Около 20% от слънчевите модули в големите фотоволтаични централи се повреждат много по-бързо от очакваното. За справяне с проблема изследователи препоръчват холистични стратегии като по-здрави материали, усъвършенствани конструкции и проактивно наблюдение.
Група изследователи от Университета на Нов Южен Уелс (UNSW) проучиха феномена на „дългата опашка“ при големи фотоволтаични централи и установиха, че около 20% от слънчевите модули, използвани на терен, се увреждат много по-бързо от очакваното.
„Дългата опашка“ възниква, когато значителен брой модули в едно и също съоръжение започват да работят все по-слабо и то много по-рано от очакваното. Нарича се „дълга опашка“, защото графиката, показваща енергийния добив във времето, представя крива с висок пик и дълга, ниска „опашка“. Тя обаче създава значителен риск за собствениците на активите.
„Изследването показва, че дългата опашка при екстремната деградация на фотоволтаичните системи е присъща характеристика на фотоволтаичните паркове и се наблюдава във всички климатични условия и типове проекти. Не се ограничава до специфични региони или технологии,“ обясни водещият автор на изследването, Шукла Подар.
„Дори когато данните се анализират в рамките на отделни климатични зони – като гореща пустиня, Средиземноморие, умерен климат – ясно изразената дълга опашка се запазва. Това показва, че екстремната ниска производителност не е просто резултат от агрегиране на различни климатични условия“, допълни той.
Все пак климатът и контекстът на проекта влияят на това колко тежка става опашката. Горещите, сухи или горещо-влажни региони е по-вероятно да предизвикат по-високи средни скорости на деградация и по-тежки опашки, защото термичният стрес, UV влиянието и влагата ускоряват едновременно множество механизми на деградация.
„Изследването показва също, че най-екстремната деградация често се случва, когато множество механизми влияят едновременно и се подсилват взаимно, например деградация на задния слой, позволяваща проникване на влага, което след това ускорява корозията, горещите точки и обезцветяването“, продължи Подар.
Избягването на това взаимодействие изисква стабилен избор на материали, като например издръжливи задни листове или конструкции стъкло-стъкло, съвместими капсулиращи материали и др., поясни специалистът.
Стандартизацията също се променя и трябва да се променя, за да отрази синергичните въздействия на вредните влияния. Стандартизиращите органи се насочват към комбинирани стрес-тестове за едновременното въздействие на UV/топлина/влажност, така че модулите да оцеляват в реални условия. На практика това означава, че фабриките трябва не само да отговарят на всеки IEC тест поотделно, но и да вземат предвид синергичните натоварвания.
„Взети заедно, тези мерки целят да разделят пътищата на деградация, така че първоначален дефект или стресов фактор да не се разпространи във верига от повреди, която тласка модулите към крайната „дълга опашка“ на деградация“, казва Подар.
Основните фактори, допринасящи за „дългата опашка“, включват потенциално индуцирана деградация (PID), светлинно индуцирана деградация (LID), температурен стрес, влажност и проникване на влага, механично напрежение, причинено от вятър, сняг и градушка, както и UV-индуцирана полимерна деградация в капсулиращи материали и задните листове.
„Дългата опашка се появява на графики със скоростта на деградация на панелите за година, което показва, че до 20% от всички проби се представят 1,5 пъти по-зле от средното“, разкриха учените. „С други думи, значителен брой панели не деградират с постоянна скорост за дълъг период от време, както може да се очаква, а вместо това губят енергия или се повреждат неочаквано много по-рано“.
Учените предлагат да се разгледат всички проблеми, свързани с феномена „дълга опашка“, чрез холистичен подход.
„В контекста на нашето изследване холистичният подход означава да се премине отвъд третирането на отделните режими на повреда поотделно и вместо това да се проектират, произвеждат и експлоатират фотоволтаични системи така, че да се предотвратят каскадни или взаимодействащи си механизми на деградация“, обясни Подар.
