Zonnepanelen voor woningen worden vaak verkocht met langlopende leningen of leasecontracten, waarbij huiseigenaren contracten van 20 jaar of langer aangaan. Maar hoe lang gaan panelen mee en hoe robuust zijn ze?
De levensduur van een paneel hangt af van verschillende factoren, waaronder het klimaat, het type module en het gebruikte stellingsysteem. Hoewel er geen specifieke "einddatum" voor een paneel bestaat, leidt productieverlies na verloop van tijd vaak tot uitfasering van apparatuur.
Bij de beslissing of u uw panelen de komende 20 tot 30 jaar nog steeds wilt laten werken of dat u ze op dat moment wilt upgraden, is het monitoren van de productieniveaus de beste manier om een weloverwogen beslissing te nemen.
Degradatie
Volgens het National Renewable Energy Laboratory (NREL) bedraagt het verlies aan opbrengst in de loop van de tijd, ook wel degradatie genoemd, doorgaans ongeveer 0,5% per jaar.
Fabrikanten beschouwen doorgaans 25 tot 30 jaar als een moment waarop er voldoende degradatie is opgetreden en het tijd kan zijn om een paneel te vervangen. De industriestandaard voor fabrieksgarantie is 25 jaar op een zonnepaneel, aldus NREL.
Uitgaande van een jaarlijkse degradatie van 0,5%, kan een 20 jaar oud paneel nog ongeveer 90% van zijn oorspronkelijke capaciteit produceren.
De kwaliteit van de panelen kan van invloed zijn op de degradatie. NREL meldt dat premium fabrikanten zoals Panasonic en LG een degradatiepercentage van ongeveer 0,3% per jaar hebben, terwijl sommige merken zelfs een degradatiepercentage van 0,80% hebben. Na 25 jaar kunnen deze premium panelen nog steeds 93% van hun oorspronkelijke output produceren, en het voorbeeld met de hoogste degradatie zelfs 82,5%.
(Lezen: "Onderzoekers beoordelen degradatie in PV-systemen ouder dan 15 jaar“)
Een aanzienlijk deel van de degradatie wordt toegeschreven aan een fenomeen dat potentiaalgeïnduceerde degradatie (PID) wordt genoemd. Dit probleem doet zich voor bij sommige, maar niet alle, panelen. PID treedt op wanneer het spanningspotentiaal en de lekstroom van het paneel de ionenmobiliteit binnen de module tussen het halfgeleidermateriaal en andere elementen van de module, zoals het glas, de houder of het frame, aansturen. Dit zorgt ervoor dat het uitgangsvermogen van de module afneemt, in sommige gevallen aanzienlijk.
Sommige fabrikanten bouwen hun panelen met PID-bestendige materialen in hun glas, inkapseling en diffusiebarrières.
Alle panelen hebben ook last van lichtgeïnduceerde degradatie (LID), waarbij panelen binnen de eerste uren na blootstelling aan zonlicht hun efficiëntie verliezen. LID varieert per paneel, afhankelijk van de kwaliteit van de kristallijne siliciumwafers, maar resulteert meestal in een eenmalig rendementsverlies van 1-3%, aldus testlaboratorium PVEL, PV Evolution Labs.
Verwering
Blootstelling aan weersomstandigheden is de belangrijkste oorzaak van degradatie van panelen. Hitte is een belangrijke factor in zowel de realtime prestaties van panelen als degradatie in de loop van de tijd. Omgevingswarmte heeft een negatieve invloed op de prestaties en efficiëntie van elektrische componenten.volgens NREL.
Door het gegevensblad van de fabrikant te raadplegen, kunt u de temperatuurcoëfficiënt van een paneel vinden. Hieruit blijkt dat het paneel bestand is tegen hogere temperaturen.
De coëfficiënt geeft aan hoeveel realtime efficiëntie verloren gaat met elke graad Celsius boven de standaardtemperatuur van 25 graden Celsius. Een temperatuurcoëfficiënt van -0,353% betekent bijvoorbeeld dat voor elke graad Celsius boven de 25 graden Celsius 0,353% van de totale productiecapaciteit verloren gaat.
Warmtewisseling zorgt voor degradatie van het paneel via een proces dat thermische cycli wordt genoemd. Wanneer het warm is, zetten materialen uit en wanneer de temperatuur daalt, krimpen ze. Deze beweging zorgt er langzaam voor dat er microscheurtjes in het paneel ontstaan, waardoor de energie-opbrengst afneemt.
In zijn jaarlijkseModule Score Card-studiePVEL analyseerde 36 operationele zonne-energieprojecten in India en ontdekte aanzienlijke gevolgen van warmtedegradatie. De gemiddelde jaarlijkse degradatie van de projecten bedroeg 1,47%, maar de degradatie van zonnepanelen in koudere, bergachtige gebieden bedroeg bijna de helft daarvan, namelijk 0,7%.
Een correcte installatie kan helpen bij het oplossen van warmtegerelateerde problemen. Panelen moeten enkele centimeters boven het dak worden geïnstalleerd, zodat convectieve lucht eronder kan stromen en de apparatuur kan koelen. Lichtgekleurde materialen kunnen worden gebruikt bij de constructie van panelen om warmteabsorptie te beperken. Componenten zoals omvormers en combiners, die bijzonder gevoelig zijn voor warmte, moeten in de schaduw worden geplaatst.voorgestelde CED Greentech.
Wind is een andere weersomstandigheid die zonnepanelen kan beschadigen. Sterke wind kan ervoor zorgen dat de panelen gaan buigen, wat dynamische mechanische belasting wordt genoemd. Dit veroorzaakt ook microscheuren in de panelen, waardoor de opbrengst afneemt. Sommige stellingsystemen zijn geoptimaliseerd voor gebieden met veel wind, waardoor de panelen worden beschermd tegen sterke opwaartse krachten en microscheurvorming wordt beperkt. De datasheet van de fabrikant geeft doorgaans informatie over de maximale windsnelheden die het paneel kan weerstaan.
Hetzelfde geldt voor sneeuw, die panelen kan bedekken tijdens zwaardere stormen, waardoor de opbrengst wordt beperkt. Sneeuw kan ook een dynamische mechanische belasting veroorzaken, waardoor de panelen worden aangetast. Sneeuw glijdt meestal van de panelen af, omdat ze glad zijn en warm worden, maar in sommige gevallen kan een huiseigenaar besluiten de sneeuw van de panelen te verwijderen. Dit moet voorzichtig gebeuren, aangezien krassen op het glasoppervlak van het paneel een negatieve invloed hebben op de opbrengst.
(Lezen: "Tips om uw zonnesysteem op het dak op de lange termijn goed te laten functioneren“)
Degradatie is een normaal en onvermijdelijk onderdeel van de levensduur van een paneel. Een goede installatie, zorgvuldig sneeuwruimen en zorgvuldig reinigen van het paneel kunnen de opbrengst verhogen, maar uiteindelijk is een zonnepaneel een technologie zonder bewegende onderdelen die zeer weinig onderhoud vereist.
Normen
Om te garanderen dat een bepaald paneel een lange levensduur heeft en volgens plan functioneert, moet het gestandaardiseerde tests ondergaan voor certificering. Panelen worden getest door de International Electrotechnical Commission (IEC), die zowel mono- als polykristallijne panelen omvat.
EnergySage zeiPanelen die voldoen aan de IEC 61215-norm worden getest op elektrische eigenschappen zoals natte lekstromen en isolatieweerstand. Ze ondergaan een mechanische belastingstest voor zowel wind als sneeuw, en klimaattesten die controleren op zwakke plekken door blootstelling aan hete plekken, uv-straling, vocht, vorst, vochtige hitte, hagel en andere vormen van blootstelling aan de buitenlucht.
IEC 61215 bepaalt ook de prestatiegegevens van een paneel bij standaard testomstandigheden, waaronder temperatuurcoëfficiënt, open circuitspanning en maximaal uitgangsvermogen.
Ook vaak te zien op een specificatieblad van een paneel is het keurmerk van Underwriters Laboratories (UL), dat ook normen en tests opstelt. UL voert klimaat- en verouderingstesten uit, evenals alle veiligheidstests.
Mislukkingen
Het falen van zonnepanelen komt niet vaak voor. NRELeen onderzoek uitgevoerdvan meer dan 50.000 systemen die tussen 2000 en 2015 in de Verenigde Staten en 4.500 wereldwijd zijn geïnstalleerd. Uit het onderzoek bleek dat jaarlijks gemiddeld 5 van de 10.000 panelen defect raken.
De uitvalpercentages van panelen zijn in de loop van de tijd sterk verbeterd. Er is namelijk vastgesteld dat systemen die tussen 1980 en 2000 zijn geïnstalleerd, een twee keer zo hoog uitvalpercentage hebben als systemen die na 2000 zijn geïnstalleerd.
(Lezen: "Topmerken zonnepanelen qua prestaties, betrouwbaarheid en kwaliteit“)
Systeemuitval wordt zelden toegeschreven aan een defect paneel. Sterker nog, een onderzoek van kWh Analytics heeft aangetoond dat 80% van alle uitval van zonne-energiecentrales te wijten is aan defecte omvormers, het apparaat dat de gelijkstroom van het paneel omzet in bruikbare wisselstroom. PV Magazine analyseert de prestaties van omvormers in de volgende aflevering van deze serie.
Plaatsingstijd: 19 juni 2024