Os fabricantes de painéis solares estão se esforçando muito, introduzindo novas tecnologias para tornar os painéis solares confiáveis. Eles devem ser capazes de suportar mudanças climáticas cíclicas e até condições extremas, como frio e calor extremos. Apesar disso, os painéis solares envelhecem ou se degradam com o tempo – este é um processo completamente natural e inevitável.
Taxa de degradação dos painéis solares
A degradação do painel solar significa que a instalação perde sua potência ao longo do tempo. Esse processo pode ser causado, por exemplo, por fatores externos que uma pessoa não pode influenciar – exposição à radiação ultravioleta e mudanças climáticas. Mas existem outras causas do envelhecimento, que discutiremos a seguir. Você precisa entender que a degradação é um processo completamente normal e acontecerá mais cedo ou mais tarde. Todos os painéis solares se degradam. É verdade, com graus e velocidades variados – a maioria dos painéis de qualidade geralmente tem até 90% de eficiência de produção, mesmo após 20 a 25 anos de operação. O grau de degradação dos painéis solares geralmente é levado em consideração na garantia de qualidade dos produtos de seus fabricantes.
No primeiro ano de operação, os painéis solares normalmente sofrem degradação de curto prazo, variando de menos de 1% a 3%. Depois disso, de acordo com vários estudos, sua produtividade diminui em média de 0,8% a 0,9% ao ano.
Por exemplo, se a degradação de curto prazo do painel no primeiro ano for de 2%, então no segundo ano de operação esses painéis operarão com 98% de seu desempenho original. No futuro, assumindo uma queda de 0,8% no desempenho do painel a cada ano, após 25 anos de sua “vida útil”, eles ainda terão um desempenho razoavelmente bom – um valor de 78,8%.
Assim, para determinar a potência prevista aproximada dos painéis solares no enésimo número de anos, é necessário multiplicar o grau de degradação por esse número de anos (operação esperada dos painéis) e subtrair o número resultante de 100 (%).
Observe que os painéis solares de qualidade se degradam menos rapidamente, sua taxa de degradação é geralmente mais lenta e, portanto, a redução na eficiência não afetará muito o desempenho de todo o sistema. O grau de degradação pode ser estimado aproximadamente no momento da compra – geralmente as marcas que produzem painéis solares declaram esses indicadores em sua garantia de eficiência. Não se esqueça de avaliar também a garantia do produto (equipamento) – defeitos de fabricação também afetam a vida útil dos painéis e sua potência. A garantia de desempenho do seu painel solar, que é de 20 a 25 anos para painéis modernos (às vezes até 30 anos), lhe dará uma ideia aproximada de quanta eletricidade seu painel solar irá gerar e como ele mudará ao longo do tempo.
Observe que os fabricantes de painéis solares fornecem uma garantia de “margem de segurança” – ou seja, durante a operação, o painel pode funcionar por mais tempo do que o indicado na garantia. Por exemplo, se um fabricante prometer que em 20 a 25 anos o painel operará com uma eficiência de cerca de 80% do valor inicial, na prática, a degradação será mais baixa e chegará a 10 a 12%.
Tipos de degradação do painel solar
- A Degradação Induzida por Luz ( LID ) ocorre quando um painel solar é exposto pela primeira vez à radiação solar, resultando em uma diminuição em sua fotocondutividade. Este é considerado o estágio de “configuração” do painel, também conhecido como “degradação inicial” ou degradação de curto prazo, e ocorre nas primeiras 1.000 horas de operação. A eficácia dos painéis nesta fase diminui em média 1-3% e depois estabiliza. Este tipo de degradação é inerente principalmente aos painéis monocristais.
- Degradação potencial (PID – do inglês. Potential Induced Degradation ) – esse tipo de degradação nem sempre ocorre, mas se ocorrer, o desempenho do painel pode ser reduzido em até 30%. Todos os tipos de painéis estão sujeitos a ele (mono e policristalino, bem como filme fino). Em alguns casos, a degradação potencial pode ser reversível, mas este processo é sempre um problema técnico bastante difícil que requer uma solução imediata. A degradação potencial ocorre quando diferentes componentes de um sistema estão em tensões diferentes. Por exemplo, com uma diferença de potencial entre as células solares e a estrutura (estrutura de montagem, estrutura de alumínio ou aço). Tal desvio causa vazamento de tensão e, portanto, reduz a potência de saída do painel. A principal razão para esse fenômeno é a polarização, ou seja, o potencial dos painéis solares em relação à terra. Para evitar essa degradação e até mesmo restaurar a operação dos nós que a sofreram, o aterramento do eletrodo positivo ajudará. De fato, a degradação potencial é o aparecimento de correntes de fuga nas cavidades entre as placas semicondutoras e outros componentes do fotomódulo. Este último, ao mesmo tempo, perde a capacidade de criar a tensão “na saída” declarada.
- degradação associada ao envelhecimento . Os módulos solares estão sujeitos a fatores externos, o que é inevitável – esse é o desgaste natural dos painéis solares. Tais processos de envelhecimento ocorrem devido a reações químicas em semicondutores que causam endurecimento cristalino, bem como devido à contaminação de fotomódulos, condições climáticas, intempéries e radiação ultravioleta. Normalmente esse tipo de degradação é irreversível, e do ponto de vista econômico não faz sentido eliminá-lo.
Por que os painéis solares se degradam
- Um fator que pode acelerar o índice de degradação é a qualidade dos materiais utilizados na fabricação dos painéis. Para manter os preços baixos, alguns fabricantes estão usando alumínio mais fino para o quadro, tornando-o mais fino e mais vulnerável à degradação. É por isso que escolher um painel solar barato pode aumentar o risco de mau desempenho ou falha de peças do sistema. A longo prazo, essas economias custarão mais.
- O grau de degradação do painel solar e sua vida útil dependem do tipo de painel. Por exemplo, os painéis cristalinos são mais resistentes ao desgaste normal do que os painéis de filme fino, conforme refletido em suas garantias e vida útil. Por exemplo, em condições normais, os painéis cristalinos podem suportar temperaturas e frios extremos por mais de 20 anos. Painéis de filme nas mesmas condições não durarão mais de 5 anos.
- Quando exposto a condições climáticas extremas, um painel solar de silício cristalino (Si) pode ser severamente degradado. Por exemplo, um painel exposto a cargas pesadas de neve, ventos e calor perde sua integridade estrutural e eficiência. Considerando que a taxa de degradação dos painéis instalados em clima favorável será significativamente menor
- Problemas ao conectar com outros elementos. Normalmente os painéis solares não são frágeis, praticamente não estão sujeitos a qualquer quebra. Mas ao conectá-los com outros elementos da instalação solar ou combiná-los em matrizes, deve-se ter cuidado. É necessário levar em consideração não apenas a segurança dos painéis solares, mas também todo o sistema conectado, conectar corretamente seus elementos de acordo com seus parâmetros técnicos.
- Dano mecânico. Embora os fabricantes usem vidro temperado para proteção adicional, o estresse constante pode causar microfissuras nas células solares, o que pode acelerar o processo de degradação. O revestimento anti-reflexo/anti-reflexo também pode se deteriorar. Essas destruições são causadas pelo aquecimento da superfície dos painéis, exposição à radiação ultravioleta e poluentes.
- O fator mais comum que afeta a vida e a taxa de degradação dos painéis é a poluição. Pequenas partículas de poeira e sujeira se acumulam gradualmente na superfície da célula solar, reduzindo assim a quantidade de luz solar recebida pelas células solares. Estudos mostraram que um painel solar pode perder cerca de 1% de sua eficiência por causa disso. Além disso, esses painéis são mais propensos a perder sua energia devido à contaminação quando colocados em uma superfície plana. Embora os painéis solares sejam bastante fáceis de instalar em telhados planos, isso resulta em mais acúmulo de poeira nos painéis e, portanto, na degradação mais rápida.
- Os desastres climáticos desempenham um papel importante na degradação. Fortes tempestades, furacões, tempestades, neve, granizo grande, galhos de árvores caídos devido ao vento – todos esses fatores podem danificar significativamente os painéis solares e acelerar sua degradação. Isso deve ser levado em consideração ao instalar painéis, por exemplo, escolher locais a uma distância considerável das árvores.
- A integridade estrutural do painel solar também é ameaçada por pássaros que gostam de construir ninhos sob os painéis.
- Ao decidir comprar painéis solares, certifique-se de levar em consideração o grau de sua degradação, pois no final esse indicador pode afetar o período de retorno da instalação.
- Conhecendo as principais causas da degradação, você pode suavizar alguns pontos e tentar desacelerá-la nos casos em que isso for possível. Falaremos sobre o que precisa ser feito para isso nas publicações a seguir.