Nemecko, známe svojimi trvalo udržateľnými postupmi a environmentálnym povedomím, čelí naliehavému problému v odvetví solárnej energie. Problém súvisí s predčasným starnutím spodnej vrstvy v solárnych moduloch s výkonom 10 GW používaných na rôznych miestach. To viedlo k poklesu účinnosti solárnych panelov a výkonu systému. Existujú však riešenia tohto problému, ako to skúmame v tomto článku.
Problém starnutia zadnej vrstvy
Zadná vrstva je izolačná vrstva na zadnej strane modulu solárneho panela. Jeho primárnou funkciou je chrániť vnútorné vrstvy panelu pred vonkajšími faktormi prostredia, ako je UV žiarenie, vysoké teploty, voda a záporné ióny.
Degradácia zadnej vrstvy sa považuje za jednu z hlavných príčin zlyhania fotovoltaických panelov. Toto je zvláštny problém v prípade skorej degradácie, ktorá označuje pohliníkované polyesterové vrstvy, ktoré sú zlej kvality. Negatívny vplyv predčasnej degradácie zadnej vrstvy presahuje samotný solárny panel, pretože sú ovplyvnené všetky typy solárnych článkov. Tento problém je zrejmý vo všetkých mierkach solárnych inštalácií, od malých strešných systémov až po inštalácie na úrovni verejných služieb.
Pozadie
Degradácia zadnej vrstvy je už nejaký čas predmetom celosvetového záujmu; trend, ktorý neskôr dostihol aj Nemecko. V roku 2013 výskumníci z Fraunhoferovho inštitútu pre solárne energetické systémy otvorili komplexný projekt na analýzu prevalencie starnutia spodnej vrstvy na 100 MW inštalovaných fotovoltaických panelov v Nemecku. Zistilo sa, že degradácia zadnej vrstvy je závažným problémom, pretože predstavovala asi 80 % hlásených chýb.
Okrem toho výskumníci zistili, že stupeň degradácie zadnej vrstvy sa líšil v závislosti od miesta inštalácie, pričom panely inštalované v pobrežných a alpských oblastiach boli najviac postihnuté. Tento trend je v súlade so štúdiami uskutočnenými na celom svete a zdôrazňuje všeobecný problém degradácie spodnej vrstvy.
Príčiny starnutia zadnej vrstvy
Starnutie spodnej vrstvy môžu spôsobiť rôzne faktory, vrátane poveternostných vplyvov, výrobných chýb, chýb v kvalite, opravách a inštalácii. Hlavným dôvodom, prečo sa spodné vrstvy zhoršujú, je ultrafialové žiarenie: je to preto, že zadná vrstva obsahuje polyméry a farbivá, ktoré nie sú odolné voči UV žiareniu, čo spôsobuje, že počas dňa akumulujú teplo a časom sa stávajú krehkými. Navyše, vystavenie vysokým teplotám, vode a negatívnym iónom môže výrazne urýchliť proces starnutia. Tieto faktory spolupracujú tak, že časom spôsobia, že spodná vrstva stratí svoje ochranné vlastnosti, čo vedie k spomaleniu celej slnečnej sústavy.
Detekcia poškodenia zadnej vrstvy
Vzhľadom na to, že degradácia zadnej vrstvy výrazne ovplyvňuje výkon solárnych modulov, je nevyhnutné rozpoznať jej rozsah a sledovať trendy. Problémy, ktoré musíme zvážiť pri posudzovaní poškodenia zadnej vrstvy, sú veľkosť, tvar a závažnosť poškodenia. Metódy, ktoré sa doteraz používali na zisťovanie takýchto poškodení, zahŕňajú vizuálnu kontrolu panelov, hoci tento proces je náročný, časovo náročný a nevyhnutne náchylný na ľudské chyby.
Na vyriešenie tohto problému začali výskumníci vyvíjať nedeštruktívne metódy zamerané na presnejšie zisťovanie a meranie poškodenia zadnej vrstvy. Ultrazvukové metódy a metódy strojového učenia poskytujú presnejšiu detekciu poškodenia a dopĺňajú vizuálne kontroly. Preto tieto metódy umožňujú lepšiu analýzu počas kratších období.
Riešenia
Ak sa poškodenie zadnej vrstvy zistí včas, môže sa rýchlo opraviť, čím sa zabráni jeho šíreniu a podporí sa dlhodobá životaschopnosť systému. Existujú tri hlavné riešenia na opravu poškodenia zadnej vrstvy.
Po prvé, poškodené časti zadnej vrstvy možno opraviť priamo na solárnych paneloch prekrytím problematických oblastí, čím sa stanú odolnými voči poveternostným vplyvom alebo použitím iných metód, ako je samolepiaca páska.
Po druhé, úplná výmena zadnej vrstvy je efektívnym riešením, najmä ak sú solárne panely ešte v záručnej dobe.
Napokon, proaktívna údržba a častá kontrola panelov môže predchádzať problémom alebo ich včas identifikovať, čím sa znižuje riziko významného poškodenia. To si vyžaduje nasadenie najmodernejších monitorovacích a detekčných systémov.
Záver
Problém predčasného starnutia zadnej vrstvy je bežným problémom v odvetví solárnej energie a Nemecko nie je výnimkou. Problém je spôsobený poveternostnými podmienkami a nízkou kvalitou výroby, čo vedie k poklesu výkonu systému v relatívne krátkom čase. Hoci je komplikované presne zistiť poškodenie zadnej vrstvy, existuje niekoľko spôsobov, ako to dosiahnuť. Ak sa zistí včas, oprava alebo výmena zadných vrstiev je relatívne jednoduchý proces. Okrem toho implementácia proaktívnej údržby a pravidelnej kontroly môže zabrániť možnosti rozsiahleho poškodenia. Vedecká komunita môže pracovať na vývoji kvalitnejších zadných fólií, ktoré sú lepšie prispôsobené nestálym poveternostným podmienkam a vyšším požiadavkám na kvalitu solárnych zariadení.