Quanto durano i pannelli solari residenziali?

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

La durata dei pannelli dipende da diversi fattori, tra cui il clima, il tipo di modulo e il sistema di scaffalature utilizzato, tra gli altri. Sebbene non esista una “data di fine” specifica per un pannello in sé, la perdita di produzione nel tempo spesso costringe al ritiro delle apparecchiature.

Quando decidi se mantenere il tuo pannello in funzione per 20-30 anni in futuro o se cercare un aggiornamento in quel momento, monitorare i livelli di output è il modo migliore per prendere una decisione informata.

Degradazione

Secondo il National Renewable Energy Laboratory (NREL), la perdita di produzione nel tempo, chiamata degrado, ammonta in genere a circa lo 0,5% ogni anno.

I produttori in genere considerano 25-30 anni un momento in cui si è verificato un degrado sufficiente per cui potrebbe essere il momento di prendere in considerazione la sostituzione di un pannello. Lo standard industriale per le garanzie di produzione è di 25 anni su un modulo solare, ha affermato NREL.

Dato il tasso di degrado annuo 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 degrado. NREL riferisce che i produttori premium come Panasonic e LG hanno tassi di circa lo 0,3% all'anno, mentre alcuni marchi peggiorano a tassi fino allo 0,80%. Dopo 25 anni, questi pannelli premium potrebbero ancora produrre il 93% della loro produzione originale, e l’esempio con un degrado più elevato potrebbe produrre l’82,5%.

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Una parte considerevole del degrado è attribuita a un fenomeno chiamato degrado potenziale indotto (PID), un problema riscontrato da alcuni pannelli, ma non da tutti. Il PID si verifica quando il potenziale di tensione del pannello e la corrente di dispersione determinano 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 fa sì che la capacità di uscita di potenza del modulo diminuisca, in alcuni casi in modo significativo.

Alcuni produttori costruiscono i propri pannelli con materiali resistenti ai PID nelle barriere di vetro, incapsulamento e diffusione.

Tutti i pannelli subiscono anche un fenomeno chiamato degrado indotto dalla luce (LID), in cui i pannelli perdono efficienza entro le prime ore di esposizione al sole. Il 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 dell'1-3% una tantum, ha affermato il laboratorio di test PVEL, PV Evolution Labs.

Agenti atmosferici

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

Controllando la scheda tecnica del produttore, è possibile trovare il coefficiente di temperatura di un pannello, che dimostrerà la capacità del pannello di funzionare a temperature più elevate.

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

Lo scambio di calore determina il degrado 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 provoca lentamente la formazione di microfessure nel pannello nel tempo, riducendo la produzione.

Nel suo annualeModulo Studio della Score Card, PVEL ha analizzato 36 progetti solari operativi in ​​India e ha riscontrato impatti significativi dovuti al degrado del calore. Il degrado medio annuo dei progetti è stato pari all'1,47%, ma gli array situati nelle regioni più fredde e montuose si sono degradati a quasi la metà di tale tasso, pari allo 0,7%.

Una corretta installazione può aiutare a gestire i problemi legati al calore. I pannelli devono essere installati qualche centimetro sopra il tetto, in modo che l'aria convettiva possa fluire al di sotto e raffreddare l'apparecchiatura. I materiali di colore chiaro possono essere utilizzati nella costruzione dei pannelli per limitare l'assorbimento di calore. E componenti come inverter e combinatori, le cui prestazioni sono particolarmente sensibili al calore, dovrebbero essere posizionati in zone d’ombra,ha suggerito CED Greentech.

Il vento è un’altra condizione meteorologica che può causare danni ai pannelli solari. Il forte vento può causare la flessione dei pannelli, chiamata carico meccanico dinamico. Ciò provoca anche microfessure nei pannelli, riducendo la produzione. Alcune soluzioni di scaffalature sono ottimizzate per aree ventose, proteggendo i pannelli dalle forti forze di sollevamento e limitando le microfessurazioni. In genere, la scheda tecnica del produttore fornirà informazioni sui venti massimi che il pannello è in grado di sopportare.

Lo stesso vale per la neve, che può coprire i pannelli durante i temporali più forti, limitando la produzione. La neve può anche causare un carico meccanico dinamico, deteriorando i pannelli. In genere, la neve scivola via dai pannelli, poiché sono scivolosi e caldi, ma in alcuni casi il proprietario di una casa può decidere di rimuovere la neve dai pannelli. Questa operazione deve essere eseguita con attenzione, poiché graffiare la superficie di vetro del pannello avrebbe un impatto negativo sulla resa.

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

Standard

Per garantire che un determinato pannello possa vivere una lunga vita e funzionare 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 che soddisfano lo standard IEC 61215 sono testati per caratteristiche elettriche come correnti di dispersione umide e resistenza di isolamento. Sono sottoposti a test di carico meccanico sia per vento che neve e test climatici che verificano i punti deboli in punti caldi, esposizione ai raggi UV, congelamento dell'umidità, caldo umido, impatto della grandine e altre esposizioni esterne.

La norma IEC 61215 determina inoltre i parametri prestazionali di un pannello in condizioni di test standard, inclusi coefficiente di temperatura, tensione a circuito aperto e potenza massima in uscita.

Inoltre, comunemente visibile sulla scheda tecnica di un pannello è il sigillo di Underwriters Laboratories (UL), che fornisce anche standard e test. UL esegue test climatici e di invecchiamento, nonché l'intera gamma di test di sicurezza.

Fallimenti

Il guasto del pannello solare avviene a un ritmo basso. NRELha condotto uno studiodi oltre 50.000 sistemi installati negli Stati Uniti e 4.500 a livello globale tra gli anni dal 2000 al 2015. Lo studio ha rilevato un tasso di guasto medio di 5 pannelli su 10.000 all'anno.

I guasti ai pannelli sono migliorati notevolmente nel tempo, poiché si è riscontrato che i sistemi installati tra il 1980 e il 2000 hanno dimostrato un tasso di guasto doppio rispetto al gruppo successivo al 2000.

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I tempi di inattività del sistema sono raramente attribuiti a un guasto del pannello. Infatti, uno studio condotto da kWh Analytics ha rilevato che l'80% dei tempi di fermo degli impianti solari è il risultato del guasto degli inverter, il dispositivo che converte la corrente continua del pannello in corrente alternata utilizzabile. La rivista pv analizzerà le prestazioni dell'inverter nella prossima puntata di questa serie.