Jak duży musi być grad, aby uszkodzić instalację fotowoltaiczną

Sprawdzamy jak duży musi być grad, aby uszkodzić instalację fotowoltaiczną

Burze i gradobicia to nieodłączny element sezonu letniego, najlepszego okresu dla produkcji z OZE. Jak bardzo odporna na takie incydenty pogodowe jest przeciętna instalacja fotowoltaiczna? W 2019 roku Vrije Universiteit Amsterdam przeprowadził szereg badań w celu ustalenia granicznej średnicy gradu na którą jest jeszcze odporna fotowoltaika oraz jak można wzmocnić moduły by trudniej było je zniszczyć. Najważniejsze informacje przedstawiamy poniżej.

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia

Sprawdzamy jak duży musi być grad, aby uszkodzić instalację fotowoltaiczną

Podziel się

Graniczna wartość

Za graniczną wartość w ocenie naukowców z Vrije Universiteit Amsterdam należy uznać średnicę 3 cm. Kule gradu poniżej tej średnicy na ogół nie zagrażają instalacjom bądź uszkadzają je w nieznaczny sposób. Gradobicie o średnicy powyżej 3 cm jest w stanie poważnie uszkodzić instalację, a nawet przedwcześnie zakończyć jej działalność. 

Instalacja fotowoltaiczna uszkodzona przez gradobicie
Źródło: The vulnerability of solar panels to hail, Vrije Universiteit Amsterdam Research

W mediach społecznościowych często można napotkać zdjęcia uszkodzonych elektrowni fotowoltaicznych. Ostatnio zwłaszcza we Włoszech, gdzie przeszło gwałtowne gradobicie w niektórych przypadkach sięgające nawet 20 cm średnicy. W obliczu takiej siły żadna instalacja i technologia wykonania modułów nie miała szansy na przetrwanie. 

Różna skala uszkodzeń

Zgodnie z wynikami badań holenderskich naukowców uszkodzenia paneli fotowoltaicznych występują przede wszystkim przy gradzie o rozmiarze co najmniej 3 cm. Większy grad (ponad 4 cm) powoduje średnio więcej szkód niż ten mniejszy, ale wykazuje również mniejszą różnorodność uszkodzeń paneli słonecznych. Począwszy od 3 cm mogą wystąpić zarówno niewidoczne, jak i widoczne uszkodzenia, ale od średnicy 4 cm odsetek widocznych uszkodzeń znacznie wzrasta.

Najmniejsze pęknięcia nie powstają w przedniej warstwie szkła, ale w krzemie, co nie powoduje obniżenia początkowej sprawności. Jednak po kilku miesiącach w uszkodzonych miejscach może zacząć pojawiać się gwałtowny spadek mocy, a po około roku mikropęknięcia stają się widoczne także na zewnętrznej stronie modułu. Wszelkie uszkodzenia skracają żywotność paneli fotowoltaicznych.

Naukowcy wyjaśnili, że orientacja dachu względem kierunku padania gradu może znacznie wpłynąć na uszkodzenia paneli słonecznych powodowanych przez grad, zauważając, że czynnik ten może być nawet bardziej decydujący niż rozmiar gradu. Większe nachylenie, zgodnie z wnioskami naukowców, mogłoby złagodzić szkody.

Badanie pokazuje również, że częstotliwość burz gradowych wzrasta w Europie, podobnie jak same szkody powodowane przez gradobicie. Nieosłonięte instalacje będą więc jeszcze bardziej podatne na uszkodzenia w przyszłości. 

Średnia roczna liczba dni z (a) dużymi i (b) bardzo dużymi opadami gradu (2019 r.)
Źródło: The vulnerability of solar panels to hail, Vrije Universiteit Amsterdam Research

Ryzyko gradobicia i podatność paneli na grad powinny być uwzględnione w modelach ryzyka i strategiach adaptacji do klimatu. Zgodnie z powyższą mapą w Polsce najczęściej mamy gradobicia o średnicy mniejszej niż 2 cm. Takie opady zazwyczaj nie uszkadzają instalacji fotowoltaicznych. Mogą jednak doprowadzić do powstania mikropęknięć, które z czasem przyczynią się do degradacji produktywności modułu.

Czy nastąpią zmiany w technologii PV?

IEA przeprowadziła badania nad uszkodzeniami dwóch dachowych instalacji fotowoltaicznych dotkniętych gradobiciem. Odkryto, że uszkodzenia ogniw wywołane gradem najczęściej przyjmują kształt gwiazd, na szczęście sama moc pękniętych komórek fotowoltaicznych pozostaje w większości przypadków niezmieniona. Na dachu uderzonym przez grad o średnicy 6 cm, 42% modułów wykazywało widoczne uszkodzenia. Na drugim dachu uderzonym przez grad o średnicy 4 cm tylko około 3% paneli wykazywało widoczne uszkodzenia, ale 90% z nich posiadało mikropęknięcia w kształcie gwiazdek. Testy laboratoryjne wykonane w ramach badań pozwoliły na wskazanie najważniejszych czynników podnoszących odporność modułów na gradobicie, jest to m. in.: 

  • zastosowanie konstrukcji szkło-szkło zamiast szkło-folia
  • użycie grubszego szkła w produkcji modułu (szkło 3,2 mm może zostać zniszczone przez grad o średnicy 5 cm; grubsze szkło 4,0 mm wykaże jedynie mikropęknięcia) 
  • brak wcześniejszych pęknięć na modułach, spowodowanych transportem lub śniegiem
  • zastosowanie mocniejszych zacisków mocujących panel.

Źródło: PV Magazine, Research on the vulnerability of solar panels to hail

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia