Baterias solares - conselhos sobre seleção, características. O que precisa de saber sobre painéis solares para a sua casa: sua seleção, colocação e utilização Um sistema fotovoltaico pode substituir uma instalação de aquecimento solar de água?

Um dos principais critérios na compra de qualquer produto é o prazo de validade, pois com o tempo qualquer aparelho quebra. Esta regra também se aplica aos painéis solares. Seu custo hoje é bastante alto, e a duração das baterias determinará se elas terão tempo para se pagar ou não.

Dos nossos artigos anteriores você já sabe que sistema solar o fornecimento de energia consiste em 4 elementos principais: painéis solares, bateria, inversor e controlador de carga/descarga. Todos eles têm vidas úteis diferentes. O SB é considerado o componente mais “resistente”, mas em qualquer caso tudo depende do tipo de painel, fabricante e muitos outros fatores.

Vida útil dependendo do tipo de bateria

Dependendo do material de que as células solares são feitas, a vida útil dos painéis varia. Os SBs de silício são considerados a opção mais comum, mas também não há um número específico aqui. Para células solares feitas de silício policristalino, a vida útil é de cerca de 20 anos ou mais, para células solares monocristalinas - de 30 anos ou mais, mas as baterias feitas de silício amorfo não durarão mais de 10 anos.

Mas essas não são todas as armadilhas. Poucas pessoas pensam que com o tempo a potência dos módulos diminui gradativamente. Os painéis amorfos perderão de 10 a 40% de sua potência inicial nos primeiros dois anos de operação; para baterias cristalinas esse número é muito menor - 10% em 25 anos. A maioria dos fabricantes oferece garantia de 10 a 25 anos para seus produtos. Acontece que com o uso adequado, o prazo de validade mínimo painéis solares será pelo menos um quarto de século. Concordo, nem todo dispositivo pode se orgulhar de tais indicadores. E o que é importante é que todos esses números foram obtidos não em condições de laboratório, mas como resultado de testes de SB estabelecidos nos anos 70-80.

Fatores que afetam a vida útil

É impossível calcular a vida útil dos painéis solares com precisão de um ano. Existem muitos fatores que influenciam este indicador. Mudanças repentinas de temperatura, aquecimento excessivo dos painéis solares - tudo isso pode encurtar sua vida útil em vários anos. Além disso, as próprias fotocélulas são praticamente eternas; outros componentes dos painéis são destruídos:

• Superfície traseira do módulo.
• Filme usado para vedação.
• Camada de EVA entre fotocélulas e vidro.

Sob a influência da radiação ultravioleta, a camada selante, que serve para proteger os elementos e as conexões elétricas da umidade, é destruída. Este processo leva à diminuição da elasticidade das fotocélulas e, consequentemente, a danos mecânicos. A nebulosidade da camada EVA provoca diminuição da eficiência dos painéis solares, pois menos luz chega às fotocélulas. Se você planeja fazer o painel sozinho, lembre-se que o selante aumenta a vida útil do painel. Ao cobrir os módulos com silicone comum, você os tornará mais duráveis, o que permitirá que os painéis resistam a mudanças bruscas de temperatura e outras influências externas prejudiciais.

O custo nem sempre é um critério objetivo de qualidade, mas também não deve ser ignorado. Ao comprar painéis chineses baratos, você deve estar preparado para o fato de que sua vida útil será significativamente menor do que a das baterias fabricadas em fábricas confiáveis. Mesmo pequenas lacunas na estrutura ou elementos soldados incorretamente devem ser percebidos por você como um argumento de peso a favor do abandono de tais módulos.

Cientistas russos na linha de frente...

A energia solar na Rússia está a desenvolver-se muito lentamente, mas isso não impede os nossos cientistas de fazerem descobertas inovadoras nesta área. Desta vez, os cientistas de Krasnoyarsk se destacaram ao apresentar SBs cuja vida útil chega a 100 anos. Como você entende, isso é 3 a 4 vezes mais do que os análogos existentes. Os módulos desenvolvidos receberam o nome bastante lógico “VEK”.

E o mais interessante é que a tecnologia que propuseram é muito mais lucrativa em termos de custos financeiros. Acontece que os SBs de Krasnoyarsk não apenas viverão mais, mas também custarão menos. Existem apenas vantagens. A tecnologia desenvolvida recebeu o prêmio “Pela promoção bem-sucedida de inovações em energia solar” em concurso realizado em Moscou.

O artigo foi elaborado por Abdullina Regina

Mais informações sobre como funcionam os painéis solares:

As células solares foram testadas em campo em muitas instalações. A prática tem mostrado que a vida útil dos painéis solares excede 20 anos. As centrais fotovoltaicas que operam na Europa e nos EUA há cerca de 25 anos apresentam uma diminuição na potência dos módulos de aproximadamente 10%. Assim, podemos falar da vida útil real dos módulos solares monocristalinos de 30 anos ou mais. Os módulos policristalinos normalmente duram 20 anos ou mais. Módulos de silício amorfo (filme fino ou flexível) têm uma vida útil de 7 (primeira geração de tecnologias de filme fino) a 20 (segunda geração de tecnologias de filme fino) anos. Além disso, os módulos de película fina normalmente perdem 10 a 40% da sua potência nos primeiros 2 anos de operação. Portanto, cerca de 90% do mercado de módulos fotovoltaicos consiste atualmente em módulos de silício cristalino.

Outros componentes do sistema têm vidas úteis diferentes: as baterias têm uma vida útil de 2 a 15 anos e a eletrônica de potência tem uma vida útil de 5 a 20 anos.

Muitos fabricantes oferecem garantia para seus módulos por um período de 10 a 25 anos. Ao mesmo tempo, garantem que a potência dos módulos não diminuirá mais que 10%. A garantia para danos mecânicos geralmente é concedida por um período de 1 a 5 anos.

Os módulos cristalinos possuem a mais ampla experiência operacional. Eles começaram a ser instalados na década de 50 do século passado e o uso em massa começou no final da década de 1970. Portanto, já é possível tirar algumas conclusões sobre a durabilidade de tais módulos.

A vida útil projetada dos módulos cristalinos é normalmente de 30 anos. Os fabricantes realizam testes acelerados de funcionamento do módulo para avaliar sua real vida útil. As próprias células solares utilizadas nos módulos solares têm uma vida útil quase ilimitada e não apresentam degradação após décadas de operação. Porém, a produção de módulos diminui com o tempo. Isto é o resultado de 2 fatores principais - a destruição gradual do filme usado para vedar o módulo (geralmente filme de etileno vinil acetato - EVA) e a destruição da superfície traseira do módulo (geralmente filme de polifosfato de vinila), bem como a turvação gradual da camada de filme EVA localizada entre o vidro e as células solares.

O selante do módulo protege as células solares e as conexões elétricas internas da umidade. Como é quase impossível proteger completamente os elementos da umidade, os módulos realmente “respiram”, mas isso é extremamente difícil de perceber. A umidade que entra é removida para fora durante o dia, quando a temperatura do módulo aumenta. A luz solar destrói gradativamente os elementos de vedação devido à radiação ultravioleta, tornando-os menos elásticos e mais suscetíveis ao estresse mecânico. Com o tempo, isto leva à deterioração da proteção do módulo contra a umidade. A umidade que entra no módulo leva à corrosão das conexões elétricas, aumento da resistência no ponto de corrosão, superaquecimento e destruição do contato ou diminuição da tensão de saída do módulo.

A vida útil dos painéis solares e o seu rendimento depende de muitos fatores, incluindo clima, tipo de módulo e sistema de instalação.

Existem duas garantias para painéis solares, dois tipos: 1) garantia do produto (contra defeitos de fabricação), em inglês é chamada de garantia do produto e 2) garantia de potência (garantia de desempenho).

O primeiro tipo de garantia é típico de qualquer produto/mercadoria que adquirimos. Esta é uma garantia contra danos devido a defeitos de fabricação. Para painéis solares, é mais longo do que os períodos de garantia padrão de muitos outros produtos. O período de garantia normal e mais comum contra defeitos em módulos solares é de 10 a 12 anos. Há exceções, por exemplo, a americana SunPower oferece garantia de 25 anos contra avarias.

O período de garantia de desempenho mais comum para painéis solares é de 25 anos, mantendo 80% da potência original. Isto não significa que a vida útil do painel solar termine após 25 anos. Não, pode funcionar por 40 ou 50 anos, só que a degradação adicional do módulo não é descrita de forma alguma pelo fabricante e não está associada a quaisquer obrigações de sua parte.

Às vezes eles dão uma garantia “escalonada”: 90% da potência original nos primeiros 10 anos, 80% nos outros quinze. Mais moderna e difundida hoje é a garantia linear. Ou seja, é garantida a degradação gradual do equipamento (ver foto):

A durabilidade é um fator importante na economia da energia solar.

Quanto mais tempo um painel solar funcionar, mais eletricidade ele gerará ao longo de sua vida útil e mais barato será cada quilowatt-hora produzido.

Portanto, os fabricantes estão se esforçando para aumentar a vida útil dos módulos e hoje aparecem cada vez mais exemplos de garantias de energia de 30 anos.

Por exemplo, a revista PV-Europe informa que a empresa alemã Solarwatt garante os seus módulos durante 30 anos com 87,5% da potência original. Além disso, a garantia de fabricação também foi estendida para 30 anos (um exemplo único).

Se 30 anos se tornar o padrão para painéis solares, isso implicará ajustes no cálculo do custo de produção de energia (LCOE). Hoje, para cálculos, via de regra, a vida útil de um objeto é considerada de 20 ou 25 anos. Se 25 for alterado para 30 anos, isso reduzirá o LCOE de uma instalação de geração solar em vários por cento (até 10%).

Recentemente, o Laboratório Americano de Energia Renovável NREL (uma divisão do Departamento de Energia dos EUA) publicou informações interessantes.

A vida útil dos painéis solares e o seu rendimento depende de muitos fatores, incluindo clima, tipo de módulo e sistema de instalação. A diminuição na produção do módulo solar ao longo do tempo é chamada de degradação.

De acordo com a investigação do NREL, a taxa de degradação dos painéis solares é em média 0,5% ao ano (mediana), mas a taxa de degradação pode ser superior em climas quentes e em sistemas de cobertura. Uma taxa de degradação de 0,5% significa que a produção do painel solar diminuirá a uma taxa de 0,5% ao ano. Ou seja, no 20º ano de serviço, o módulo produzirá cerca de 90% da energia elétrica produzida no primeiro ano.

A imagem mostra o resultado do estudo em forma gráfica.

Quanto à vida útil completa, simplesmente não existem dados correspondentes. É impossível dizer com certeza quanto tempo durará um painel solar. Por exemplo, na Suíça, uma central de energia solar está em funcionamento há 35 anos. Os fabricantes fornecem uma garantia de que uma determinada parcela será retida potência nominal(garantia de desempenho) por 20-30 anos, e depois disso os painéis geram eletricidade sem qualquer garantia. publicado Se você tiver alguma dúvida sobre este tema, pergunte aos especialistas e leitores do nosso projeto.

Ao adquirir painéis solares para utilização de energia solar para fins domésticos, é aconselhável a qualquer consumidor conhecer os prazos de garantia de desempenho de tais painéis.

Como se sabe, disponíveis comercialmente painéis solares são classificados de acordo com seu indicador de potência, que, por sua vez, depende do tamanho do painel e do tipo de conversores termoelétricos utilizados para seu funcionamento. Em particular, os painéis solares são produzidos em silício, elementos de película fina ou em elementos mono ou policristalinos. Estes últimos são mais potentes, mais caros, mas ocupam menos espaço no telhado.

Dependência da confiabilidade de uma bateria solar do tipo de elementos de trabalho

O princípio geral de funcionamento de uma bateria solar é mostrado na Fig. 1.

Fig.1: 1 – Fluxo luminoso; 2 – Contato painel superior; 3 – Camada superior da fotocélula (p); 4 – Camada intermediária da fotocélula ( junção p-n); 5 – Camada inferior da fotocélula (n); 6 – Contato inferior do painel.

Obviamente, a durabilidade do revestimento da fotocélula e a eficiência do painel ao transformar a sua iluminação no valor real da corrente serão afetadas.

Durabilidade do revestimento do painel solar

Este parâmetro será determinado pela estabilidade das propriedades do painel quando aquecido e pela eficácia da resistência do material às influências mecânicas externas. Existem testes padrão de desempenho de painéis solares que são regulamentados e estabelecidos programa especial Teste de degradação potencial induzida (PID) - um teste do grau de degradação das células solares. De acordo com os dados dos testes PID, a maior estabilidade é demonstrada pelas baterias solares montadas em módulos multicamadas, que mantêm totalmente a sua funcionalidade quando aquecidas a 50...60 0 C. As baterias solares (ou amorfas) só podem ser aquecidas a 25... 35 0 C, após o qual perdem drasticamente a potência. Isto é explicado pelo efeito cumulativo e desfavorável dos seguintes fatores:

• destruição gradual mas constante da película de vedação do contato frontal 1 (ver Fig. 1);
• destruição do contacto traseiro do painel 6 e diminuição gradual da transparência da camada entre as células solares e o vidro envolvente.

O mecanismo desses fenômenos é o seguinte. A resistência à umidade da bateria solar é garantida por um selante especial, que é destruído com o tempo pela radiação ultravioleta do sol. Ao mesmo tempo, aumenta o fluxo de umidade externa no espaço entre as camadas 3, 4 e 5 da fotocélula. Ocorre corrosão dos contatos elétricos do painel solar, com o que sua resistência elétrica aumenta. Posteriormente, os contactos são destruídos (felizmente, isto não acontece tão cedo - mesmo nas versões baratas, os painéis solares permanecem operacionais durante 8...10 anos).

Avaliar indiretamente o desempenho e, assim, determinar vida útil da bateria solar pode ser obtido a partir da característica corrente-tensão da instalação (ver Fig. 2), que mostra um gráfico da potência da bateria em função da carga em condições normais operação do painel solar.

Se a característica corrente-tensão for estável na faixa de tensão sem carga (como na Fig. 2), ou mudar ligeiramente, então a bateria solar permanece operacional, pois a energia da bateria neste caso depende apenas do nível de iluminação, e não nas perdas totais de tensão quando o painel aquece. nessas condições permanecerá no nível declarado pelo fabricante.

Durabilidade das baterias solares

De todos os componentes do painel, as baterias são as que apresentam menor durabilidade. Para determinar o seu desempenho, ao adquirir um painel solar, você deve descobrir o tipo de bateria: se for uma bateria normal de chumbo-ácido, sua vida útil garantida não excederá 5 anos, o que é várias vezes menor que o período de garantia do próprio painel. Avaliar vida útil da bateria solar neste caso, é aconselhável de acordo com o grau de descarga da bateria (ver Fig. 3). Se a capacidade real da bateria não exceder 35...40%, ela deverá estar preparada para substituição.

Como escolher uma bateria solar com vida útil máxima

Projetos recentes de painéis solares usam solução construtiva, proporcionando um aumento significativo na vida útil dos painéis solares. Consiste no resfriamento passivo das superfícies de trabalho dos painéis solares. Cristais de vidro de quartzo são montados em seu design, que refletem danos radiação infravermelha da superfície da bateria.

Vale a pena prestar atenção na rotulagem dos painéis solares. Existem três níveis principais de qualidade:

• Grau A: No teste de envelhecimento, a redução real de potência não excede 5%;
• Grau B: a redução real de potência não excede 30%;
• Grau C: a redução real de potência excede 30%.

Assim, apenas marcando é possível determinar com segurança o provável vida útil da bateria solar.

Vida útil da bateria solar

As células solares foram testadas em campo em muitas instalações. A prática tem mostrado que a vida útil dos painéis solares excede 20 anos. As centrais fotovoltaicas que operam na Europa e nos EUA há cerca de 25 anos apresentam uma diminuição na potência dos módulos de aproximadamente 10%. Assim, podemos falar da vida útil real dos módulos solares monocristalinos de 30 anos ou mais. Os módulos policristalinos normalmente duram 20 anos ou mais. Módulos de silício amorfo (filme fino ou flexível) têm uma vida útil de 7 (primeira geração de tecnologias de filme fino) a 20 (segunda geração de tecnologias de filme fino) anos. Além disso, os módulos de película fina normalmente perdem 10 a 40% da sua potência nos primeiros 2 anos de operação. Portanto, cerca de 90% do mercado de módulos fotovoltaicos consiste atualmente em módulos de silício cristalino.

Outros componentes do sistema têm vidas úteis diferentes: as baterias têm uma vida útil de 2 a 15 anos e a eletrônica de potência tem uma vida útil de 5 a 20 anos.

Muitos fabricantes oferecem garantia para seus módulos por um período de 10 a 25 anos. Ao mesmo tempo, garantem que a potência dos módulos não diminuirá mais que 10%. A garantia para danos mecânicos geralmente é concedida por um período de 1 a 5 anos.

Os módulos cristalinos possuem a mais ampla experiência operacional. Eles começaram a ser instalados na década de 50 do século passado e o uso em massa começou no final da década de 1970. Portanto, já é possível tirar algumas conclusões sobre a durabilidade de tais módulos.

A vida útil projetada dos módulos cristalinos é normalmente de 30 anos. Os fabricantes realizam testes acelerados de funcionamento do módulo para avaliar sua real vida útil. As próprias células solares utilizadas nos módulos solares têm uma vida útil quase ilimitada e não apresentam degradação após décadas de operação. Porém, a produção de módulos diminui com o tempo. Isto é o resultado de 2 fatores principais - a destruição gradual do filme usado para vedar o módulo (geralmente filme de etileno vinil acetato - EVA) e a destruição da superfície traseira do módulo (geralmente filme de polifosfato de vinila), bem como a turvação gradual da camada de filme EVA localizada entre o vidro e as células solares.

O selante do módulo protege as células solares e as conexões elétricas internas da umidade. Como é quase impossível proteger completamente os elementos da umidade, os módulos realmente “respiram”, mas isso é extremamente difícil de perceber. A umidade que entra é removida para fora durante o dia, quando a temperatura do módulo aumenta. A luz solar destrói gradativamente os elementos de vedação devido à radiação ultravioleta, tornando-os menos elásticos e mais suscetíveis ao estresse mecânico. Com o tempo, isto leva à deterioração da proteção do módulo contra a umidade. A umidade que entra no módulo leva à corrosão das conexões elétricas, aumento da resistência no ponto de corrosão, superaquecimento e destruição do contato ou diminuição da tensão de saída do módulo.

O segundo fator que reduz a produção de módulos é a diminuição gradual da transparência do filme entre o vidro e os elementos. Esta diminuição não é perceptível a olho nu, mas leva a uma diminuição na potência do módulo devido ao fato de que menos luz atinge células solares.

A deterioração máxima é geralmente garantida pelos fabricantes como não superior a 20% ao longo de 25 anos. No entanto, medições efectuadas em módulos em funcionamento desde 1980 mostram que a sua produção não diminuiu mais de 10%. Muitos destes módulos ainda funcionam com os parâmetros declarados durante a produção (ou seja, não há degradação). Portanto, podemos afirmar com segurança que os módulos funcionarão por pelo menos 20 anos, e com grande probabilidade apresentarão alto desempenho mesmo 30 anos após o início da operação.