Panele fotowoltaiczne, które wytrzymają zjawisko „climate whiplash”

Jak sugerują różne dowody, wraz z ocieplaniem się klimatu będziemy doświadczać coraz większej niestabilności pogodowej. Badacze określili to zjawisko mianem (ang. Climate Whiplash) i uważają, że jego przyczyną jest prawdopodobnie ocieplenie pokrywy lodowcowej i zmiana klimatu.1 <a href="https://e360.yale.edu/features/climate-whiplash-wild-swings-in-extreme-weather-are-on-the-rise" target="_blank">https://e360.yale.edu/features/climate-whiplash-wild-swings-in-extreme-weather-are-on-the-rise</a>  W skrajnych przypadkach może to oznaczać wahania między temperaturą ujemną i dodatnią, z czym wiąże się konieczność używania bardziej niezawodnych paneli fotowoltaicznych. Nie wszystkie platformy fotowoltaiczne radzą sobie tak samo dobrze z nagłymi wahaniami temperatury i wilgotności. Słabo działający system ograniczy zrównoważony rozwój i zwrot z inwestycji.

Na przestrzeni 35 lat, po wyprodukowaniu przeszło 30 mln paneli, wiodące w branży inwestycje w badania i rozwój SunPower2 W oparciu o inwestycje kumulatywne z lat 2007-2018. Osborne. ” „R&D spending analysis of 21 PV manufacturers.” PVTech.com 2019. przystosowały naszą technologię fotowoltaiczną do pracy w trudnych warunkach. Nasze flagowe panele Maxeon utrzymują moc 2-3x lepiej niż panele konwencjonalne3 Jordan, i in. „Robust PV Degradation Methodology and Application”. PVSC 2018. i są objęte najlepszą gwarancją w branży.4 Na podstawie przeglądu gwarancji na stronach internetowych producentów ze stycznia 2019 r. dla 20 największych producentów na IHS 2018.  Panele Maxeon cechują się również niskim współczynnikiem zwrotów na podstawie gwarancji, tj. 0,005%, co potwierdzają dane dotyczące 15 mln paneli.5 „A Comparative Study: SunPower DC Solar Module Warranty Claim Rate vs. Conventional Panels.” SunPower Corporation. 2019.

To pracownicy SunPower dokonują ostatnich szlifów na naszych flagowych panelach Maxeon.

Projektowane z myślą o niezawodności

Gdy temperatury wahają się od bardzo niskich do bardzo wysokich, metalowe ogniwa i wstęgi w panelach fotowoltaicznych ulegają kurczeniu się i rozszerzaniu z różną prędkością. Z czasem może to skutkować awarią ogniwa pozbawionego solidnej podstawy metalowej. Opatentowana podstawa miedziana ogniwa SunPower Maxeon pozwala panelom wyginać się pod dużym obciążeniem w sytuacjach, gdy inne ulegają złamaniu.

Efekt ten zostaje spotęgowany, jeśli do wnętrza panelu dostaną się deszcz, śnieg lub wilgotne powietrze nadmorskie przy temperaturach powyżej zera. Woda ta może następnie zamarznąć w okresie niższej temperatury. Powstały lód rozszerzy się, mogąc uszkodzić sąsiadujące powierzchnie.

Można tu dostrzec analogię podobnego zjawiska zamarzania i odmarzania jezdni. Przy temperaturach dodatnich wilgoć przedostaje się do najmniejszych szczelin w asfalcie. Następnie, gdy temperatura spadnie, woda zaczyna zamarzać i rozszerzać się w pękniętym asfalcie, powiększając szczeliny. Zamarznięta woda ma o 10% większą objętość i może wywierać nacisk powyżej 30 tys. psi. Mówiąc krótko, niezależnie od tego, czy chodzi o drogi czy panele, nie ma sposobu, który powstrzyma zamarzniętą wodę przed uszkodzeniem konstrukcji od wewnątrz. Później, gdy wyższa temperatura stopi pokrywę lodową, cykl uszkodzeń rozpoczyna się od nowa.

Ten sam mechanizm, który niszczy drogi zimą, powoduje utratę mocy niskiej jakości paneli fotowoltaicznych.

Oprócz ochrony przed uszkodzeniem pokryta cyną podstawa miedziana ogniwa Maxeon chroni przed korozją, która może wywoływać degradację i awarię paneli konwencjonalnych.

SunPower zaprojektowała swoje panele bez użycia uszczelniaczy EVA (octan etylenowinylu), tj. składnika występującego w przeszło 90% paneli fotowoltaicznych.6 International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV) – marzec 2019 roku.  Jak wykazały badania, moduły zawierające octan etylenowinylu (EVA) są narażone na obciążenia fizyczne przy niskich temperaturach7 Effect of Encapsulation Modulus on the Response of PV Modules to Mechanical Stress, Rafal Mickiewicz i in., Fraunhofer Center for Sustainable Energy Systems. , ponieważ uszczelniacze EVA ulegają usztywnieniu, przenosząc obciążenie na ogniwa pod spodem. Kruche uszczelniacze z łamliwymi ogniwami prędzej ulegną pęknięciu niż wytrzymała konstrukcja Maxeon, która może się wyginać i nadal przewodzić prąd elektryczny, nawet jeśli doszłoby do pęknięcia. Jest to poważne ryzyko, jak pokazuje powyższe nagranie wideo.

Testujemy panele na wszelkie sposoby

Poddajemy panele Maxeon wyjątkowo trudnej próbie o nazwie „Humidity Freeze”, tj. cyklu zamarzania i odmarzania. Próba ta obejmuje wahania temperatury w zakresie od -40 do +85°C, podczas pięciu cyklów na dzień, przy dużej wilgotności względnej (85%) na końcowym etapie cyklu. 

Pracownicy techniczny SunPower umieszczają panel Maxeon w komorze testowej laboratorium.

Wynik próby pokazuje, że obciążenie to nie ma prawie żadnego wpływu na panele SunPower, nawet po 380 cyklach (38 razy więcej niż wymaga certyfikacja). Natomiast panele konwencjonalne wykazują utratę mocy już po 10-20 cyklach.

Skrajne wahania temperatur mogą być nową normą. Firma SunPower w sposób niezachwiany kontynuuje misję zmiany tego, jak zasilany jest świat. Podobnie jak nasi klienci, którzy opierają się zmianie klimatu, nasze panele potrafią stawić czoła trudnym warunkom. Razem możemy uczynić wielkie postępy w walce z ocieplaniem się planety.