Pęknięcia na panelach PV – czy mogą pojawiać się same?

Samoczynne pęknięcie szkła, zabezpieczającego panele fotowoltaiczne, kiedyś prawie się nie zdarzały. Obecnie takie sytuacje mają miejsce coraz częściej, a za uszkodzenia nie można winić gradu, błędnej instalacji urządzenia ani niepoprawnego użytkowania i konserwacji. Co zatem może być przyczyną?

Szkło coraz cieńsze

Sprawę badają i reportują takie instytucje badawcze, jak amerykańskie Renewable Energy Test Center (RETC) i grupa zajmująca się fotowoltaiką w National Renewable Energy Laboratory (NREL). Pęknięcia, pojawiające się coraz częściej na powierzchni szkła paneli fotowoltaicznych, mogą być wynikiem trendu, który można zaobserwować na przestrzeni ostatnich lat. W miarę, jak moduły zyskują na popularności, stają się większe, mają coraz cieńsze ramy, a szyny montażowe zbliżają się do siebie. Moduły są więc duże i cienkie, można powiedzieć, że bywają nawet wiotkie. Naprężenia, jakie musi wytrzymać szkło, są więc duże.

Równocześnie, samo szkło ochronne staje się cieńsze. Produkcja szkłą hartowanego o niewielkiej grubości jest trudna – najmniejsze błędy w procesie produkcyjnym mogą prowadzić do powstania defektów, które skumulowane powodują niższą odporność szkła na presję zewnętrzną. NREL przypuszcza, że chociaż nie zawsze widoczne, uszkodzenia mogą przyczyniać się do samoistnych pęknięć, albo powodować uszkodzenia ujawniające się dopiero w czasie eksploatacji. Mogą ukazać się na przykład w wyniku narażenia na trudne warunki atmosferyczne – na przykład duże wahania temperatury.

Moduły są oczywiście testowane pod względem wytrzymałości, przechodzą na przykład próby odporności na grad. Jednak, jak twierdzą przedstawiciele NREL, nowe modele coraz częściej wychodzą z tych prób pokonane lub ledwo zdają egzamin – ich konstrukcja wymaga wówczas zmian. W procesie optymalizacji – pomiędzy kosztami, wytrzymałością, ilością zużytych surowców i tak dalej, można postawić na wzmocnienie modułu kosztem grubszej ramki czy szyny montażowej. 

Wyzwania dla żywotności instalacji

Producenci rozwiązują problem wytrzymałości wprowadzaniem nowych technik w produkcji szkła, stosowaniem szkła hartowanego, solidniejszych konstrukcji. Wyzwania jednak są duże – w miarę postępujących zmian klimatu, ekstremalne zjawiska pogodowe występują coraz częściej. Gradobicia, często o wielkości poszczególnych lodowych kulek większej niż ta przewidziana w normach, według których przeprowadzane są testy, mogą powodować duże straty. W obliczu częstszych i większych wahań temperatury, czy gwałtownych burz – moduły fotowoltaiczne narażone są na duże obciążenia. 

Zapłacić więcej na stracie

Jedną z możliwych odpowiedzi, jak przewidują badacze z NREL, jest optymalizacja modułów nie tylko pod względem kosztów, ale także warunków pogodowych, na które będą narażone. Innymi słowy – dostosowywanie poszczególnych partii bądź modeli do potrzeb konkretnych rynków, przy uwzględnieniu klimatu i zjawisk pogodowych, które występują w danym miejscu. Takie personalizowanie paneli PV spowodowałoby wzrost kosztów produkcji – nie wszystkie można byłoby produkować tą samą “foremką”. Jednak większy koszt inwestycyjny może być uzasadniony, jeśli zwiększona wytrzymałość modułu ma mu pozwolić na długotrwałą i stabilną pracę, bez konieczności płacenia za naprawę lub wymianę, jeśli instalacja ulegnie awarii. 

Źródło: pv-magazine