Quanto tempo duram os painéis solares residenciais?

Os painéis solares residenciais são frequentemente vendidos com empréstimos ou arrendamentos de longo prazo, com os proprietários celebrando contratos de 20 anos ou mais. Mas quanto tempo duram os painéis e qual a sua resiliência?

A vida útil do painel depende de vários fatores, incluindo clima, tipo de módulo e sistema de estantes utilizado, entre outros. Embora não exista uma “data final” específica para um painel em si, a perda de produção ao longo do tempo muitas vezes força a descontinuação do equipamento.

Ao decidir entre manter seu painel funcionando por 20 a 30 anos no futuro ou procurar uma atualização nesse momento, monitorar os níveis de produção é a melhor maneira de tomar uma decisão informada.

Degradação

A perda de produção ao longo do tempo, chamada degradação, normalmente chega a cerca de 0,5% a cada ano, de acordo com o Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL).

Os fabricantes normalmente consideram 25 a 30 anos como um ponto em que ocorreu degradação suficiente e pode ser hora de considerar a substituição de um painel. O padrão da indústria para garantias de fabricação é de 25 anos para um módulo solar, disse o NREL.

Dada a taxa de degradação anual de referência de 0,5%, um painel com 20 anos é capaz de produzir cerca de 90% da sua capacidade original.

A qualidade do painel pode ter algum impacto nas taxas de degradação. O NREL relata que fabricantes premium como Panasonic e LG têm taxas de cerca de 0,3% ao ano, enquanto algumas marcas degradam a taxas de até 0,80%. Após 25 anos, estes painéis premium ainda poderiam produzir 93% da sua produção original, e o exemplo de maior degradação poderia produzir 82,5%.

(Ler: "Pesquisadores avaliam degradação em sistemas fotovoltaicos com mais de 15 anos“)

Uma parcela considerável da degradação é atribuída a um fenômeno denominado degradação potencial induzida (PID), um problema enfrentado por alguns, mas não todos, painéis. O PID ocorre quando o potencial de tensão do painel e a corrente de fuga impulsionam a mobilidade iônica dentro do módulo entre o material semicondutor e outros elementos do módulo, como vidro, montagem ou moldura. Isto faz com que a capacidade de saída de energia do módulo diminua, em alguns casos significativamente.

Alguns fabricantes constroem seus painéis com materiais resistentes a PID em suas barreiras de vidro, encapsulamento e difusão.

Todos os painéis também sofrem algo chamado degradação induzida pela luz (LID), em que os painéis perdem eficiência nas primeiras horas após serem expostos ao sol. O LID varia de painel para painel com base na qualidade dos wafers de silício cristalino, mas geralmente resulta em uma perda única de eficiência de 1-3%, disse o laboratório de testes PVEL, PV Evolution Labs.

Intemperismo

A exposição às condições climáticas é o principal fator na degradação do painel. O calor é um fator chave no desempenho do painel em tempo real e na degradação ao longo do tempo. O calor ambiente afeta negativamente o desempenho e a eficiência dos componentes elétricos,de acordo com o NREL.

Ao verificar a ficha técnica do fabricante, é possível encontrar um coeficiente de temperatura do painel, que demonstrará a capacidade do painel de funcionar em temperaturas mais elevadas.

O coeficiente explica quanta eficiência em tempo real é perdida por cada grau Celsius aumentado 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, perde-se 0,353% da capacidade total de produção.

A troca de calor leva à degradação do painel por meio de um processo chamado ciclo térmico. Quando está quente, os materiais se expandem e, quando a temperatura cai, eles se contraem. Esse movimento lentamente causa a formação de microfissuras no painel ao longo do tempo, diminuindo a produção.

Em seu anualEstudo do Cartão de Pontuação do Módulo, a PVEL analisou 36 projetos solares operacionais na Índia e encontrou impactos significativos da degradação do calor. A degradação média anual dos projetos atingiu 1,47%, mas as matrizes localizadas em regiões montanhosas mais frias degradaram-se a quase metade dessa taxa, a 0,7%.

A instalação adequada pode ajudar a lidar com problemas relacionados ao calor. Os painéis devem ser instalados alguns centímetros acima do telhado, para que o ar convectivo possa fluir por baixo e resfriar o equipamento. Materiais de cores claras podem ser usados ​​na construção de painéis para limitar a absorção de calor. E componentes como inversores e combinadores, cujo desempenho é particularmente sensível ao calor, devem estar localizados em áreas sombreadas,sugeriu CED Greentech.

O vento é outra condição climática que pode causar alguns danos aos painéis solares. O vento forte pode causar flexão dos painéis, chamada carga mecânica dinâmica. Isso também causa microfissuras nos painéis, diminuindo a produção. Algumas soluções de estantes são otimizadas para áreas com ventos fortes, protegendo os painéis de fortes forças de elevação e limitando microfissuras. Normalmente, a folha de dados do fabricante fornecerá informações sobre os ventos máximos que o painel é capaz de suportar.

O mesmo vale para a neve, que pode cobrir os painéis durante tempestades mais fortes, limitando a produção. A neve também pode causar uma carga mecânica dinâmica, degradando os painéis. Normalmente, a neve escorrega dos painéis, pois eles são escorregadios e quentes, mas em alguns casos o proprietário pode decidir limpar a neve dos painéis. Isto deve ser feito com cuidado, pois riscar a superfície de vidro do painel teria um impacto negativo na produção.

(Ler: "Dicas para manter o sistema solar do seu telhado funcionando a longo prazo“)

A degradação é uma parte normal e inevitável da vida de um painel. A instalação adequada, a remoção cuidadosa da neve e a limpeza cuidadosa do painel podem ajudar na produção, mas, em última análise, um painel solar é uma tecnologia sem peças móveis, exigindo muito pouca manutenção.

Padrões

Para garantir que um determinado painel tenha uma vida longa e opere conforme planejado, ele deve passar por testes de padrões para certificação. Os painéis estão sujeitos aos testes da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC), que se aplicam a painéis mono e policristalinos.

EnergySage disseos painéis que atendem ao padrão IEC 61215 são testados quanto a características elétricas, como correntes de fuga úmidas e resistência de isolamento. Eles passam por um teste de carga mecânica para vento e neve, e testes climáticos que verificam pontos fracos, exposição a raios UV, congelamento de umidade, calor úmido, impacto de granizo e outras exposições externas.

A IEC 61215 também determina as métricas de desempenho de um painel em condições de teste padrão, incluindo coeficiente de temperatura, tensão de circuito aberto e potência máxima de saída.

Também comumente visto em uma folha de especificações do painel está o selo do Underwriters Laboratories (UL), que também fornece padrões e testes. A UL realiza testes climáticos e de envelhecimento, bem como uma gama completa de testes de segurança.

Falhas

A falha do painel solar ocorre em uma taxa baixa. NRELconduziu um estudode mais de 50.000 sistemas instalados nos Estados Unidos e 4.500 globalmente entre os anos de 2000 e 2015. O estudo encontrou uma taxa média de falha de 5 painéis em 10.000 anualmente.

As falhas dos painéis melhoraram acentuadamente ao longo do tempo, uma vez que se descobriu que os sistemas instalados entre 1980 e 2000 demonstraram uma taxa de falhas duas vezes superior à do grupo pós-2000.

(Ler: "Principais marcas de painéis solares em desempenho, confiabilidade e qualidade“)

O tempo de inatividade do sistema raramente é atribuído à falha do painel. Na verdade, um estudo da kWh Analytics descobriu que 80% de todo o tempo de inatividade de usinas solares é resultado de falhas nos inversores, o dispositivo que converte a corrente CC do painel em CA utilizável. A revista pv analisará o desempenho do inversor na próxima edição desta série.