Quanto durano i pannelli solari residenziali?

I pannelli solari residenziali vengono spesso venduti con prestiti o leasing a lungo termine, con i proprietari di casa che stipulano contratti di 20 anni o più. Ma quanto durano i pannelli e quanto sono resistenti?

La durata di vita di un pannello dipende da diversi fattori, tra cui il clima, il tipo di modulo e il sistema di montaggio utilizzato. Sebbene non esista una "data di scadenza" specifica per un pannello in sé, la perdita di produzione nel tempo spesso ne impone la dismissione.

Quando si decide se mantenere in funzione il pannello per 20-30 anni o se aggiornarlo in quel momento, il monitoraggio dei livelli di potenza è il modo migliore per prendere una decisione informata.

Degradazione

Secondo il National Renewable Energy Laboratory (NREL), la perdita di produzione nel tempo, detta degradazione, si attesta in genere intorno allo 0,5% annuo.

I produttori in genere considerano dai 25 ai 30 anni un periodo in cui il degrado è sufficiente a giustificare la sostituzione del pannello. Lo standard di settore per le garanzie di produzione è di 25 anni su un modulo solare, ha affermato NREL.

Considerando un tasso di degradazione annuale di riferimento dello 0,5%, un pannello di 20 anni è in grado di produrre circa il 90% della sua capacità originale.

La qualità del pannello può avere un certo impatto sui tassi di degradazione. NREL segnala che produttori premium come Panasonic e LG presentano tassi di degradazione pari a circa lo 0,3% all'anno, mentre alcuni marchi raggiungono tassi di degradazione pari allo 0,80%. Dopo 25 anni, questi pannelli premium potrebbero ancora produrre il 93% della loro potenza originale, mentre l'esempio con degradazione più elevata potrebbe arrivare all'82,5%.

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Una parte considerevole del degrado è attribuita a un fenomeno chiamato degradazione indotta dal potenziale (PID), un problema riscontrato da alcuni pannelli, ma non da tutti. Il PID si verifica quando il potenziale di tensione e la corrente di dispersione del pannello influenzano la mobilità ionica all'interno del modulo, tra il materiale semiconduttore e altri elementi del modulo, come il vetro, il supporto o il telaio. Ciò causa una riduzione, in alcuni casi significativa, della capacità di uscita della potenza del modulo.

Alcuni produttori costruiscono i loro pannelli utilizzando materiali resistenti al PID nel vetro, nell'incapsulamento e nelle barriere di diffusione.

Tutti i pannelli subiscono anche un fenomeno chiamato degradazione indotta dalla luce (LID), che comporta una perdita di efficienza entro le prime ore di esposizione al sole. La LID varia da pannello a pannello in base alla qualità dei wafer di silicio cristallino, ma di solito si traduce in una perdita di efficienza una tantum dell'1-3%, ha affermato il laboratorio di prova PVEL, PV Evolution Labs.

Intemperie

L'esposizione alle condizioni meteorologiche è il principale fattore che determina il degrado dei pannelli. Il calore è un fattore chiave sia per le prestazioni in tempo reale dei pannelli che per il degrado nel tempo. Il calore ambientale influisce negativamente sulle prestazioni e sull'efficienza dei componenti elettrici.secondo NREL.

Consultando la scheda tecnica del produttore è possibile risalire al coefficiente di temperatura di un pannello, che dimostrerà la sua capacità di funzionare a temperature più elevate.

Il coefficiente spiega quanta efficienza in tempo reale si perde per ogni grado Celsius in più rispetto alla temperatura standard di 25 gradi Celsius. Ad esempio, un coefficiente di temperatura di -0,353% significa che per ogni grado Celsius in più rispetto a 25, si perde lo 0,353% della capacità produttiva totale.

Lo scambio termico determina la degradazione del pannello attraverso un processo chiamato ciclo termico. Quando fa caldo, i materiali si espandono e, quando la temperatura si abbassa, si contraggono. Questo movimento causa lentamente la formazione di microfratture nel pannello nel tempo, riducendone la resa.

Nella sua annualeStudio della scheda di valutazione del moduloPVEL ha analizzato 36 progetti solari operativi in ​​India, riscontrando impatti significativi dovuti al degrado termico. Il degrado medio annuo dei progetti si è attestato all'1,47%, ma i pannelli situati in regioni montuose più fredde si sono degradati a quasi la metà, pari allo 0,7%.

Un'installazione corretta può aiutare a gestire i problemi legati al calore. I pannelli dovrebbero essere installati a pochi centimetri dal tetto, in modo che l'aria convettiva possa fluire al di sotto e raffreddare le apparecchiature. Nella costruzione dei pannelli si possono utilizzare materiali di colore chiaro per limitare l'assorbimento di calore. Componenti come inverter e combinatori, le cui prestazioni sono particolarmente sensibili al calore, dovrebbero essere posizionati in zone ombreggiate.suggerito CED Greentech.

Il vento è un'altra condizione meteorologica che può danneggiare i pannelli solari. Il vento forte può causare una flessione dei pannelli, chiamata carico meccanico dinamico. Questo causa anche la formazione di microfratture nei pannelli, riducendone la potenza. Alcune soluzioni di supporto sono ottimizzate per le aree con vento elevato, proteggendo i pannelli dalle forti forze di sollevamento e limitando la formazione di microfratture. In genere, la scheda tecnica del produttore fornisce informazioni sui venti massimi che il pannello è in grado di sopportare.

Lo stesso vale per la neve, che può coprire i pannelli durante le tempeste più intense, limitandone la resa. La neve può anche causare un carico meccanico dinamico, degradando i pannelli. In genere, la neve scivola via dai pannelli, poiché sono scivolosi e si surriscaldano, ma in alcuni casi il proprietario di casa potrebbe decidere di rimuoverla. Questa operazione deve essere eseguita con attenzione, poiché graffiare la superficie in vetro del pannello avrebbe un impatto negativo sulla resa.

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Il degrado è una fase normale e inevitabile della vita di un pannello. Una corretta installazione, un'attenta rimozione della neve e una pulizia accurata del pannello possono contribuire a migliorare la resa, ma in definitiva, un pannello solare è una tecnologia senza parti mobili che richiede pochissima manutenzione.

Standard

Per garantire che un determinato pannello duri a lungo e funzioni come previsto, deve essere sottoposto a test standard per la certificazione. I pannelli sono soggetti ai test della Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC), che si applicano sia ai pannelli monocristallini che a quelli policristallini.

EnergySage ha dettoI pannelli conformi allo standard IEC 61215 vengono testati per caratteristiche elettriche come correnti di dispersione a umido e resistenza di isolamento. Vengono inoltre sottoposti a test di carico meccanico per vento e neve, e a test climatici che verificano la resistenza a punti caldi, esposizione ai raggi UV, umidità e gelo, calore umido, grandine e altre esposizioni esterne.

La norma IEC 61215 stabilisce anche i parametri prestazionali di un pannello in condizioni di test standard, tra cui il coefficiente di temperatura, la tensione a circuito aperto e la potenza massima in uscita.

Anche il sigillo di Underwriters Laboratories (UL) è comunemente presente sulle schede tecniche di un pannello, e fornisce standard e test. UL esegue test climatici e di invecchiamento, oltre a un'ampia gamma di test di sicurezza.

Fallimenti

I guasti ai pannelli solari si verificano con una bassa frequenza. NRELha condotto uno studiodi oltre 50.000 sistemi installati negli Stati Uniti e 4.500 in tutto il mondo tra il 2000 e il 2015. Lo studio ha rilevato un tasso di guasto medio di 5 pannelli su 10.000 all'anno.

Il tasso di guasti dei pannelli è migliorato notevolmente nel tempo: si è scoperto che i sistemi installati tra il 1980 e il 2000 presentavano un tasso di guasti doppio rispetto al gruppo successivo al 2000.

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I tempi di inattività di un impianto sono raramente attribuiti a guasti dei pannelli. Infatti, uno studio di kWh Analytics ha rilevato che l'80% dei tempi di inattività di un impianto solare è dovuto a guasti degli inverter, il dispositivo che converte la corrente continua del pannello in corrente alternata utilizzabile. pv magazine analizzerà le prestazioni degli inverter nel prossimo articolo di questa serie.