stopniu, radzą one sobie ze stojącymi przed nimi wyzwaniami, mogą Wam jednak powiedzieć certyfikaty paneli fotowoltaicznych, potwierdzające spełnienie standaryzowanych kryteriów z norm europejskich.

Aby moduły fotowoltaiczne w ogóle mogły zostać dopuszczone do sprzedaży na terenie Polski muszą spełniać szereg norm:

  • IEC 61730-1, Ocena bezpieczeństwa modułu fotowoltaicznego (PV) — Część 1: Wymagania dotyczące konstrukcji,
  • IEC 61730-2, część 2: Ocena bezpieczeństwa modułu fotowoltaicznego (PV) — Część 2: Wymagania dotyczące badań,
  • EN 61215-1-1 “Moduły fotowoltaiczne (PV) do zastosowań naziemnych — Kwalifikacja konstrukcji i aprobata typu – Część 1-1: Wymagania szczególne dotyczące badań naziemnych modułów fotowoltaicznych (PV) wykonanych z krzemu krystalicznego,
  • EN 61215-2 “Moduły fotowoltaiczne (PV) do zastosowań naziemnych — Kwalifikacja konstrukcji i aprobata typu — Część 2: Metody badań.

Powyższe certyfikaty paneli fotowoltaicznych to podstawowe wymogi określone dla paneli fotowoltaicznych, gwarantujące, że panele zostały wykonane i zamontowane w taki sposób, zapewniający bezpieczeństwo. To jednak nie wszystko.

Wytrzymałość paneli fotowoltaicznych może poświadczać również szereg innych certyfikatów. Spośród tych, które możecie spotkać najczęściej wyróżnia się certyfikat spełnienia normy:

  • IEC 62782 – odnoszącej się do dynamicznych obciążeń mechanicznych;
  • IEC 60068 – dotyczącej odporności na kurz i piasek,
  • IEC 62716 – obejmującej odporność na działanie amoniaku,
  • IEC 61701 – związanej z odporność na działanie mgły solnej,
  • IEC 62804 – dotyczącej wytrzymałości na efekt PID,
  • IEC 63202 – odnoszącej się do wytrzymałości na efekt LID.

Nie są one obowiązkowe, jednak dla klientów mogą być świadectwem jakości produktu oraz jednym z ważniejszych kryteriów przy podejmowaniu wyboru.

Sprawdź bezpłatnie oferty fotowoltaiki

Wytrzymałość paneli fotowoltaicznych na czynniki zewnętrzne

Jak już wspominaliśmy, panele fotowoltaiczne, ze względu na swoja specyfikę pracy, są stale wystawione na szereg wymagających zjawisk atmosferycznych (śnieg, grad, wiatr) oraz chemicznych (np. mgłę solną). Jak sobie z nimi radzą?

Wytrzymałość paneli fotowoltaicznych na grad

Zalecaną wytrzymałość paneli fotowoltaicznych na grad określa podstawowa norma wymagana w przypadku modułów, a konkretnie norma IEC 61215.

Zgodnie z nią, panele fotowoltaiczne dopuszczone powinny (przynajmniej!) wytrzymać uderzenie kuli gradowej o średnicy 25 mm, lecącej z prędkością 23 m/s – czyli ok. 82 km/h. Dobra wiadomość jest zatem taka, że posiadając panele fotowoltaiczne, w większości przypadków nie musimy obawiać się gradu.

Zła jest natomiast taka, że ryzyko jego pojawienia się i intensywności burz gradowych nie jest niestety jednolite dla całego kraju. W niektórych regionach jest ono większe niż w innych, o czym mówią tzw. szlaki gradowe.

Szlaki gradowe w Polsce.

Źródło: Koźmiński i inni, Agrometeorologia, Warszawa: Wydaw. Naukowe PWN, 1998, s. 186

Co więcej, jak wynika z badań Instytutu MunichRe, w całej Europie rośnie liczba ciężkich gradobić, a gradziny osiągają coraz większe rozmiary (np. wielkości piłki tenisowej), co stanowi już ryzyko uszkodzeń instalacji.

Na szczęście, w odpowiedzi na te wyzwania, producenci paneli fotowoltaicznych produkują urządzenia o zwiększonej wytrzymałości mechanicznej. Dla przykładu panele fotowoltaiczne Bruk-Bet są w stanie poradzić sobie z kulą gradową o średnicy 55 mm, lecącej z prędkością 122 km/h (33,9 m/s). Produkty Astronergy wytrzymują uderzenie kuli gradu o średnicy 45 mm, lecącej z prędkością 110 km/h (30,7 m/s), a panele REC powinny natomiast poradzić sobie z gradziną o średnicy 35 mm, lecącą z prędkością 97 km/h.

Zatem, jeśli w Waszym regionie występuje większe ryzyko wystąpienia burzy gradowej warto rozważyć panele fotowoltaiczne o zwiększonej wytrzymałości na grad.

Panele fotowoltaiczne a wiatr i śnieg

Jednym z istotniejszych czynników atmosferycznych mających wpływ na moduły PV jest też z pewnością wiatr. W Polsce występują trzy główne strefy wiatrowe, wydzielone ze względu na prędkości wiatru.

Większość kraju obejmuje I strefa, gdzie prędkość wiatru wynosi średnio ok. 20 m/s (72 km/h). II strefa obejmuje północno-wschodni pas nadmorski, gdzie prędkość wiatru sięga już ok. 30 m/s (108 km/h). Największe obciążenie wiatrem występuje w Sudetach i Karpatach, gdzie wartości te mogą osiągać nawet 47 m/s (169 km/h).

Jeśli chodzi o panele fotowoltaiczne a wiatr, to wytrzymałość urządzeń reguluje norma IEC 61730-2. Minimalna siła ssąca wiatru, którą według normy powinny wytrzymać panele fotowoltaiczne to 2.400 Pa (paskali). W przeliczeniu, daje to wiatr o prędkości ok. 130 km/h. To oznacza, że przeciętne panele PV doskonale poradzą sobie w niemal każdym zakątku Polski. W regionach bardziej wymagających pod względem sił wiatru warto jednak wybrać moduły o większej odproności, takie jak np. panele fotowoltaiczne LG czy też wspomniane już panele Bruk-Bet, które wytrzymają ponad dwa razy tyle (5.400 Pa).

Ta sama norma IEC 61730-2 obejmuje testy wytrzymałości modułów na ryzyko obciążenia śniegiem, które również nie jest jednolite dla całego obszaru kraju. Szczególnie narażony jest bowiem pas wschodniej i południowo-wschodniej Polski. Według wspomnianej normy IEC 61730-2, panel PV powinien wytrzymać obciążenie na przód (np. wywołane śniegiem, ale też wiatrem) rzędu 5.400 Pa, co oznacza nacisk ok. 550 kg na metr kwadratowy. Oczywiście znów można znaleźć moduły, które charakteryzują się większą odpornością (np. Bruk-Bet, LG Solar).

Panele fotowoltaiczne a temperatura

Zgodnie z normą IEC 61215 panele fotowoltaiczne powinny radzić sobie z dużymi wahaniami temperatur. Panele dostępne na polskim rynku są poddawane wymagającym testom obejmującym 200 cykli zamrażania urządzenia do -40 stopni Celsjusza i nagrzewania do +85 stopni Celsjusza, przy jednoczesnym wysokim natężeniu prądu. Po tak ekstremalnych przejściach, zgodnie z normą IEC 31215 panele PV nie powinny stracić więcej niż 5% swojej mocy. W testach sprawdza się również ich wytrzymałość na wysokie temperatury (+ 85 stopni Celsjusza) i wilgotność (85% wilgotności względnej). Urządzenia muszą wytrzymać w tych warunkach 1.000 godzin nie tracąc więcej niż 2% swojej mocy.

Odporność paneli fotowoltaicznych na mgłę solną i amoniak

Panele fotowoltaiczne, pracując w różnych zakątkach kraju i świata, są także narażone na substancje chemiczne mogące prowadzić do korozji i uszkodzenia modułów. Mowa tu głównie o tzw. mgle solnej oraz amoniaku.

Jeśli chodzi o aerozole solanki, to ich wysokie stężenie można napotkać przede wszystkim w regionach nadmorskich, ale też w sąsiedztwie dróg i ulic (sól drogowa). Za urządzenia odporne na mgłę solną, uznaje się te panele fotowoltaiczne, które przeszły kilkudziesięciodniowe testy w rozpylonych roztworach soli, zgodnie z normą IEC 61701.

W branży standardem staje się również certyfikat odporności paneli fotowoltaicznych na obecność amoniaku, zgodnie z normą IEC 62716. Urządzenia tego typu zaleca się montować w miejscach narażonych na wyższe stężenie tego gazu, czyli w praktyce, np. w obrębie gospodarstw rolnych (jako element instalacji fotowoltaicznej dla rolnika) oraz obiektów przemysłowych.

Certyfikaty wytrzymałości na mgłę solna i amoniak posiadają obecnie niemal wszystkie wiodące marki, czyli m.in. panele LONGi, Bruk-Bet, JA Solar, REC, LG, a także panele Sharp.

Wytrzymałość paneli fotowoltaicznych – efekt LID

Warto zauważyć, że panele fotowoltaiczne muszą również mierzyć się z szeregiem wyzwań związanych z ich budową. Jednym z problemów jest tzw. efekt LID.

Pojęcie LID pochodzi od angielskiego zwrotu Light Induced Degradation, opisującego zjawisko degradacji wywołanej promieniowaniem słonecznym. Choć może to wydawać się kuriozalne, w istocie, choć moduły fotowoltaiczne wymagają do pracy słońca, to właśnie przez nie systematycznie tracą część swojej mocy. Efekt ten jest wywołany obecnością tlenu i boru w krzemie, z którego zbudowane są ogniwa PV.

Producenci paneli fotowoltaicznych systematycznie pracują jednak nad rozwiązaniem tego problemu. Technologie takie jak HIT lub też stosowanie ogniw typu N pomaga zmniejszyć problem spadku mocy wywołanego światłem.

Dowodem na to, że moduły poradzą sobie z efektem LID jest certyfikat normy IEC 63202. Podczas testów, moduły są poddawane naświetlaniu symulowanym światłem słonecznym, w określonych warunkach temperaturowych. Następnie porównuje się moc wyjściową i moc po testach, w STC (Standardowych Warunkach Testowych).

Obecnie, najlepsze moduły na rynku po 25-latach pracy osiągają nawet ponad 90% mocy wyjściowej (np. 92% w przypadku produktów REC Alpha i SunPower czy 90,8% w przypadku LG).

Efekt PID a wytrzymałość modułów PV

Kolejnym wyzwaniem, przed jakim stoją wszystkie panele fotowoltaiczne jest tzw. efekt PID, czyli inaczej degradacja wywołana indukowanym napięciem (Potential Induced Degradation).

Efekt PID polega upływie prądu do ziemi, poprzez uziemioną ramę modułu oraz konstrukcję montażową. Pojawia się on głównie w instalacjach połączonych szeregowo (z jednym falownikiem) i nasila się w warunkach zwiększonej temperatury oraz wilgotności powietrza. Konsekwencją zjawiska są straty w wydajności, szybsza degradacja ogniw oraz zwiększone ryzyko pożaru fotowoltaiki.

Istnieją oczywiście moduły fotowoltaiczne wolne od tego problemu, które mogą się pochwalić certyfikatem “PID-free” związanym ze spełnieniem normy IEC 62804. Testy urządzeń posiadających to wyróżnienie trwają 96 godzin i polegają na umieszczeniu modułów w otoczeniu o temperaturze 60 stopni Celsjusza i 85% wilgotności, przy jednoczesnym napięciu ujemnym 1000 V. Spadki wydajności nie mogą być większe niż 5%.

Odporność na efekt PID wykazują m.in. panele JA Solar, REC, Bruk-Bet czy Sharp.

Żywotność paneli fotowoltaicznych – ile czasu Ci posłużą?

Wszystkie powyższe zjawiska atmosferyczne i fizyczne nie pozostają bez wpływu na żywotność paneli fotowoltaicznych, czyli ich zdolność do produkcji energii w czasie. W efekcie panele fotowoltaiczne się zużywają, jak wszystkie inne urządzenia. Jednak proces ten zachodzi stopniowo i wolno, szczególnie, gdy mowa o produktach dobrej jakości, posiadających wspomniane wcześniej certyfikaty wytrzymałości na poszczególne czynniki degradujące.

Jak długo działają panele fotowoltaiczne?

Jak wynika z szacunków ekspertów, żywotność paneli fotowoltaicznych sięga minimum 25-30 lat. Przy czym wcale nie oznacza to, że po upływie tego czasu przestaną one działać. Producenci zapewniają, że moduły z powodzeniem wytrzymają nawet 40 lat, jednak po tym czasie ich wydajność znacząco spada. Niekiedy o tyle, że bardziej opłacalna będzie ich wymiana – czyli w praktyce nawet o kilkadziesiąt procent.

Warto w tym miejscu przytoczyć przykład najstarszej instalacji fotowoltaicznej w Europie usytuowanej w Szwajcarii, która działa nieprzerwanie od 1982 roku, czyli blisko od 40 lat! Jak wynika z badania przeprowadzonego w 2017 roku, po 35 latach ok. 52% modułów mogło pochwalić się ponad 80% mocy wyjściowej. Dzisiejsze standardy spadków wydajności (czyli nie więcej niż 20% mocy wyjściowej) spełniłoby ok. 60-70% wszystkich modułów.

Żywotność paneli fotowoltaicznych a ich jakość

Z badań prowadzonych na szwajcarskiej instalacji jasno wynikało również, że jakość komponentów użytych do produkcji modułów ma przełożenie na ich żywotność. W panelach wykorzystanych w instalacji skorzystano z trzech rodzajów folii laminacyjnych.

Moduły wykorzystującej folię I klasy, zachowały średnio 93% mocy wyjściowej po 35 latach. W przypadku folii średniej jakości, wynik ten sięgał już zaledwie 78,3% mocy. Moduły z folią niskiej jakości, według badania okazały się bezużyteczne.

To jasno dowodzi, że wybierając elementy instalacji PV, warto zwracać uwagę na parametry paneli fotowoltaicznych informujące o ich jakości, czyli m.in. współczynnik wypełnienia, współczynniki temperaturowe czy efektywność (sprawność).

Żywotność paneli fotowoltaicznych a gwarancja

Pewną podpowiedzią odnośnie oceny potencjalnej żywotności paneli fotowoltaicznych może być też długość gwarancji udzielanej przez producenta. Szczegółowo na temat zasad gwarancji na moduły pisaliśmy w naszym artykule “Gwarancja i reklamacja instalacji fotowoltaicznej – co warto wiedzieć?”.

W dużym skrócie, gwarancja na panele fotowoltaiczne dzieli się na dwa typy:

  • gwarancję produktową – obejmuje ona wszelkie uszkodzenia wynikające z zastosowanych materiałów oraz technik produkcyjnych. Jeśli zatem Wasz moduł przez niewłaściwy proces produkcyjny przestanie działać, możecie zwrócić się do producenta o jego naprawę lub wymianę. W zależności od marki, produktowa gwarancja na moduły wynosi od 10 do nawet 30 lat (tyle oferuje firma SolarWatt). Po tym parametrze łatwo można wywnioskować, które urządzenia są wyższej jakości. Oczywiście, krótsza gwarancja nie oznacza wcale, że po jej zakończeniu moduł natychmiast się zepsuje. Jest to jednak sygnał, że producent nie jest pewien jego dalszej, bezproblemowej pracy;
  • gwarancję na wydajność – drugim typem jest gwarancja wydajnościowa, która określa ile mocy panel może stracić w danym okresie czasu. Standardem branży jest obecnie minimum 80% mocy wyjściowej, po upływie 25 lat. Parametr określa szybkość starzenia się modułów i uwzględnia wszelkie aspekty związane m.in. z efektem LID, naprężeniami, cyklami temperatur itd. Najlepsze na rynku produkty po 25-latach zapewnią Wam nawet 92% mocy wyjściowej.

Urządzenia wysokiej jakości zapewniają dłuższą gwarancję produktową i wyższą gwarancję wydajnościową. Jeśli szukacie produktów wysokiej jakości, sprawdźcie nasz ranking paneli fotowoltaicznych.

Sprawdź bezpłatnie oferty fotowoltaiki

Jak zwiększyć żywotność paneli fotowoltaicznych?

Zapewne zastanawiacie się, czy istnieją sposoby na wydłużenie żywotności paneli fotowoltaicznych. Owszem! Wystarczy stosować się do kilku prostych rad, by Wasze moduły kilkadziesiąt lat działały bezproblemowo.

  • Profesjonalny montaż – jedną z głównych przyczyn poważnych uszkodzeń paneli fotowoltaicznych są błędy popełniane przez ekipy instalatorskiej. Brak ostrożności przy transporcie, chodzenie po panelach, kładzenie na nich przedmiotów i wiele innych nieprofesjonalnych praktyk może wywołać niewidzialne dla oka uszkodzenia, które przełożą się na niższa wydajność i krótszą żywotność. Dlatego, szukając firmy wykonawczej, stawiajcie wyłącznie na doświadczonych instalatorów. Takich znajdziecie w naszym rankingu firm fotowoltaicznych.
  • Regularne przeglądy – z zasady instalacje fotowoltaiczne są bezobsługowe. To jednak nie oznacza, że po montażu nie musimy w ogóle poświęcać uwagi. Wręcz przeciwnie. Warto nie tylko na własną rękę monitorować pracę paneli PV, ale również systematycznie przeprowadzać przeglądy instalacji fotowoltaicznych, sprawdzając zarówno moduły, jak i pozostałe elementy instalacji. Dzięki temu będziemy w stanie wyłapać odchylenia od normy i reagować, zanim pojawią się uszkodzenia.
  • Dbaj o czystość – w teorii panele fotowoltaiczne z większości zabrudzeń czyszczą się same, z pomocą deszczu i specjalnych powłok utrudniających utrzymywanie się zanieczyszczeń. Mimo to warto systematycznie usuwać te bardziej uporczywe zabrudzenia. Dzięki temu instalacja będzie działać wydajniej i zminimalizujemy ryzyko pojawienia się np. hot-spotów.
Informacje o autorze

Emila Biernaciak

Ukończyła Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu. Ekspertka w zakresie fotowoltaiki. Zapalona badaczka zagadnień związanych z finansami, energetyką oraz marketingiem w sieci. Szczera fanka i propagatorka ekologicznych rozwiązań, które mogą zmienić świat na lepsze. Niespokojny duch, wciąż szukający nowej wiedzy i doświadczeń. W wolnym czasie czyta powieści Stephena Kinga i śledzi trendy motoryzacyjne.

Dodaj komentarz
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments