Срок службы солнечных батарей. Батарея для солнечной батареи: обзор, виды, характеристики Срок службы солнечных панелей

Прежде чем начать, хочу сразу предоставить цифры окупаемости этой системы для Российского климата средних широт. Нпример в Крыму такая система окупится лет через 10 и больше, а вот в Московской области время окупаемости данной системы может быть еще больше 10-15 лет. А если купить дорогостоящее оборудование то окупемости вообще никакой, только независимость от центрального поставщика электроэнергии. Я бы рекомендовал приобрести небольшой комплект на тот случай, если бывают частные отключения электричества, чтобы компенсировать это неудобство, но в Московской области часто бывает пасмурно и толку от этой системы практически нет. Ставьте хороший генератор с автозапуском и бесперебойной системой электроэнергии.
В Европе и других развитых странах стало модно использовать альтернативные источники энергии, такие как солнечная энергия. Германия является лидером по использованию данного вида энергии. Вообще Германия всегда отличалась своей тягой к технологиям, и за это им большой респект, молодцы. В России тоже пытаются использовать солнечные панели, но к сожалению КПД такого вида энергии в наших широтах минимальное в отличии от тех стран, где солнечных каждый день может быть солнечным. Однако для дополнения к умному дому такой вариант энергии вполне приемлим.
Практика показывает, что срок службы солнечных панелей может превышать 20 лет. Солнечные станции в Европе и США в течении 25 лет показали снижение мощности модулей на 10%. На основе данной статистики можно говорить о реальном сроке службы солнечных монокристаллических модулей более 30 лет.
Поликристаллические модули обычно работают более 20 лет.
Модули из аморфного кремния имеют срок службы от 7 лет (первое поколение тонкопленочных модулей) до 20 лет (второе поколение тонкопленочных модулей). Тонкопленочные модули могут терять от 10 до 40% мощности в первые 2 года эксплуатации. В связи с этим, около 90% рынка фотоэлектрических модулей в настоящее время составляют кристаллические кремниевые модули.
Но монокристалические модули, это только приемник энергии. Основная проблема - это накопление энергии. Аккумуляторные батареи имеют срок службы от 2 до 15 лет, а силовая электроника - от 5 до 20 лет. Так что не бывает пока полностью автономных систем "поставил и забыл".
Часто производители дают гарантию на модули от 10 до 25 лет, с гарантией, что мощность модулей снизится не более, чем на 10%. Гарантия на механические повреждения от 1 до 5 лет.
Кристаллические модули являются лидерами на рынке. Монтаж в частных жилищах начался еще в 50-х годах, а массовое использование началось в конце 1970-х. - Можно делать выводы о долговечености этих модулей.
Cрок службы кристаллических модулей около 30 лет. Сами производители делают ускоренные тесты по эксплуатации солнечных модулей, чтобы оценить реальный срок службы модулей. Интересный момент, что сами солнечные элементы в солнечных модулях, имеют практически неограниченный срок службы. Но выработка модулей со временем падает. Это результат разрушение пленки для герметизации модуля и разрушение задней поверхности модуля, а также постепенное замутнение прослойки из EVA пленки, расположенной между стеклом и солнечными элементами.
Производители могут дать самый оптимистичный прогноз - ухудшение не более 20% за 25 лет. Однако измерения, проведенные на реально работающих с 1980 годов модулей показывают, что их выработка уменьшилась не более, чем на 10%. Многие модули до сих пор работают с заявленными при производстве параметрами (т.е. нет деградации). Поэтому можно смело говорить, что модули будут работать не менее 20 лет, и с высокой вероятностью обеспечат высокие показатели и через 30 лет с момента начала работы.

Дерек Маркхэм, специалист в вопросах солнечной энергетики сайта CleanTechnica, дает ответ на вопрос, который интересует подавляющее большинство из тех, кто планирует обзавестись собственной солнечной установкой – сколько длится цикл жизни солнечных панелей ? Или, другими словами - сколько ими можно пользоваться ?

Когда мы принимаем решение об установке солнечной системы, то наиболее распространенными вопросом обычно является "сколько стоят солнечные панели?» Или «Во сколько обходятся солнечные батареи?». Это естественно, ведь для многих из нас собственная солнечная электростанция - это не только вопрос экологии и уменьшения вредных выбросов в атмосферу, но также и финансовый вопрос, который, в конце концов, сводится к разговору о нашем кошельке, пишет Ecotown .

Большинство солнечных модулей, которые используются в домашних электростанциях имеют гарантию около 25 или 30 лет. Это значит, что они гарантированно прослужат десятки лет - в отличие от большинства другой техники, которую мы часто покупаем. Кроме того, окончание гарантийного срока солнечной панели не значит, что она сразу после этого "умрет" и потребуется ее замена. Она так же будет продолжать свою работу, просто ее эффективность будет несколько снижаться с каждым годом. На самом деле, некоторые старые модели солнечных панелей уже более 40 лет производят электроэнергию и «умирать» никак не собираются. При этом ожидаемый период их службы составляет еще десятки лет.

Несколько лет назад Национальная Лаборатория Возобновляемой Энергии (National Renewable Energy Laboratory - NREL) провела исследования темпов "фотовольтаической деградации" на выборке из 2 000 солнечных электростанций. По результатам исследования, в среднем в год солнечная панель теряет около половины процента (0.5%) эффективности своей работы. Это значит, что по окончании 25-летнего гарантийного периода Ваша солнечная панель будет работать с все еще высоким уровнем эффективности - 88% от первоначального. Однако, далеко не каждая панель уменьшать свою эффективность на 0.5% ежегодно. Как свидетельствуют показатели некоторых солнечных модулей, работающих уже более 30 лет под солнечными лучами, их эффективность превышает ту, что указывалась в их документации.

Эти десятки лет жизни солнечных панелей делают экономику солнечных электростанций даже лучше, поскольку большинство систем окупятся за первые десять лет и будут продолжать поставлять своим владельца чистую энергию еще многие годы, поэтому вопрос "сколько служат солнечные панели " может быть просто не совсем корректным.

Очевидно, более правильным был бы вопрос "Каковы ожидаемые затраты на поддержание и замену частей солнечной электростанции ", поскольку солнечные панели нужно будет заменять в ближайшее время, однако ситуация с инвертором (устройством, преобразующим прямой ток от панелей в переменный, который можно передавать в общую сеть) совсем другое. Среднее время работы инвертора - 10-15 лет. Однако его эффективность не снижается постепенно, как в солнечной панели. Однажды он просто перестает работать. Обычно именно так происходит с так называемыми центральными инверторами. Однако в то же время есть хорошая альтернатива - микро-инверторы, которые можно устанавливать на каждой отдельной солнечной панели. Их срок службы должен быть выше чем у традиционных инверторов и может доходить до 25 лет.

Даже с учетом замены инвертора (или нескольких, если используются микро-инверторы) и реалий украинской экономики, инвестиция в солнечную систему - это один из самых выгодных объектов для капиталовложений.

Справка . Солнечная панель - несколько объединённых в модуль фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) - полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в электричество с постоянным током, в отличие, например, от солнечных коллекторов , которые производят нагрев жидкого теплоносителя.

Перед установкой автономного энергоснабжения возникают обычно два вопроса: «Сколько прослужит система?» и «За какой период она окупится?». Ведь именно от ответов на эти вопросы и зависит целесообразность расходов на приобретение и монтаж автономного контура. Срок службы солнечных панелей различен. Он зависит прежде всего от типа самих панелей.

Сроки службы

Как показали практические испытания, ресурс гелиопанелей составляет не менее 20 лет. После определенного количества времени (15-20 лет, в зависимости от типа и особенностей фотоячеек) наблюдается некоторое снижение мощности, которое и продолжается в дальнейшем. Как правило, батареи на монокристаллах работают до 30 лет, на поликристаллах – 20-25 лет. Тонкопленочные батареи последних поколение также служат порядка 20 лет.

Стандартная гарантия для большинства производителей солнечных панелей варьируется в достаточно значительных пределах – от 10 до 25 лет. Связан такой разброс с особенностями самих фотоячеек, их типом (поли-, моно-), классом («A», «B», «C»), качеством защитного лицевого покрытия и т.д.

Производители гарантируют, что в течение этого срока мощность их продукции снизится не более, чем на 10%. Падение мощности на более значительную величину чревато критическим снижением выработки всей системы, поскольку для солнечных электростанций очень важен каждый ватт произведенной энергии. Батареи из аморфного кремния, как правило, теряют 10-40% мощности в первые сезоны, после чего их выработка «замирает» на этом уровне.

Что влияет на срок службы

Стандартный расчетный срок использования кристаллических солнечных панелей – 30 лет. Чтобы выяснить скорость реального старения элементов, проводятся целые серии разного рода тестов. Они показывают, что сами фотоячейки имеют очень большой ресурс, их деградация после нескольких десятилетий использования минимальна.
Падение же производительности солнечных батарей связано с тремя факторами:

• разрушение герметизирующей модуль пленки;
• замутнение пленочной прослойки между фотоячейками и защитным стеклом;
• разрушение тыльной пленки солнечной батареи.

Для герметизации солнечных панелей (равно как и в качестве пленочной прослойки) применяется пленка EVA (ethylene vinyl acetate, так называемая «этиленвинилацетатная»). Тыльная же сторона панели обычно представляет собой поливинилфосфатную пленку.

Такая пленочная защита необходима для предохранения фотоячеек и паяных соединений панели от действий влаги. Под действием УФ-лучей солнечного спектра пленки постепенно разрушаются, они теряют свою эластичность и легче поддаются механическим воздействиям. Как следствие, ухудшается герметичность и влага начинает активнее просачиваться внутрь панели.

Кроме того, EVA-пленка между стеклом и фотоячейками теряет и свою оптическую прозрачность, что приводит к уменьшению поглощения солнечных лучей. А из-за микрокапель влаги паяные соединения постепенно начинают корродировать, что приводит к увеличению сопротивления контакта, его перегреву и последующему разрушению.

Как правило, производители гарантируют ухудшение работы своих солнечных батарей не более, чем на 20% за 25 лет. Однако это относится только к зарекомендовавшим себя фирмам, которые тщательно следят за качеством продукции. Менее добросовестные компании при сборке панелей экономят на всем, чтобы выставить как можно более низкую итоговую цену продукта.

Такая экономия приводит к тому, что для герметизации используются некачественные (или неподходящие для специфичных условий солнечных батарей) материалы. Как следствие, разрушение контактов может наблюдаться уже на следующий сезон, что приводит к резкому падению мощности (вплоть до 30-40%). Особенно часто подобное явление можно наблюдать на дешевых садовых светильниках с фотобатареями.

Дополнительные факторы

На срок службы влияет и качество самой EVA-пленки, равно как и защитного ламинирующего покрытия. Некачественное покрытие дает ощутимую усадку уже в первый же сезон. Это приводит к практически полной разгерметизации панели, резкому снижению КПД и выходу изделия из строя.

Еще один аспект – толщина соединительных проводников и токопроводящих шин. Она должна быть достаточной для пропускания токов именно той мощности, которая заявлена в паспорте солнечной панели. Причем толщина шины должна быть больше, чем у проводников, соединяющих между собой фотоячейки. Если шина будет слишком тонкой (что нередко встречается в дешевых панелях малоизвестных фирм), то в скором времени она выйдет из строя.

Также влияет на срок работы и качество паяных соединений. Плохо выполненная пайка разрушается очень быстро и без воздействия коррозии, так как такие контакты сами по себе сильно перегреваются. Поэтому надежность паяных соединений – непременное условие длительной работоспособности.

Период окупаемости

Сроки окупаемости солнечных панелей зависят от нескольких факторов:

• Тип оборудования (поли- или моноячейки, одно- или многослойная структура солнечной батареи). От этого зависят первоначальные расходы, так как стоимость солнечных панелей разных типов варьируется довольно сильно.
• Количество устанавливаемых панелей. Именно поэтому очень важно заранее провести точный расчет всей системы.
• Географическая широта, точнее, величина инсоляции: чем больше солнца попадает на рабочую поверхность модуля, тем больше он вырабатывает энергии и тем быстрее «отбивает» затраты.
• Расценки на энергоресурсы в регионе. От стоимости киловатт-часа электроэнергии будет зависеть разница в стоимости выработанной солнцем энергии и энергии, полученной из центральной электросети. Иными словами, насколько выгоднее вырабатывать «солнечное электричество».

В среднем для частного дома сроки окупаемости составляют 2,5-3,5 года в среднеевропейских странах и 1,5-2 года в южноевропейских. Для России этот показатель варьируется в средних пределах от 2-х до 5-ти лет. Однако нужно помнить, что с совершенствованием технологий изготовления повышается КПД (энерговыработка) панелей, а значит, постепенно снижается и срок окупаемости.

Сегодня солнечными батареями можно обеспечить электричеством весь дом или отдельный промышленный объект. Они могут выступать как основным, так и дополнительным источником энергии. Ввиду их длительного срока службы – до 50 лет – и быстрой окупаемости, можно навсегда забыть о расходах, связанных с потреблением тока из общей сети. Однако, если не соблюдать правила эксплуатации, солнечные модули могут раньше срока прийти в непригодность. Что нужно знать о работе солнечных батарей?

В первую очередь срок службы определяется качеством солнечных панелей, из какого материала произведены и типом технологического процесса.

• Наиболее долговечными считаются монокристаллические. У них показатель КПД снижается на 2-3% после 25 лет работы, а общий срок эксплуатации может доходить и до 50 лет.
• Поликристаллические не сильно уступают монокристаллическим и могут без больших потерь отслужить более 20 лет.
• Модули из амфорного кремния, которые представлены в виде тонкой пленки, отличаются сроком работы в зависимости от процесса производства. Панели первого поколения будут быстро снижать заявленные показатели, и уже через 5-7 лет КПД может упасть до 15%, а панели второго поколения отработают без нареканий до 20 лет.

Батареям свойственно деградировать первые 5 лет, в этот период они теряют наибольший процент мощности. Особенно это касается тонкопленочных модулей. Поэтому производители закладывают в технические характеристики конструкций определенный процент запаса мощности. Он может доходить до 15%. С кремниевыми модулями ситуация куда лучше, они могут на протяжении 10 лет потерять только 1% эффективности.

Более подробно со значениями деградации каждого вида солнечной батареи можно ознакомиться в таблице.

Помимо качества, материала и технологических особенностей каждого солнечного модуля из перечисленных, особое место в сроке службы занимает соблюдение правил эксплуатации. Чтобы сохранить эффективность на исходном уровне, необходимо регулярно очищать панели от грязи, пыли и снега, использовать контроллер для стабилизации энергии и качественное обслуживающее устройство – инвертор и аккумулятор.

Что происходит с батарей к концу срока службы

Однозначного ответа на этот вопрос нет. В связи с тем, что срок службы некоторых батарей может доходить до 30, а то и 40 лет, то достоверных статистических данных в этой отрасли нет, ввиду недавней популярности солнечных систем. Производителями, в зависимости от типа и качества солнечной панели, предоставляется гарантийный срок от 10 до 25 лет. То есть, 25 лет точно должна отработать батарея.

Исходя из практики, зафиксированы такие данные:

• Самая первая в мире панель работает по сей день и насчитывает уже более 60 лет.
• К примеру, солнечная батарея от производителя Kyocera прослужила уже 30 лет, и ее показатели при этом практически не изменились от заявленных.
• Arco Solar также не уступает по качеству новым моделям даже после 25 лет службы.

Большая часть модулей различных типов – поликристаллических, монокристаллических, амфорных и других, благодаря современным технологиям стабильны в своей работе и обеспечивают высокие показатели эффективности.

Если обратиться к инструкции и свойствам отдельных солнечных батарей, то ухудшение показателей наступает после 10-15 лет работы. И то, за этот период значения являются критически малыми, что не особо отражается на общей выработке электроэнергии. Обычно деградация не превышает 2-5%. Ближе к 20-25 годам процент снижения КПД может превышать 5%, но это очень в редких случаях, особенно когда не соблюдались правила эксплуатации.

Поэтому можно смело заявить, что если вы приобретете солнечную систему из качественных модулей, то они надежно будут служить вам как через 10 лет, так и через 30 лет. И это далеко не предел. При таких условиях они представляют особую выгоду, особенно после того, как наступит срок окупаемости и вы сможете получать электроэнергию абсолютно бесплатно.

Сроки эксплуатации у разных производителей

Качественная солнечная батарея от надежного производителя сможет прослужить более 20 лет. Если вы не хотите столкнуться с проблемами уже через 5-7 лет и при этом желаете полностью обеспечивать себя электроэнергией, тогда придется существенно вложиться в покупку и установку солнечной системы. Ниже мы представили вам график, где можно ознакомиться с эффективностью работы панелей от разных производителей.

Все солнечные батареи проходят ускоренное тестирование и практически не ограничены в сроках эксплуатации, по истечении 10 лет может только несущественно падать производительность.

На графике видно, что практически все представленные батареи от разных проверенных производителей гарантированно работают минимум 25 лет. И это только на основе приведенных данных, а по факту они могут прослужить и 40 лет. Единственное, нужно учитывать процент падения мощности со временем. Самыми долговечными считаются кремниевые модули, а именно монокристаллические. Они на протяжении 30 лет работают без нареканий и с деградацией не более 5%, что особо не сказывается на общей выработке на протяжении такого длительного времени.

Результат снижения эффективности панелей даже качественного производства от проверенных торговых марок связан с рядом факторов. Во-первых, со временем разрушается герметичность пленки, что может привести к попаданию влаги внутрь конструкции, а во-вторых, под постоянным действием солнечного яркого света с годами затемняется прослойка из пленки. Также нельзя не отметить повреждение задней поверхности панели на протяжении долгих лет эксплуатации. Заметить сразу какие-либо изменения невозможно, по факту это приводит только к снижению мощности.

Как увеличить срок службы

Работа солнечной системы зависит от многих факторов. Сохранить заявленный производителем срок эксплуатации и увеличить его можно при помощи следующих действий:

• Регулярно очищайте модули от снега, грязи, пыли, так как солнечные лучи сложнее проникают на фотоэлементы.
• Следите, чтобы не было затемнения панелей.
• Если вы устанавливаете солнечную систему в жарком климатическом поясе, то постарайтесь панели не ставить рядом, чтобы между ними происходила циркуляция воздуха, так как при перегревании модулей до критически высокой температуры фотоэлементы изнашиваются быстрее.
• Использовать надежнные и правильные .

Особенно стоит акцентировать внимание на специальной защите от физических повреждений. Наиболее часто повреждение поверхности модулей связано с падением веток с деревьев, градом, царапинами от посторонних предметов. В случае нарушения целостности или глубоких царапин, при попадании влаги внутрь может произойти замыкание, не говоря уже о коррозии контактов. Здесь иногда целесообразно устанавливать ветрозаграждающие конструкции.

Какой срок службы у других компонентов солнечной энергосистемы

Помимо батарей, солнечная система подключается и к другим обязательным устройствам, без которых получить переменный ток с нужным напряжением не получится. К системе подключается дополнительно инвертор и аккумулятор. Срок службы аккумулятора составляет от 3 до 15 лет, такое расхождение связано с разным типом устройства. В среднем аккумулятор от надежного производителя может отслужить 10 лет, а инвертор может потребовать замены через 12-15 лет.

Солнечные батареи были испытаны в полевых условиях на многих установках. Практика показала, что срок службы солнечных батарей превышает 20 лет. Фотоэлектрические станции, работающие в Европе и США около 25 лет, показали снижение мощности модулей примерно на 10%. Таким образом, можно говорить о реальном сроке службы солнечных монокристаллических модулей 30 и более лет. Поликристаллические модули обычно работают 20 и более лет. Модули из аморфного кремния (тонкопленочные, или гибкие) имеют срок службы от 7 (первое поколение тонкопленочных технологий) до 20 (второе поколение тонкопленочных технологий) лет. Более того, тонкопленочные модули обычно теряют от 10 до 40% мощности в первые 2 года эксплуатации. Поэтому, около 90% рынка фотоэлектрических модулей в настоящее время составляют кристаллические кремниевые модули.

Другие компоненты системы имеют различные сроки службы: аккумуляторные батареи имеют срок службы от 2 до 15 лет, а силовая электроника - от 5 до 20 лет.

Многие производители дают гарантию на свои модули на период от 10 до 25 лет. При этом они гарантируют, что мощность модулей снизится не более, чем на 10%. Гарантия на механические повреждения дается обычно на срок от 1 до 5 лет.

Наиболее богатым опытом эксплуатации обладают кристаллические модули. Их начали устанавливать еще 50-х годах прошлого века, а массовое использование началось в конце 1970-х. Поэтому именно о долговечности таких модулей уже можно делать какие-то выводы.

Расчетный срок службы кристаллических модулей обычно 30 лет. Производители делают ускоренные тесты по эксплуатации модуля для того, чтобы оценить его реальный срок службы. Сами солнечные элементы, используемые в солнечных модулях, имеют практически неограниченный срок службы и показывают отсутствие деградации по прошествии десятков лет эксплуатации. Однако, выработка модулей со временем падает. Это результат 2 основных факторов - постепенное разрушение пленки, используемой для герметизации модуля (обычно используется этиленвинилацетатная пленка - ethylene vinyl acetate; EVA) и разрушение задней поверхности модуля (обычно поливинилфосфатная пленка), а также постепенное замутнение прослойки из EVA пленки, расположенной между стеклом и солнечными элементами.

Герметик модуля защищает солнечные элементы и внутренние электрические соединения от воздействия влаги. Так как практически невозможно полностью защитить элементы от влаги, модули на самом деле «дышат», но это крайне трудно заметить. Влага, попавшая внутрь, выводится наружу днем, когда температура модуля возрастает. Солнечный свет постепенно разрушает герметизирующие элементы за счет ультрафиолетового излучения, и они становятся менее эластичными и более податливыми на механические воздействия. Со временем, это приводит к ухудшению защиты модуля от влаги. Влага, попавшая внутрь модуля, ведет к коррозии электрических соединений, увеличению сопротивления в месте коррозии, перегреву и разрушению контакта или к уменьшению выходного напряжения модуля.

Второй фактор, уменьшающий выработку модуля - это постепенное уменьшение прозрачности пленки между стеклом и элементами. Это уменьшение не заметно невооруженным глазом, но ведет к снижению мощности модуля за счет того, что меньше света попадает на солнечные элементы.

Максимальное ухудшение обычно гарантируется производителями на уровне не более 20% за 25 лет. Однако измерения, проведенные на реально работающих с 1980 годов модулей показывают, что их выработка уменьшилась не более, чем на 10%. Очень многие из этих модулей и до сих пор работают с заявленными при производстве параметрами (т.е. нет деградации). Поэтому можно смело говорить, что модули будут работать не менее 20 лет, и с высокой вероятностью обеспечат высокие показатели и через 30 лет с момента начала работы.