След 30 години експлоатация, много соларни панели работят на впечатляващите 80 процента от оригиналната си мощност

Слънчевата енергия често се представя като едно от най-обещаващите решения за прехода към по-чиста и устойчива енергетика. Въпреки това около фотоволтаичните системи продължава да съществува един важен въпрос: колко дълго могат да работят слънчевите панели, преди загубата на ефективност да ги направи икономически неизгодни? Обичайно производителите дават гаранции за производителност от 25 до 30 години, което създава впечатлението, че след този период панелите постепенно достигат края на полезния си живот. Нови резултати от дългосрочно изследване в Швейцария обаче показват, че действителността може да бъде значително по-оптимистична.

Учени от Швейцария, Австрия и Германия са проследили работата на шест фотоволтаични инсталации, изградени между 1987 и 1993 г. Системите са разположени в различни климатични условия – от умерени долини до планински райони със сурови зими и голяма надморска височина. Въпреки че са изложени на атмосферни влияния повече от три десетилетия, те продължават да произвеждат електроенергия. Особено впечатляващо е, че лабораторните проверки показват, че повечето от изследваните отделни панели все още запазват над 80% от първоначалната си номинална мощност.

Средната годишна загуба на производителност при изследваните швейцарски системи е едва около 0,24%. Това е приблизително три пъти по-ниско от стойностите, които често се посочват в научната литература. Резултатите показват, че фотоволтаичните панели могат да останат функционални значително по-дълго от периода, за който обикновено се предоставят гаранции, без непременно да претърпят сериозен спад в производството на електроенергия.

Изследването, публикувано в научното списание EES Solar под заглавие „Three decades, three climates: environmental and material impacts on the long-term reliability of photovoltaic modules“, не се ограничава единствено до измерване на произведената електроенергия. Изследователите анализират и физическото състояние на материалите, от които са изградени панелите, за да установят кои фактори определят тяхното стареене. Един от най-важните изводи е, че качеството на вложените материали има изключително голямо значение за дългосрочната надеждност на фотоволтаичните модули. Дори панели от едно и също поколение и от един и същ производител могат да демонстрират различна устойчивост в зависимост от използваните компоненти и производствени решения.

Особено важна роля играят материалите, които предпазват слънчевите клетки от влагата, кислорода и външните въздействия. При продължително излагане на слънчева радиация и високи температури някои от тези защитни слоеве постепенно се разграждат. Това може да доведе до промяна в цвета им, разслояване, корозия на електрическите връзки и влошаване на проводимостта. Учените установяват, че панелите, произведени без достатъчно ефективни UV стабилизатори, показват по-сериозни признаци на стареене. От значение е и конструкцията на самия модул, включително качеството на уплътнителите, задния защитен слой и рамката.

Климатът също оказва влияние, но не винаги по начина, по който бихме очаквали. По-ниските температури в алпийските райони създават по-благоприятни условия за дългосрочното запазване на материалите. При някои от нискоразположените инсталации учените установяват температури на модулите с до 20°C по-високи. Допълнителното топлинно натоварване ускорява разграждането на защитните полимерни слоеве и образуването на оцетна киселина, което може да предизвика локална корозия и по-големи загуби на производителност.

Тези резултати поставят под въпрос една от водещите тенденции в съвременното производство на фотоволтаични панели – стремежа към максимално висока ефективност и по-ниска цена чрез използване на по-тънки и евтини материали. Подобен подход може да направи първоначалната инвестиция по-достъпна, но същевременно да създаде компромиси с дълготрайността. Според Dirk Jordan, специалист по фотоволтаични технологии в Националната лаборатория за възобновяема енергия на САЩ (NREL), целият набор от материали, използвани при производството на един панел, оказва съществено влияние върху неговата ефективност и устойчивост, дори когато става дума за продукти на един и същ производител.

Означава ли това, че съвременните панели ще издържат 50 години?

Изследваните панели са произведени в края на 80-те и началото на 90-те години на миналия век и използват технологии и материали, които се различават от тези в много от съвременните фотоволтаични модули. Поради това учените предупреждават, че установените темпове на деградация не могат автоматично да бъдат приложени към днешните панели. Съвременните технологии предлагат по-висока ефективност и по-голяма мощност на единица площ, но тяхната дългосрочна надеждност все още трябва да бъде доказана чрез десетилетия реална експлоатация.

Въпреки това резултатите показват, че при подходящ подбор на материали и качествено производство е възможно фотоволтаичните системи да имат експлоатационен живот, надхвърлящ 30 години. Авторите дори посочват, че при благоприятни условия някои от изследваните конструкции биха могли да продължат да работят повече от 50 години. Това обаче е потенциална прогноза, а не гарантиран срок за всички панели.