Zamontowali panele w 1992 roku. Po 31 latach zabrali je do laboratorium i zmierzyli moc
Wraz z upływem czasu panele fotowoltaiczne tracą część swojej mocy, ale nie oznacza to jeszcze, że po dziesięciu latach moduły będą wymagać wymiany. Zdaniem producentów ogniwa PV mogą zachować wysoką sprawność nawet przez 25–30 lat. Sprawdziliśmy, co najmocniej wpływa na tempo degradacji takich paneli.
- Co się dzieje z panelami PV po upływie 10 lat od ich montażu?
- Co mówią producenci fotowoltaiki na temat degradacji ogniw?
- Ponad 30 lat pracy – panele PV mogą zachować sprawność przez kilka dekad
- Jakie czynniki mogą przyspieszyć degradację modułów fotowoltaicznych?
Co się dzieje z panelami PV po upływie 10 lat od ich montażu?
Sprzedawcy fotowoltaiki zapewniają, że zakup paneli PV jest inwestycją, która może przynosić korzyści przez kilkadziesiąt lat. Z drugiej strony wielu Polaków powtarza plotkę, że takie moduły już po dekadzie tracą około 50% pierwotnej sprawności. Okazuje się, że prawda leży pośrodku. Chociaż żywotność fotowoltaiki powinna być długa, to panele wystawione na deszcz, śnieg, mróz, wysoką temperaturę, wilgoć i promieniowanie słoneczne ulegają degradacji, przez co ich zdolność do przekształcania energii słonecznej w energię elektryczną stopniowo maleje. Nie powinniśmy jednak zakładać, że instalacja PV będzie wymagać wymiany już po 10 latach od daty jej montażu. O przydatności modułów decyduje ich stan techniczny oraz ilość produkowanej energii.
Co ciekawe, część paneli PV zainstalowanych w latach 80. działa do dziś, co oznacza, że moduły mogą zachować satysfakcjonującą wydajność nawet przez 40 lat. Degradacja współczesnych paneli postępuje w tempie około 0,2–0,8% rocznie, chociaż w zależności od modułu i warunków pracy tempo może być zarówno niższe, jak i wyższe.
Załóżmy, że panel PV każdego roku traci około 0,5% pierwotnej mocy. To oznacza, że po upływie 10 lat jego wydajność spadnie o 5%. Przy degradacji na poziomie 0,3% rocznie strata wyniosłaby około 3%. Inwestor nie powinien się zatem obawiać, że jego instalacja PV straci wydajność już po pierwszej dekadzie użytkowania.
Co mówią producenci fotowoltaiki na temat degradacji ogniw?
Dobrym sposobem na oszacowanie tempa degradacji paneli PV jest analiza gwarancji producenta dotyczącej mocy instalacji. Określa ona, jaką część początkowej mocy powinien zachować panel po konkretnym czasie użytkowania.
Dzisiaj większość producentów deklaruje spadek mocy nie większy niż około 20% po 25 latach. Warto jednak pamiętać o tym, że tempo degradacji nie jest stałe. Część modułów traci najwięcej mocy podczas pierwszych dni lub miesięcy pracy, a później proces degradacji wyraźnie zwalnia.
Zauważalny spadek rocznej produkcji energii elektrycznej nie zawsze musi być powiązany z degradacją ogniw. O osiągach instalacji PV decyduje także pogoda, promieniowanie słoneczne, temperatura, zacienienie, zabrudzenia modułu oraz falownik.
Ponad 30 lat pracy – panele PV mogą zachować sprawność przez kilka dekad
Inż. Piotr Olczak z Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN przeanalizował rzeczywistą pracę modułów PV w latach 2005–2021. Otrzymane wyniki zestawił z wartościami obliczonymi na podstawie parametrów modułów oraz danych pogodowych. Roczny spadek produktywności paneli oszacowano na zaledwie 0,12–0,2%.
Niezwykle interesująco przedstawiają się wyniki wieloletnich badań jednej z najstarszych instalacji fotowoltaicznych w Europie. W 1982 r. uruchomiono szwajcarski system TISO-10. Składał się on z 288 monokrystalicznych modułów o mocy 37 W każdy. W 2017 r., po 35 latach eksploatacji, naukowcy związani m.in. ze szwajcarskimi SUPSI i EPFL przeprowadzili szczegółowe badania wszystkich 288 paneli. Okazało się, że około 60% modułów wciąż osiągało ponad 80% początkowej mocy, a po uwzględnieniu niepewności pomiarowej odsetek ten wynosił około 70%. Średnia utrata mocy dla całego zestawu wyniosła około 23,5%.
Podobne wnioski płyną z obserwacji jednej z najstarszych francuskich instalacji fotowoltaicznych. System Phébus 1 o mocy niespełna 1 kW uruchomiono w 1992 r. w miejscowości Lhuis we wschodniej Francji. W 2023 r., po 31 latach eksploatacji, moduły zostały zdemontowane i poddane badaniom w kontrolowanych warunkach. Panele umieszczono w pomieszczeniu o ustalonej temperaturze i poddano działaniu impulsu świetlnego o natężeniu 1000 W/m², a następnie zmierzono ich maksymalną moc i porównano ją z wynikami uzyskanymi w momencie produkcji. Testy przeprowadzone przy udziale francuskiej jednostki certyfikacyjnej Certisolis wykazały, że po 31 latach moduły zachowywały średnio 79,5% początkowej mocy.
Jakie czynniki mogą przyspieszyć degradację modułów fotowoltaicznych?
O tempie degradacji decyduje nie tylko wiek instalacji PV, ale także jakość samych modułów, technologia produkcji, klimat, temperatura, wilgotność, sposób montażu, możliwość chłodzenia paneli, zabrudzenia oraz ewentualne uszkodzenia. Jednym z najpoważniejszych zagrożeń wpływających na żywotność paneli są uszkodzenia tylnej warstwy ochronnej modułu, czyli backsheetu. W przypadku jej pęknięcia lub delaminacji elementy wewnętrzne mogą ulec zawilgoceniu albo zanieczyszczeniu, co przyspieszy degradację ogniwa.
Innym poważnym problemem może być częściowe zacienienie ogniwa, które prowadzi do powstawania tzw. hot-spotu. Warto pamiętać również o tym, że ustawienie modułów wpływa na ich temperaturę, naturalne chłodzenie oraz możliwość spłukiwania zanieczyszczeń przez deszcz.
Jedno jest pewne – panele fotowoltaiczne rzeczywiście się starzeją i nie da się całkowicie zatrzymać tego procesu. Badania naukowe i wieloletnie obserwacje pracy modułów PV nie potwierdzają jednak, by taka instalacja miała stracić znaczną część pierwotnej mocy już po upływie 10 lat od dnia montażu.