Utrata mocy w instalacji fotowoltaicznej – jakie są przyczyny?

Twoje moduły wyraźnie obniżyły produkcję energii elektrycznej? Sprawdź, czy uległy uszkodzeniu i czy doszło do tego za sprawą naturalnych zjawisk. Nie zwlekaj z kontrolą instalacji. Szybka reakcja pozwoli Ci ograniczyć ewentualne koszty wymiany modułów. Poznaj najczęstsze powody usterek modułów, które prowadzą do utraty mocy fotowoltaiki. 

‍

Dlaczego wydajność modułów fotowoltaicznych spada?

Utrata wydajności modułów fotowoltaicznych to kwestia, z którą należy się liczyć w trakcie użytkowania instalacji. Już wysoka temperatura otoczenia (35°C) sprawia, że ogniwa nagrzewają się do 60°C, przez co ich moc spada średnio o 14%, a napięcie o 15%. 

Sprawność modułów obniżają także takie zjawiska, jak:

• LID – degradacja wywołana światłem słonecznym,
• PID – degradacja wywołana indukowanym napięciem,
• hot spoty – miejsca o podwyższonej temperaturze, 
• zacienienie – zasłonięte ogniwa nie produkują energii elektrycznej.

Komponenty, które ulegają uszkodzeniom podczas eksploatacji modułów, to m.in.: 

• ogniwa,
• folia EVA, 
• szyba,
• rama instalacji,
• warstwa krzemowa w modułach.

Niedziałające elementy prowadzą do zmniejszenia produkcji energii w instalacji PV. W takim przypadku moduły należy jak najszybciej wymienić, a jeśli nie jest to możliwe, wprowadzić rozwiązania, które przywrócą produkcję.

LID – liniowy spadek mocy modułów fotowoltaicznych

Degradacja spowodowana światłem (ang. Light Induced Degradation) to naturalne zjawisko. Sprawia, że w trakcie eksploatacji moduły stopniowo zmniejszają swoją efektywność. Średni spadek ocenia się na 0,5% w skali roku, przy czym największa strata następuje w pierwszej dekadzie użytkowania (w pierwszym roku nawet 2-3%). Średnio więc sprawność modułów po 10 latach od montażu schodzi do ok. 90%. 

Dopiero kiedy sprawność modułów fotowoltaicznych obniży się o ponad 20%, można mówić o awarii systemu i braku wydajności. Większość modułów ma gwarancję sprawności po 25 latach (tyle wynosi ich średnia żywotność) na poziomie 80%.

PID – degradacja spowodowana indukowanym napięciem modułu

PID (ang. Potential Induced Degradation) to w miarę nowe zjawisko, które polega na upływie prądu do ziemi przez konstrukcję i ramę modułów.

Pojawia się w instalacjach szeregowych, a jej przyczyny to: 

• zwiększona wilgotność i temperatura modułów,
• delaminacja folii EVA, z której wydziela się kwas octowy powodujący korozję,
• folia EVA o zbyt małej rezystancji elektrycznej,
• atomy sodu obecne w szybie.

Moduły tracą moc, a ogniwa szybciej niszczeją – zwłaszcza te, które znajdują się bliżej ujemnego bieguna szeregu. 

Obecnie wielu producentów modułów PV oznacza je jako PID Free, gwarantując, że degradacja spowodowana indukowanym napięciem nie przekroczy 1%. Odporność na efekt PID musi potwierdzać również certyfikat zgodności z normą IEC 62804, który znajduje się w karcie katalogowej produktu. 

Hot spoty  

Hot spoty, czyli wypalone miejsca na modułach, nie produkują energii. Przepływa przez nie prąd wsteczny, który nagrzewa ogniwa, aż te stapiają się.

Przyczyny powstawania hot spotów:

• odbarwienie folii EVA – powstaje w przypadku niskiej jakości folii. Pojawiają się na niej ciemne plamy, które hamują absorpcję promieniowania.
• uszkodzenia mechaniczne – minimalne rysy nie zagrażają modułom, ale z czasem przekształcają się w tzw. ślimacze ścieżki, przez które nie płynie prąd. Powstają podczas produkcji modułów i ich transportu, przy montażu instalacji, wskutek niewłaściwej konserwacji i skrajnych warunków pogodowych (silnego wiatru, gradu, zalegającej grubej warstwy śniegu).
• zacienienie i zanieczyszczenie – np. liście i ptasie odchody również odpowiadają za nagrzewanie się modułu.

Hot spoty stanowią istotną przyczynę zmniejszenia produkcji energii. Powodują również zniszczenie folii izolacyjnej (backsheetu) na tylnej ścianie modułu. W skrajnych przypadkach mogą wywołać samozapłon, dlatego moduły ze śladami wypaleń należy od razu wymienić.

Zacienienie a produkcja prądu z fotowoltaiki

Jeśli w sąsiedztwie Twojej instalacji fotowoltaicznej powstał wysoki obiekt, którego cień pada na moduły, na pewno zauważysz obniżenie produkcji energii elektrycznej. Zacienione ogniwa nie produkują prądu, za to mocno się nagrzewają.

Problem sprawiają również gałęzie drzew, jeśli rozrosną się za bardzo. Z powodu zacienienia najbardziej cierpią moduły w układzie stringowym (szeregowym). Nawet jeśli tylko jeden z nich znajduje się w cieniu, to wszystkie dostosowują swoją moc do niego i obniżają produkcję. Rozwiązaniem są diody bocznikujące, które odłączają zacienione ogniwa i zapobiegają przegrzewaniu się ich.

W tym artykule znajdziesz odpowiedź na to, jak sobie poradzić z zacienionymi modułami: Czyszczenie modułów fotowoltaicznych – poradni

Utrata mocy fotowoltaiki – wiesz już, z czym się zmierzyć

Spadek wydajności modułów fotowoltaicznych może mieć różne przyczyny. Należą do nich naturalne zjawiska, takie jak LID i obniżenie produkcji z uwagi na wysoką temperaturę powietrza, którymi nie należy się przejmować. Baczną uwagę należy jednak zwrócić na PID, hot spoty i cień padający na moduły. 

Jeśli widzisz, że Twoja instalacja generuje za mało prądu i podejrzewasz uszkodzenie modułów, nie zwlekaj z kontrolą i naprawą systemu. Przeczytaj: Gdzie zgłosić problem z fotowoltaiką? i Gdzie zgłosić awarię fotowoltaiki?

‍