Vokietija, žinoma dėl savo tvarios praktikos ir aplinkosaugos sąmoningumo, susidūrė su neatidėliotina saulės energijos pramonės problema. Problema susijusi su priešlaikiniu 10 GW saulės modulių, naudojamų įvairiose vietose, galinio sluoksnio senėjimu. Dėl to sumažėjo saulės baterijų efektyvumas ir sistemos veikimas. Tačiau yra problemos sprendimo būdų, kaip nagrinėjame šiame straipsnyje.
Užpakalinio senėjimo problema
Galinės plokštės yra izoliacinis sluoksnis, esantis saulės baterijos modulio gale. Pagrindinė jo funkcija yra apsaugoti vidinius plokštės sluoksnius nuo išorinių aplinkos veiksnių, tokių kaip UV spinduliuotė, aukšta temperatūra, vanduo ir neigiami jonai.
Galinio sluoksnio degradacija pripažįstama viena iš pagrindinių fotovoltinių plokščių gedimo priežasčių. Tai ypač didelė problema ankstyvo skilimo atveju, ženklinant prastos kokybės aliuminuotus poliesterio sluoksnius. Neigiamas priešlaikinio galinio sluoksnio degradacijos poveikis apima ne tik patį saulės skydelį, nes paveikiami visų tipų saulės elementai. Ši problema akivaizdi visose saulės energijos įrenginių skalėse, nuo mažų stogo sistemų iki komunalinių įrenginių.
Fonas
Užpakalinių sluoksnių degradacija jau kurį laiką kelia susirūpinimą visame pasaulyje; tendencija, kuri vėliau pasivijo Vokietiją. 2013 m. Fraunhoferio saulės energijos sistemų instituto tyrėjai pradėjo išsamų projektą, skirtą išanalizuoti 100 MW sumontuotų fotovoltinių plokščių galinio sluoksnio senėjimo paplitimą Vokietijoje. Nustatyta, kad pagrindinio sluoksnio pablogėjimas yra didelė problema, nes jis sudarė apie 80 % praneštų gedimų.
Be to, mokslininkai nustatė, kad galinio sluoksnio degradacijos laipsnis skiriasi priklausomai nuo įrengimo vietos, o labiausiai paveiktos plokštės, sumontuotos pakrantės ir Alpių vietovėse. Ši tendencija atitinka visame pasaulyje atliktus tyrimus ir pabrėžia bendrą užpakalinių sluoksnių degradacijos problemą.
Užpakalinių sluoksnių senėjimo priežastys
Įvairūs veiksniai gali sukelti galinio sluoksnio senėjimą, įskaitant oro sąlygas, gamybos klaidas, kokybę, remonto ir montavimo klaidas. Pagrindinė sluoksnių gedimo priežastis yra ultravioletinė spinduliuotė: taip yra dėl to, kad užpakaliniame sluoksnyje yra polimerų ir dažiklių, kurie nėra atsparūs UV spinduliams, todėl jie kaupia šilumą per dieną ir laikui bėgant tampa trapūs. Be to, aukšta temperatūra, vanduo ir neigiami jonai gali žymiai pagreitinti senėjimo procesą. Šie veiksniai veikia kartu taip, kad laikui bėgant užpakalinis sluoksnis praranda savo apsaugines savybes, todėl sulėtėja visa saulės sistema.
Galinio sluoksnio pažeidimo aptikimas
Atsižvelgiant į tai, kad pagrindinio sluoksnio blogėjimas labai paveikia saulės modulių veikimą, būtina atpažinti jo mastą ir stebėti tendencijas. Klausimai, į kuriuos turime atsižvelgti vertindami galinio sluoksnio žalą, yra žalos dydis, forma ir sunkumas. Iki šiol naudojami metodai tokiems pažeidimams aptikti apima vizualinį plokščių patikrinimą, nors šis procesas yra sudėtingas, daug laiko reikalaujantis ir neišvengiamai linkęs į žmogiškąsias klaidas.
Siekdami išspręsti šią problemą, mokslininkai pradėjo kurti neardomuosius metodus, kuriais siekiama tiksliau aptikti ir išmatuoti galinio lapo pažeidimus. Ultragarsiniai ir mašininio mokymosi metodai leidžia tiksliau aptikti žalą ir yra papildomi vizualiomis apžiūromis. Todėl šie metodai leidžia atlikti geresnę analizę per trumpesnį laikotarpį.
Sprendimai
Anksti aptikus galinio lapo pažeidimus galima greitai ištaisyti, neleidžiant jiems plisti ir skatinant ilgalaikį sistemos gyvybingumą. Yra trys pagrindiniai sprendimai, kaip pašalinti galinio sluoksnio pažeidimus.
Pirma, pažeistas galinio sluoksnio dalis galima taisyti tiesiai ant saulės baterijų, uždengiant problemines vietas, kad jos būtų apsaugotos nuo atmosferos poveikio arba naudojant kitus metodus, pavyzdžiui, lipnią juostą.
Antra, visiškai pakeisti galinę plokštę yra veiksmingas sprendimas, ypač jei saulės kolektoriams dar galioja garantinis laikotarpis.
Galiausiai, aktyvi priežiūra ir dažnas plokščių tikrinimas gali užkirsti kelią problemoms arba jas nustatyti anksti ir sumažinti didelės žalos riziką. Tam reikia įdiegti pažangiausias stebėjimo ir aptikimo sistemas.
Išvada
Priešlaikinio sluoksnio senėjimo problema yra dažna saulės energijos pramonės problema, ir Vokietija nėra išimtis. Problemą sukelia oro sąlygos ir prasta gamybos kokybė, dėl kurios per gana trumpą laikotarpį sistemos veikimas pablogėja. Nors sunku tiksliai aptikti galinio sluoksnio pažeidimus, yra keletas būdų tai pasiekti. Jei aptinkama anksti, galinių lakštų taisymas arba keitimas yra gana paprastas procesas. Be to, įgyvendinant aktyvią techninę priežiūrą ir reguliariai tikrinant galima išvengti didelės žalos. Mokslo bendruomenė gali stengtis sukurti geresnės kokybės užpakalines medžiagas, labiau pritaikytas nepastovioms oro sąlygoms ir aukštesniems saulės energijos įrenginių kokybės reikalavimams.