Výsledek je zajímavý hlavně proto, že neukazuje jednoduchý příběh o tom, jak rychle fotovoltaika stárne. Některé moduly zůstaly po desetiletích provozuschopné, jiné výrazně ztratily výkon. Rozdíl mezi nimi byl natolik velký, že průměrná hodnota sama o sobě popisuje skutečný stav jen částečně.
Panely přežily poušť i pobřežní klima
Výzkumníci z alžírského Centre de Développement des Energies Renouvelables analyzovali 64 monokrystalických modulů Arco Solar vyrobených na začátku 80. let. Každý panel měl původní jmenovitý výkon 43 W a obsahoval 36 křemíkových článků.
Moduly byly v polovině 80. let instalovány v Adraru na jihozápadě Alžírska, kde přibližně 20 let pracovaly v horkém a suchém pouštním klimatu. Později byly přemístěny do Alžíru. Tam dalších pět let fungovaly v hybridním systému kombinujícím solární a větrnou energii s bateriovým úložištěm. Po demontáži systému zůstaly ještě přibližně pět let venku, tentokrát bez běžného zatížení.
Výzkum proto nelze chápat jako čistý test třiceti let v jediné lokalitě. Panely prošly dvěma odlišnými prostředími a část času nebyly zapojeny do elektrického systému. Přesto jde o cenný pohled na stav historických modulů po dlouhé době vystavení slunci, vysokým teplotám, větru a písku.
Průměr zakrývá velké rozdíly mezi panely
Naměřený maximální výkon se pohyboval od 15,91 do 29,75 W. Nejslabší modul tak uchoval přibližně 37 % původního výkonu, zatímco nejlepší dosáhl zhruba 69 %. Průměr všech 64 kusů činil 22,77 W, tedy přibližně 53 % původní hodnoty.
Autoři odhadli celkovou míru degradace na přibližně 1 až 2 % ročně. Tento údaj je nutné interpretovat opatrně: nejde o přesné každoroční měření výkonu, ale o odhad založený na porovnání současného stavu s původním jmenovitým výkonem. Navíc panely nebyly vystaveny stejným podmínkám po celou dobu.
Rozptyl výsledků ukazuje, že životnost fotovoltaického modulu neurčuje pouze typ článků. Významnou roli hrají také zapouzdřovací materiály, těsnění, elektrické spoje a způsob, jakým panel stárne v konkrétním prostředí. Dva moduly ze stejné výrobní série proto mohou po desetiletích vykazovat výrazně odlišný výkon.
Problémem není jen pokles výkonu
Všechny testované panely vykazovaly zbarvení přípojnic a hnědnutí článků. U některých se objevily prasklé články nebo oddělené připojovací skříně. Změny barvy nejsou pouze estetickou vadou. Mohou souviset s degradací materiálů a zvýšenými elektrickými ztrátami.
Infračervené měření odhalilo horká místa nebo jiné tepelné anomálie přibližně u 46 % modulů. Horké místo vzniká například tehdy, když poškozený nebo zastíněný článek začne rozptylovat část elektrické energie jako teplo. Dlouhodobé lokální přehřívání může urychlit další poškození panelu a v některých případech představovat i požární riziko.
Ještě důležitější je výsledek zkoušky při působení vlhkosti. Suchou izolační zkouškou prošly všechny moduly, ale při testu úniku proudu za vlhka vyhovělo pouze 63 % z nich. Panel tedy může na první pohled stále vyrábět elektřinu, ale jeho elektrická bezpečnost se může zhoršit při dešti nebo kondenzaci.
Co studie říká o životnosti fotovoltaiky
Výzkumníci považují degradaci do 1 % ročně za přijatelnou, zatímco hodnoty nad touto hranicí označují za nadměrné. Současně ale upozorňují, že jejich zjištění nelze jednoduše přenést na všechny solární elektrárny. Rychlost stárnutí závisí na teplotě, intenzitě záření, prachu, větru, vlhkosti i konstrukci konkrétního modulu.
Výsledek také nelze přímo srovnávat s výkonovými zárukami moderních panelů. Ty se vztahují na jiné konstrukce, materiály a definované podmínky provozu. Staré moduly Arco Solar navíc pracovaly v mimořádně namáhavém prostředí. Studie přesto ukazuje, proč je při posuzování starších elektráren důležitá nejen hodnota vyrobené energie, ale také vizuální kontrola, měření izolačního stavu a termografická diagnostika.
Podobné dlouhodobé testy tak mohou pomoci při rozhodování, zda staré panely ještě provozovat, opravit, nebo vyměnit. U systémů s bateriemi je přitom třeba počítat s tím, že nižší a proměnlivý výkon panelů ovlivní i dobíjení úložiště. O roli baterií v nových fotovoltaických projektech jsme psali také v článku Solární energie s „pamětí“: Proč globální boom projektů Solar-Plus-Storage mění energetiku.
Hlavní poselství alžírského výzkumu je proto dvojí: fotovoltaické moduly mohou přežít desítky let a stále vyrábět, ale jejich zbytkový výkon se může kus od kusu výrazně lišit. A samotný fakt, že panel ještě dodává elektřinu, není důkazem, že je bezpečný nebo technicky v dobrém stavu.
Studie Testing and degradation assessment of mono-crystalline silicon PV modules after 30 years of operation in a desert climate vyšla v časopise Next Energy. Kontext k historickým modulům a výsledkům testu zveřejnil také PV Magazine.
