¿Cuánto duran los paneles solares residenciales?

Fuente: https://www.pv-magazine.com/

Múltiples factores afectan la vida útil productiva de un panel solar residencial. En la primera parte de esta serie, analizamos los propios paneles solares.

Los científicos examinan los módulos en el sitio de pruebas de rendimiento del NREL en Golden, Colorado.

Imagen: Dennis Schroeder

Los paneles solares residenciales a menudo se venden mediante préstamos o arrendamientos a largo plazo, y los propietarios firman contratos de 20 años o más. Pero, ¿cuánto duran los paneles y qué tan resistentes son?

La vida útil del panel depende de varios factores, incluido el clima, el tipo de módulo y el sistema de estantería utilizado, entre otros. Si bien no existe una “fecha de finalización” específica para un panel per se, la pérdida de producción con el tiempo a menudo obliga a retirar equipos.

Al decidir si mantener su panel funcionando dentro de 20 a 30 años en el futuro o buscar una actualización en ese momento, monitorear los niveles de salida es la mejor manera de tomar una decisión informada.

Degradación

La pérdida de producción a lo largo del tiempo, llamada degradación, suele ser de alrededor del 0,5% cada año, según el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL).

Los fabricantes suelen considerar que entre 25 y 30 años es un punto en el que se ha producido suficiente degradación como para considerar el reemplazo de un panel. El estándar de la industria para las garantías de fabricación es de 25 años para un módulo solar, dijo NREL.

Dada la tasa de degradación anual de referencia del 0,5%, un panel de 20 años es capaz de producir aproximadamente el 90% de su capacidad original.

Tres posibles programas de degradación para un sistema de 6 kW en Massachusetts. Imagen: EnergySage Imagen: EnergySage

La calidad del panel puede tener algún impacto en las tasas de degradación. NREL informa que los fabricantes premium como Panasonic y LG tienen tasas de alrededor del 0,3% anual, mientras que algunas marcas se degradan a tasas de hasta el 0,80%. Después de 25 años, estos paneles premium aún podrían producir el 93% de su producción original, y el ejemplo de mayor degradación podría producir el 82,5%.

(Lea: “ Investigadores evalúan la degradación en sistemas fotovoltaicos de más de 15 años ”)

Se está agregando energía solar en la azotea de viviendas militares en Illinois. Imagen: Cazar comunidades militares

Una parte considerable de la degradación se atribuye a un fenómeno llamado degradación potencial inducida (PID), un problema que experimentan algunos paneles, pero no todos. El PID ocurre cuando el potencial de voltaje del panel y la corriente de fuga impulsan la movilidad de los iones dentro del módulo entre el material semiconductor y otros elementos del módulo, como el vidrio, el soporte o el marco. Esto hace que la capacidad de salida de energía del módulo disminuya, en algunos casos de manera significativa.

Algunos fabricantes construyen sus paneles con materiales resistentes a PID en sus barreras de vidrio, encapsulación y difusión.

Todos los paneles también sufren algo llamado degradación inducida por la luz (LID), en la que los paneles pierden eficiencia dentro de las primeras horas de exposición al sol. LID varía de un panel a otro según la calidad de las obleas de silicio cristalino, pero generalmente resulta en una pérdida única de eficiencia del 1 al 3%, dijo el laboratorio de pruebas PVEL, PV Evolution Labs.

Meteorización

La exposición a las condiciones climáticas es el principal factor de degradación del panel. El calor es un factor clave tanto en el rendimiento del panel en tiempo real como en la degradación con el tiempo. El calor ambiental afecta negativamente el rendimiento y la eficiencia de los componentes eléctricos, según NREL .

Al consultar la hoja de datos del fabricante, se puede encontrar el coeficiente de temperatura de un panel, lo que demostrará la capacidad del panel para funcionar en temperaturas más altas.

Solar en la azotea de un edificio propiedad de Zara Realty en Queens, Nueva York. Imagen: Premier Solar

El coeficiente explica cuánta eficiencia en tiempo real se pierde por cada grado Celsius que aumenta por encima de la temperatura estándar de 25 grados Celsius. Por ejemplo, un coeficiente de temperatura de -0,353% significa que por cada grado Celsius por encima de 25, se pierde el 0,353% de la capacidad de producción total.

El intercambio de calor impulsa la degradación del panel a través de un proceso llamado ciclo térmico. Cuando hace calor, los materiales se expanden y cuando la temperatura baja, se contraen. Este movimiento provoca lentamente que se formen microfisuras en el panel con el tiempo, lo que reduce la producción.

En su estudio anual Module Score Card , PVEL analizó 36 proyectos solares operativos en la India y encontró impactos significativos por la degradación del calor. La degradación anual promedio de los proyectos fue del 1,47%, pero los conjuntos ubicados en regiones montañosas más frías se degradaron a casi la mitad de esa tasa, un 0,7%.

Una instalación adecuada puede ayudar a solucionar los problemas relacionados con el calor. Los paneles deben instalarse unos cuantos centímetros por encima del techo, para que el aire convectivo pueda fluir por debajo y enfriar el equipo. Se pueden utilizar materiales de colores claros en la construcción de paneles para limitar la absorción de calor. Y los componentes como inversores y combinadores, cuyo rendimiento es especialmente sensible al calor, deberían ubicarse en zonas de sombra, sugiere CED Greentech .

El viento es otra condición climática que puede causar algún daño a los paneles solares. El viento fuerte puede provocar la flexión de los paneles, lo que se denomina carga mecánica dinámica. Esto también provoca microfisuras en los paneles, lo que reduce el rendimiento. Algunas soluciones de estanterías están optimizadas para áreas con mucho viento, protegiendo los paneles de fuertes fuerzas de elevación y limitando las microfisuras. Normalmente, la hoja de datos del fabricante proporcionará información sobre los vientos máximos que el panel puede soportar.

Solar en la azotea en Long Island, Nueva York

Lo mismo ocurre con la nieve, que puede cubrir los paneles durante tormentas más fuertes, limitando la producción. La nieve también puede provocar una carga mecánica dinámica, degradando los paneles. Por lo general, la nieve se deslizará de los paneles, ya que están resbaladizos y se calientan, pero en algunos casos el propietario puede decidir quitar la nieve de los paneles. Esto debe hacerse con cuidado, ya que rayar la superficie de vidrio del panel tendría un impacto negativo en la salida.

(Leer: “ Consejos para mantener funcionando el sistema solar de su tejado a largo plazo ”)

La degradación es una parte normal e inevitable de la vida de un panel. Una instalación adecuada, una limpieza cuidadosa de la nieve y una limpieza cuidadosa de los paneles  pueden ayudar con la producción, pero en última instancia, un panel solar es una tecnología sin partes móviles y que requiere muy poco mantenimiento.

Estándares

Para garantizar que un panel determinado tenga una vida útil prolongada y funcione según lo planeado, debe someterse a pruebas estándar para obtener la certificación. Los paneles están sujetos a las pruebas de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), que se aplican tanto a paneles monocristalinos como policristalinos.

EnergySage dijo que los paneles que cumplen con el estándar IEC 61215 se prueban para determinar sus características eléctricas, como corrientes de fuga húmedas y resistencia de aislamiento. Se someten a pruebas de carga mecánica para viento y nieve, y pruebas climáticas que verifican las debilidades de los puntos calientes, la exposición a los rayos UV, la humedad y el congelamiento, el calor húmedo, el impacto del granizo y otras exposiciones al aire libre.

Solar en la azotea en Massachusetts. Imagen: MiGeneraciónEnergía

IEC 61215 también determina las métricas de rendimiento de un panel en condiciones de prueba estándar, incluido el coeficiente de temperatura, el voltaje de circuito abierto y la potencia máxima de salida.

También se ve comúnmente en la hoja de especificaciones de un panel el sello de Underwriters Laboratories (UL), que también proporciona estándares y pruebas. UL realiza pruebas climáticas y de envejecimiento, así como toda la gama de pruebas de seguridad.

Fallos

Las fallas de los paneles solares ocurren a un ritmo bajo. NREL  realizó un estudio  de más de 50.000 sistemas instalados en los Estados Unidos y 4.500 en todo el mundo entre los años 2000 y 2015. El estudio encontró una tasa de falla promedio de 5 paneles de 10.000 anualmente.

Las fallas de los paneles han mejorado notablemente con el tiempo, ya que se descubrió que el sistema instalado entre 1980 y 2000 demostró una tasa de fallas que duplicaba la del grupo posterior a 2000.

(Lea: “ Top marcas de paneles solares en rendimiento, confiabilidad y calidad ”)

El tiempo de inactividad del sistema rara vez se atribuye a una falla del panel. De hecho, un estudio de kWh Analytics encontró que el 80% de todo el tiempo de inactividad de las plantas solares es el resultado de fallas en los inversores, el dispositivo que convierte la corriente CC del panel en CA utilizable. pv magazine analizará el rendimiento de los inversores en la próxima entrega de esta serie.