แผงโซลาร์เซลล์ที่อยู่อาศัยมีอายุการใช้งานนานแค่ไหน?

แผงโซลาร์เซลล์สำหรับที่อยู่อาศัยมักขายโดยมีเงินกู้หรือสัญญาเช่าระยะยาว โดยเจ้าของบ้านทำสัญญาตั้งแต่ 20 ปีขึ้นไป แต่แผงมีอายุการใช้งานนานแค่ไหน และทนทานแค่ไหน?

อายุการใช้งานของแผงขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ รวมถึงสภาพอากาศ ประเภทของโมดูล และระบบรางที่ใช้ และอื่นๆ แม้ว่าจะไม่มี "วันที่สิ้นสุด" ที่เฉพาะเจาะจงสำหรับแผงควบคุม แต่การสูญเสียการผลิตเมื่อเวลาผ่านไปมักจะส่งผลให้อุปกรณ์ต้องเลิกใช้

เมื่อตัดสินใจว่าจะให้แผงของคุณทำงานต่อไปอีก 20-30 ปีในอนาคต หรือมองหาการอัพเกรดในขณะนั้น การตรวจสอบระดับเอาต์พุตเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการตัดสินใจโดยมีข้อมูลครบถ้วน

การย่อยสลาย

การสูญเสียผลผลิตเมื่อเวลาผ่านไป เรียกว่าการย่อยสลาย โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 0.5% ต่อปี ตามข้อมูลจากห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (NREL)

โดยทั่วไปผู้ผลิตจะพิจารณาถึงจุดที่เกิดการเสื่อมสภาพเพียงพอภายใน 25 ถึง 30 ปี ซึ่งอาจถึงเวลาที่จะต้องพิจารณาเปลี่ยนแผงใหม่ มาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการรับประกันการผลิตคือ 25 ปีสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ NREL กล่าว

เมื่อพิจารณาจากอัตราการย่อยสลายต่อปีตามมาตรฐานที่ 0.5% แผงที่มีอายุ 20 ปีจะสามารถผลิตได้ประมาณ 90% ของความสามารถเดิม

คุณภาพของแผงอาจส่งผลต่ออัตราการย่อยสลายได้ NREL รายงานว่าผู้ผลิตระดับพรีเมียมเช่น Panasonic และ LG มีอัตราประมาณ 0.3% ต่อปี ในขณะที่บางยี่ห้อมีอัตราการลดลงสูงถึง 0.80% หลังจากผ่านไป 25 ปี แผงระดับพรีเมียมเหล่านี้ยังสามารถผลิตผลผลิตได้ 93% ของผลผลิตดั้งเดิม และตัวอย่างที่มีการย่อยสลายที่สูงกว่าสามารถผลิตได้ 82.5%

(อ่าน: "นักวิจัยประเมินความเสื่อมโทรมในระบบ PV ที่มีอายุมากกว่า 15 ปี-

การย่อยสลายส่วนใหญ่มีสาเหตุมาจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการย่อยสลายแบบเหนี่ยวนำที่อาจเกิดขึ้น (PID) ซึ่งเป็นปัญหาที่เกิดขึ้นกับแผงบางส่วน แต่ไม่ใช่ทั้งหมด PID เกิดขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแผงและกระแสไฟฟ้ารั่วไหลของไอออนขับเคลื่อนภายในโมดูลระหว่างวัสดุเซมิคอนดักเตอร์กับองค์ประกอบอื่นๆ ของโมดูล เช่น กระจก ตัวยึด หรือกรอบ ซึ่งทำให้ความสามารถในการส่งออกพลังงานของโมดูลลดลง ในบางกรณีอย่างมีนัยสำคัญ

ผู้ผลิตบางรายสร้างแผงของตนด้วยวัสดุที่ทนต่อ PID ในกระจก ตัวกั้นการห่อหุ้ม และการแพร่กระจาย

แผงทั้งหมดยังประสบกับสิ่งที่เรียกว่าการย่อยสลายที่เกิดจากแสง (LID) ซึ่งแผงจะสูญเสียประสิทธิภาพภายในชั่วโมงแรกหลังจากสัมผัสกับแสงแดด LID แตกต่างกันไปในแต่ละแผงโดยขึ้นอยู่กับคุณภาพของเวเฟอร์ผลึกซิลิคอน แต่มักจะส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลง 1-3% เพียงครั้งเดียว กล่าวโดยห้องปฏิบัติการทดสอบ PVEL, PV Evolution Labs

การผุกร่อน

การสัมผัสกับสภาพอากาศเป็นตัวขับเคลื่อนหลักในการเสื่อมสภาพของแผง ความร้อนเป็นปัจจัยสำคัญในประสิทธิภาพของแผงแบบเรียลไทม์และการเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไป ความร้อนโดยรอบส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ไฟฟ้าตาม NREL.

เมื่อตรวจสอบเอกสารข้อมูลของผู้ผลิต จะสามารถหาค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของแผงได้ ซึ่งจะแสดงให้เห็นถึงความสามารถของแผงในการทำงานในอุณหภูมิที่สูงขึ้น

ค่าสัมประสิทธิ์อธิบายว่าประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์ที่สูญเสียไปในแต่ละองศาเซลเซียสที่เพิ่มขึ้นสูงกว่าอุณหภูมิมาตรฐานที่ 25 องศาเซลเซียส ตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ -0.353% หมายความว่าทุกๆ องศาเซลเซียสที่สูงกว่า 25 จะสูญเสียความสามารถในการผลิตทั้งหมด 0.353%

การแลกเปลี่ยนความร้อนทำให้เกิดการเสื่อมสภาพของแผงผ่านกระบวนการที่เรียกว่าวงจรความร้อน เมื่ออากาศร้อน วัสดุจะขยายตัว และเมื่ออุณหภูมิลดลง วัสดุก็จะหดตัว การเคลื่อนไหวนี้ทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็กในแผงอย่างช้าๆ เมื่อเวลาผ่านไป ส่งผลให้เอาต์พุตลดลง

เป็นประจำทุกปีการศึกษาบัตรคะแนนโมดูลPVEL วิเคราะห์โครงการพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดำเนินการอยู่ 36 โครงการในอินเดีย และพบผลกระทบที่สำคัญจากการย่อยสลายด้วยความร้อน ความเสื่อมโทรมโดยเฉลี่ยต่อปีของโครงการอยู่ที่ 1.47% แต่อาร์เรย์ที่ตั้งอยู่ในพื้นที่ภูเขาที่เย็นกว่านั้นเสื่อมโทรมลงเกือบครึ่งหนึ่งของอัตรานั้นที่ 0.7%

การติดตั้งที่เหมาะสมสามารถช่วยจัดการกับปัญหาเกี่ยวกับความร้อนได้ ควรติดตั้งแผงเหนือหลังคาสองสามนิ้ว เพื่อให้อากาศหมุนเวียนไหลลงมาด้านล่างและทำให้อุปกรณ์เย็นลง วัสดุสีอ่อนสามารถนำมาใช้ในการก่อสร้างแผงเพื่อจำกัดการดูดซับความร้อน และส่วนประกอบต่างๆ เช่น อินเวอร์เตอร์และเครื่องผสมซึ่งมีประสิทธิภาพไวต่อความร้อนเป็นพิเศษ ควรวางไว้ในบริเวณที่ร่มแนะนำ CED Greentech.

ลมเป็นอีกหนึ่งสภาพอากาศที่อาจเป็นอันตรายต่อแผงโซลาร์เซลล์ ลมแรงอาจทำให้แผงโค้งงอ ซึ่งเรียกว่าภาระทางกลแบบไดนามิก นอกจากนี้ยังทำให้เกิดรอยร้าวขนาดเล็กในแผง ส่งผลให้เอาท์พุตลดลง โซลูชันชั้นวางบางประเภทได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับพื้นที่ที่มีลมแรง ปกป้องแผงจากแรงยกที่แข็งแกร่ง และจำกัดรอยแตกขนาดเล็ก โดยทั่วไป เอกสารข้อมูลของผู้ผลิตจะให้ข้อมูลเกี่ยวกับลมสูงสุดที่แผงสามารถทนได้

เช่นเดียวกันกับหิมะ ซึ่งสามารถปกคลุมแผงระหว่างที่เกิดพายุรุนแรงขึ้น ซึ่งจำกัดการส่งออก หิมะยังสามารถทำให้เกิดภาระทางกลแบบไดนามิก ซึ่งทำให้แผงเสื่อมสภาพ โดยทั่วไปแล้ว หิมะจะเลื่อนออกจากแผงเนื่องจากมันลื่นและอุ่น แต่ในบางกรณีเจ้าของบ้านอาจตัดสินใจกำจัดหิมะออกจากแผง ต้องทำอย่างระมัดระวัง เนื่องจากการขีดข่วนพื้นผิวกระจกของแผงจะส่งผลเสียต่อเอาต์พุต

(อ่าน: "เคล็ดลับในการรักษาระบบสุริยจักรวาลบนหลังคาของคุณให้ส่งเสียงครวญครางในระยะยาว-

การเสื่อมสภาพเป็นเรื่องปกติและหลีกเลี่ยงไม่ได้ในชีวิตของแผงหน้าปัด การติดตั้งที่เหมาะสม การกำจัดหิมะอย่างระมัดระวัง และการทำความสะอาดแผงอย่างระมัดระวังสามารถช่วยเพิ่มผลผลิตได้ แต่ท้ายที่สุดแล้ว แผงโซลาร์เซลล์เป็นเทคโนโลยีที่ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว และต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย

มาตรฐาน

เพื่อให้แน่ใจว่าแผงควบคุมจะมีอายุการใช้งานยาวนานและดำเนินการได้ตามที่วางแผนไว้ แผงควบคุมนั้นจะต้องผ่านการทดสอบมาตรฐานเพื่อการรับรอง แผงต่างๆ อยู่ภายใต้การทดสอบของ International Electrotechnical Commission (IEC) ซึ่งใช้กับทั้งแผงโมโนและโพลีคริสตัลไลน์

EnergySage กล่าวแผงที่ได้มาตรฐาน IEC 61215 ได้รับการทดสอบคุณสมบัติทางไฟฟ้า เช่น กระแสรั่วไหลแบบเปียก และความต้านทานของฉนวน โดยผ่านการทดสอบการรับน้ำหนักทางกลทั้งลมและหิมะ และการทดสอบสภาพอากาศที่ตรวจสอบจุดอ่อนต่อจุดร้อน รังสียูวี การแช่แข็งความชื้น ความร้อนชื้น ลูกเห็บ และการสัมผัสกลางแจ้งอื่นๆ

นอกจากนี้ IEC 61215 ยังกำหนดหน่วยเมตริกประสิทธิภาพของแผงในสภาวะการทดสอบมาตรฐาน รวมถึงค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด และกำลังขับสูงสุด

นอกจากนี้ที่เห็นได้ทั่วไปในแผ่นข้อมูลจำเพาะของแผงควบคุมคือตราสัญลักษณ์ของ Underwriters Laboratories (UL) ซึ่งให้มาตรฐานและการทดสอบด้วย UL ดำเนินการทดสอบสภาพอากาศและอายุ รวมถึงการทดสอบความปลอดภัยเต็มรูปแบบ

ความล้มเหลว

แผงโซลาร์เซลล์ขัดข้องเกิดขึ้นในอัตราที่ต่ำ NRELได้ทำการศึกษาของระบบมากกว่า 50,000 ระบบที่ติดตั้งในสหรัฐอเมริกา และ 4,500 ระบบทั่วโลกระหว่างปี 2543 ถึง 2558 การศึกษาพบว่าอัตราความล้มเหลวเฉลี่ยอยู่ที่ 5 แผงจาก 10,000 แผงต่อปี

ความล้มเหลวของแผงควบคุมได้รับการปรับปรุงอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเวลาผ่านไป เนื่องจากพบว่าระบบที่ติดตั้งระหว่างปี 1980 ถึง 2000 มีอัตราความล้มเหลวเพิ่มขึ้นสองเท่าหลังปี 2000

(อ่าน: "แบรนด์แผงโซลาร์เซลล์ชั้นนำในด้านประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และคุณภาพ-

การหยุดทำงานของระบบไม่ค่อยมีสาเหตุมาจากความล้มเหลวของแผงควบคุม ในความเป็นจริง การศึกษาโดย kWh Analytics พบว่า 80% ของการหยุดทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดเป็นผลมาจากอินเวอร์เตอร์ที่ล้มเหลว ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่แปลงกระแสไฟตรงของแผงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้งานได้ นิตยสาร pv จะวิเคราะห์ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ในบทความถัดไปของซีรี่ส์นี้