Tấm pin mặt trời dân dụng thường được bán kèm với các khoản vay hoặc hợp đồng cho thuê dài hạn, với chủ nhà ký hợp đồng 20 năm trở lên. Nhưng tấm pin tồn tại được bao lâu và chúng bền bỉ như thế nào?
Tuổi thọ của tấm pin phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm khí hậu, loại mô-đun và hệ thống giá đỡ được sử dụng, cùng nhiều yếu tố khác. Mặc dù không có "ngày kết thúc" cụ thể cho mỗi tấm pin, nhưng việc mất sản lượng theo thời gian thường buộc phải loại bỏ thiết bị.
Khi quyết định có nên tiếp tục sử dụng tấm pin trong 20-30 năm tới hay tìm cách nâng cấp vào thời điểm đó hay không, cách tốt nhất để đưa ra quyết định sáng suốt là theo dõi mức sản lượng.
Sự suy thoái
Theo Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia (NREL), tình trạng mất năng suất theo thời gian, được gọi là suy thoái, thường ở mức khoảng 0,5% mỗi năm.
Các nhà sản xuất thường coi 25 đến 30 năm là thời điểm đủ để xảy ra sự xuống cấp đến mức có thể cân nhắc thay thế tấm pin. Tiêu chuẩn của ngành đối với chế tạo bảo hành là 25 năm đối với một mô-đun năng lượng mặt trời, NREL cho biết.
Với tỷ lệ suy thoái hàng năm chuẩn là 0,5%, một tấm pin 20 năm tuổi có khả năng sản xuất khoảng 90% công suất ban đầu.
Chất lượng tấm pin có thể có một số tác động đến tỷ lệ xuống cấp. NREL báo cáo các nhà sản xuất cao cấp như Panasonic và LG có tỷ lệ xuống cấp khoảng 0,3% mỗi năm, trong khi một số thương hiệu xuống cấp ở mức cao tới 0,80%. Sau 25 năm, các tấm pin cao cấp này vẫn có thể sản xuất 93% sản lượng ban đầu của chúng và ví dụ về mức xuống cấp cao hơn có thể sản xuất 82,5%.
(Đọc: "Các nhà nghiên cứu đánh giá sự xuống cấp trong các hệ thống PV cũ hơn 15 năm“)
Một phần đáng kể của sự suy thoái được quy cho một hiện tượng gọi là suy thoái tiềm năng cảm ứng (PID), một vấn đề mà một số, nhưng không phải tất cả, các tấm pin gặp phải. PID xảy ra khi điện thế và dòng rò rỉ của tấm pin điều khiển tính di động của ion trong mô-đun giữa vật liệu bán dẫn và các thành phần khác của mô-đun, như kính, giá đỡ hoặc khung. Điều này khiến công suất đầu ra của mô-đun giảm, trong một số trường hợp là giảm đáng kể.
Một số nhà sản xuất chế tạo tấm pin của họ bằng vật liệu chống PID trong lớp kính, lớp bao bọc và lớp chắn khuếch tán.
Tất cả các tấm pin cũng bị một thứ gọi là suy thoái do ánh sáng (LID), trong đó các tấm pin mất hiệu suất trong những giờ đầu tiên tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. LID khác nhau giữa các tấm pin dựa trên chất lượng của các tấm silicon tinh thể, nhưng thường dẫn đến mất hiệu suất một lần, 1-3%, phòng thử nghiệm PVEL, PV Evolution Labs cho biết.
Phong hóa
Tiếp xúc với điều kiện thời tiết là động lực chính trong sự xuống cấp của tấm pin. Nhiệt là yếu tố chính trong cả hiệu suất tấm pin theo thời gian thực và sự xuống cấp theo thời gian. Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất và hiệu quả của các thành phần điện,theo NREL.
Bằng cách kiểm tra bảng dữ liệu của nhà sản xuất, bạn có thể tìm thấy hệ số nhiệt độ của tấm pin, cho thấy khả năng hoạt động của tấm pin ở nhiệt độ cao.
Hệ số này giải thích mức độ hiệu quả thời gian thực bị mất đi khi mỗi độ C tăng lên trên nhiệt độ chuẩn là 25 độ C. Ví dụ, hệ số nhiệt độ là -0,353% có nghĩa là cứ mỗi độ C tăng trên 25 độ C thì 0,353% tổng năng lực sản xuất bị mất.
Trao đổi nhiệt thúc đẩy sự xuống cấp của tấm pin thông qua một quá trình gọi là chu trình nhiệt. Khi trời ấm, vật liệu nở ra và khi nhiệt độ giảm, chúng co lại. Chuyển động này dần dần khiến các vết nứt nhỏ hình thành trong tấm pin theo thời gian, làm giảm sản lượng.
Trong hàng năm của nóNghiên cứu Thẻ điểm Mô-đun, PVEL đã phân tích 36 dự án năng lượng mặt trời đang hoạt động tại Ấn Độ và phát hiện ra những tác động đáng kể từ sự suy thoái nhiệt. Sự suy thoái trung bình hàng năm của các dự án đạt 1,47%, nhưng các mảng nằm ở vùng núi lạnh hơn bị suy thoái ở mức gần một nửa tốc độ đó, ở mức 0,7%.
Lắp đặt đúng cách có thể giúp giải quyết các vấn đề liên quan đến nhiệt. Các tấm pin nên được lắp đặt cao hơn mái nhà vài inch để không khí đối lưu có thể chảy bên dưới và làm mát thiết bị. Có thể sử dụng vật liệu màu sáng trong kết cấu tấm pin để hạn chế hấp thụ nhiệt. Và các thành phần như bộ biến tần và máy kết hợp, có hiệu suất đặc biệt nhạy cảm với nhiệt, nên được đặt ở những khu vực râm mát,đề xuất CED Greentech.
Gió là một điều kiện thời tiết khác có thể gây ra một số tác hại cho các tấm pin mặt trời. Gió mạnh có thể khiến các tấm pin bị uốn cong, được gọi là tải trọng cơ học động. Điều này cũng gây ra các vết nứt nhỏ trên các tấm pin, làm giảm sản lượng. Một số giải pháp giá đỡ được tối ưu hóa cho các khu vực có gió mạnh, bảo vệ các tấm pin khỏi lực nâng mạnh và hạn chế các vết nứt nhỏ. Thông thường, bảng dữ liệu của nhà sản xuất sẽ cung cấp thông tin về sức gió tối đa mà tấm pin có thể chịu được.
Tương tự như vậy đối với tuyết, có thể phủ kín các tấm pin trong những cơn bão lớn hơn, hạn chế sản lượng. Tuyết cũng có thể gây ra tải trọng cơ học động, làm hỏng các tấm pin. Thông thường, tuyết sẽ trượt khỏi các tấm pin vì chúng trơn và nóng, nhưng trong một số trường hợp, chủ nhà có thể quyết định dọn tuyết khỏi các tấm pin. Việc này phải được thực hiện cẩn thận vì làm xước bề mặt kính của tấm pin sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến sản lượng.
(Đọc: "Mẹo để duy trì hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà của bạn hoạt động lâu dài“)
Sự xuống cấp là một phần bình thường, không thể tránh khỏi trong vòng đời của tấm pin. Việc lắp đặt đúng cách, dọn tuyết cẩn thận và vệ sinh tấm pin cẩn thận có thể giúp tăng sản lượng, nhưng xét cho cùng, tấm pin mặt trời là công nghệ không có bộ phận chuyển động, đòi hỏi rất ít bảo trì.
Tiêu chuẩn
Để đảm bảo một tấm pin có thể tồn tại lâu dài và hoạt động theo đúng kế hoạch, tấm pin đó phải trải qua thử nghiệm tiêu chuẩn để được chứng nhận. Các tấm pin phải tuân theo thử nghiệm của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC), áp dụng cho cả tấm pin đơn tinh thể và đa tinh thể.
EnergySage cho biếtCác tấm pin đạt tiêu chuẩn IEC 61215 được thử nghiệm các đặc tính điện như dòng rò rỉ ướt và khả năng cách điện. Chúng trải qua thử nghiệm tải cơ học đối với cả gió và tuyết, và các thử nghiệm khí hậu để kiểm tra điểm yếu đối với các điểm nóng, tiếp xúc với tia cực tím, độ ẩm đóng băng, nhiệt độ ẩm ướt, tác động của mưa đá và các tiếp xúc ngoài trời khác.
IEC 61215 cũng xác định các số liệu hiệu suất của tấm pin ở điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn, bao gồm hệ số nhiệt độ, điện áp mạch hở và công suất đầu ra tối đa.
Ngoài ra, trên bảng thông số kỹ thuật của tấm pin còn có con dấu của Underwriters Laboratories (UL), nơi cũng cung cấp các tiêu chuẩn và thử nghiệm. UL tiến hành các thử nghiệm về khí hậu và lão hóa, cũng như toàn bộ các thử nghiệm về an toàn.
Thất bại
Tỷ lệ hỏng hóc của tấm pin mặt trời thấp. NRELđã tiến hành một nghiên cứutrong số hơn 50.000 hệ thống được lắp đặt tại Hoa Kỳ và 4.500 hệ thống trên toàn cầu trong giai đoạn từ năm 2000 đến năm 2015. Nghiên cứu phát hiện ra tỷ lệ hỏng hóc trung bình là 5 tấm pin trên 10.000 tấm pin mỗi năm.
Tỷ lệ hỏng hóc của tấm pin đã được cải thiện đáng kể theo thời gian vì người ta thấy rằng các hệ thống được lắp đặt trong giai đoạn 1980 - 2000 có tỷ lệ hỏng hóc gấp đôi so với nhóm sau năm 2000.
(Đọc: "Các thương hiệu tấm pin mặt trời hàng đầu về hiệu suất, độ tin cậy và chất lượng“)
Thời gian ngừng hoạt động của hệ thống hiếm khi được quy cho lỗi tấm pin. Trên thực tế, một nghiên cứu của kWh Analytics phát hiện ra rằng 80% thời gian ngừng hoạt động của nhà máy điện mặt trời là do lỗi bộ biến tần, thiết bị chuyển đổi dòng điện DC của tấm pin thành dòng điện xoay chiều có thể sử dụng được. Tạp chí pv sẽ phân tích hiệu suất của bộ biến tần trong phần tiếp theo của loạt bài này.
Thời gian đăng: 19-06-2024