A degradação térmica dos painéis fotovoltaicos varia de 0,7% a 1,47% dependendo da região, com condições mais benignas em regiões mais frias e montanhosas, descobriu um estudo recente (foto: CC0 Public Domain)
Os telhados painéis solares são frequentemente vendidos através empréstimos de longo prazo ou esquemas de pagamentocom os proprietários contratando alguns anos. Mas por quanto tempo eles vão trabalhar os painéis, quanto com durável, se eles serão capazes de pagar e trazer algum lucro para seus proprietários?
A vida útil de um painel fotovoltaico depende de vários fatores, incluindo o clima, o tipo de módulo e o sistema de montagem utilizado, entre outros. Embora não exista uma “data final” específica para a vida útil de um painel solar, a perda de capacidade de produção ao longo do tempo muitas vezes obriga os proprietários a “aposentar” o equipamento.
Monitorizar a capacidade de produção é a melhor forma de tomar uma decisão informada sobre a desmontagem ou substituição dos painéis.
Degradação
A perda da capacidade de produção de painéis solares ao longo do tempo é conhecida como degradação. SOBREgeralmente atinge cerca de 0,5% para ano, de acordo com o Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA.
Os fabricantes costumam dar de 25 a 30 anos de vida útil para os painéis – esse é o tempo durante o qual ocorrerá a degradação, o que justifica a descontinuação do uso dos painéis e sua substituição por novos. O padrão da indústria para garantias de fabricação é de 25 anos para um módulo solar.
Assumindo uma taxa de degradação anual de referência de 0,5% ao ano, um painel com 20 anos deverá ser capaz de manter cerca de 90% da sua capacidade original.
A qualidade do painel pode ter alguma influência na taxa de degradação. Alguns modelos de algumas marcas apresentam degradação de cerca de 0,3% ao ano, enquanto alguns se deterioram a taxas de até 0,80%. Pode-se observar que aqueles que se degradam a uma taxa mais elevada terão uma capacidade bastante limitada após 20 anos de trabalho.
Uma parte significativa da degradação se deve a um fenômeno denominado “degradação potencialmente induzida” (PID). Este é um problema enfrentado por alguns, mas não por todos os painéis. O PID ocorre quando o potencial de tensão do painel e a corrente de fuga estimulam o movimento de íons no módulo entre o material semicondutor e outros elementos do módulo, como vidro, suporte ou moldura. Isto faz com que a potência de saída do módulo diminua, em alguns casos significativamente.
Alguns fabricantes constroem seus painéis com materiais que descrevem como “resistentes a PID” com vidro, encapsulamento e barreiras de difusão, respectivamente.
Todos os painéis também sofrem de outro problema – a degradação induzida pela luz (LID), onde os painéis perdem eficiência nas primeiras horas de exposição ao sol. O LID varia de painel para painel com base na qualidade dos wafers de silício cristalino, mas normalmente resulta em uma perda única de eficiência de 1-3%, disse o laboratório de testes da PVEL, PV Evolution Labs.
Influência do tempo
A influência das condições climáticas é o principal fator para a degradação do painel fotovoltaico. O calor é um fator chave no desempenho e na degradação do painel em tempo real. O calor ambiente afeta negativamente o desempenho e a eficiência dos componentes elétricos.
Ao consultar a ficha técnica do fabricante, normalmente é possível encontrar o coeficiente de temperatura do painel, o que demonstra a capacidade do painel de operar em temperaturas mais elevadas. O coeficiente dá uma ideia de quanta eficiência em tempo real é perdida para cada grau Celsius acima da temperatura padrão de 25 graus Celsius. Por exemplo, um coeficiente de temperatura de -0,353% significa que para cada grau Celsius acima de 25 graus, 0,353% da capacidade total de produção é perdida.
Além disso, a troca de calor faz com que o painel se degrade através de um processo denominado expansão térmica cíclica. Quando está quente, os materiais se expandem e, quando a temperatura cai, eles se contraem. Este movimento repetitivo constante causa lentamente a formação de microfissuras no painel ao longo do tempo, reduzindo o desempenho.
Em seu estudo anual Module Score Card, o laboratório PVEL analisou 36 projetos solares ativos na Índia e encontrou impactos significativos na degradação térmica. Os danos médios anuais atingiram 1,47%, mas os maciços localizados em regiões montanhosas mais frias deterioraram-se pela metade, ou seja, em 0,7%.
A instalação adequada pode ajudar a resolver problemas relacionados ao calor. Os painéis devem ser montados cerca de 30 centímetros acima do telhado para que o ar possa passar por baixo e resfriar o equipamento. Materiais leves podem ser usados na construção de painéis para limitar a absorção de calor. Componentes como inversores, cujo funcionamento é particularmente sensível ao calor, devem estar localizados em cantos com sombra.
O vento é outro fenômeno climático que pode causar alguns danos aos painéis solares. Ventos fortes podem fazer com que os painéis dobrem, o que é chamado de “carga mecânica dinâmica”. Também causa microfissuras nos painéis. Eles, por sua vez, reduzem a potência. Alguns sistemas de montagem são otimizados para áreas com ventos fortes, protegendo os painéis de fortes forças de elevação e limitando microfissuras. Normalmente, a ficha técnica do fabricante fornece informações sobre os ventos máximos que o painel pode suportar.
O mesmo se aplica à neve, que pode cobrir os painéis durante o inverno. A neve também pode causar tensões mecânicas dinâmicas danificando os painéis. A neve geralmente desliza pelos painéis porque eles são escorregadios e quentes, mas em alguns casos o proprietário do edifício pode decidir limpar a neve dos painéis. Isto deve ser feito com cuidado, pois arranhar a superfície de vidro do painel teria um impacto negativo na capacitância de saída.
A degradação é uma parte normal e inevitável da vida útil do painel. A instalação adequada, a remoção cuidadosa da neve e a limpeza cuidadosa do pó podem ajudar a reduzir os danos.
Padrões
Para garantir que um painel terá vida suficiente e desempenho conforme esperado, ele deve passar por testes de certificação padrão. Os painéis estão sujeitos a testes da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) que se aplicam a painéis mono e policristalinos.
EnergySage afirma que os painéis que atendem ao padrão IEC 61215 são testados para todas as características elétricas importantes. Eles são submetidos a testes de estresse mecânico – tanto de vento quanto de neve, bem como testes climáticos que verificam pontos fracos “quentes”, exposição a raios UV, umidade e congelamento, umidade e calor, impactos de granizo e e. exposição externa áspera.
A IEC 61215 também especifica os parâmetros de desempenho do painel sob condições de teste padrão, incluindo coeficiente de temperatura, tensão de circuito aberto e potência máxima de saída.
Também comum nas folhas de especificações é o selo do Underwriters Laboratories (UL). Esses laboratórios também realizam testes de acordo com os padrões. A UL realiza testes climáticos e de envelhecimento, bem como uma gama completa de testes de segurança.
Defeitos
Danos aos painéis solares são relativamente raros. De acordo com alguns estudos, é normal ter uma taxa média de defeitos de 5 painéis em 10.000 por ano.
As falhas no telhado fotovoltaico raramente são devidas a uma falha no painel solar. Na verdade, um estudo da kWh Analytics descobriu recentemente que 80% de todas as interrupções solares são o resultado de inversores defeituosos – os dispositivos que convertem a energia CC dos fotovoltaicos em energia CA utilizável.
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