Ghid bazat pe studii academice, pentru cei care iau în calcul un sistem fotovoltaic.
Panourile fotovoltaice sunt tot mai prezente pe acoperișurile caselor și ale clădirilor comerciale, dar decizia de a investi într-un astfel de sistem merită luată pe baza datelor, nu a promisiunilor. În acest articol am adunat cinci aspecte esențiale despre panourile fotovoltaice, fiecare sprijinit pe lucrări științifice publicate în reviste academice și rapoarte de cercetare. Referințele complete se găsesc la finalul articolului, în secțiunea Bibliografie.
Pe scurt, cele 5 lucruri importante:
- Panourile se degradează lent, dar se degradează.
- Temperatura influențează performanța electrică.
- Murdăria de pe suprafață reduce producția.
- Panourile recuperează energia consumată la fabricare, iar tehnologia contează.
- Reciclarea la finalul vieții este o temă importantă.
1. Panourile fotovoltaice se degradează lent în timp
Un panou fotovoltaic nu produce aceeași putere pe toată durata de funcționare. Performanța scade treptat, iar acest fenomen se numește degradare. Contează pentru că randamentul investiției depinde direct de cât din puterea inițială mai rămâne după ani de funcționare.
Cea mai citată sinteză pe această temă este cea a lui Jordan și Kurtz, publicată în Progress in Photovoltaics. Autorii au strâns aproape 2.000 de rate de degradare, măsurate pe module individuale sau pe sisteme întregi, raportate în literatura de specialitate din ultimii 40 de ani de teste în teren. Valoarea mediană rezultată este de 0,5% pe an (Jordan & Kurtz, 2013). Ca simplă ilustrare aritmetică (nu o concluzie a studiului), o rată liniară de 0,5% pe an înseamnă o pierdere cumulată de circa 12,5% după 25 de ani.
Autorii subliniază și că rata de degradare diferă de la un caz la altul, iar acuratețea determinării ei influențează direct estimările financiare ale unui sistem. O imagine mai amplă a mecanismelor de degradare și defectare a modulelor găsiți în sinteza lui Aghaei și colab. din Renewable and Sustainable Energy Reviews (Aghaei et al., 2022).
Ce înseamnă pentru dumneavoastră: când comparați oferte, verificați ce garanție de performanță oferă producătorul și cum este definită scăderea acceptată a puterii în timp.
2. Temperatura influențează performanța panourilor
Chiar dacă panourile au nevoie de lumină, căldura excesivă nu le avantajează. Literatura de specialitate arată că temperatura de funcționare a celulei sau a modulului este importantă pentru performanța electrică a instalațiilor fotovoltaice cu siliciu (Skoplaki & Palyvos, 2009).
O sinteză mai recentă, publicată în IEEE Journal of Photovoltaics, a analizat 33 de corelații folosite pentru estimarea temperaturii celulei. Parametrii cu cea mai mare influență sunt, printre altele, iradianța, temperatura ambientală și viteza vântului, alături de proprietăți ale modulului precum absorbanța și transmitanța sticlei frontale (Santos et al., 2022). De asemenea, un studiu anterior propune o corelație pentru module cu montaj arbitrar, inclusiv pentru sisteme integrate în clădiri, ceea ce arată că modul de montare contează (Skoplaki, Boudouvis & Palyvos, 2008).
Ce înseamnă pentru dumneavoastră: discutați cu instalatorul despre modul de montare și despre condițiile locale (expunere, vânt), deoarece acestea influențează temperatura panourilor.
3. Murdăria de pe panouri reduce producția de energie
Praful, polenul, poluanții și alte impurități se depun pe suprafața modulelor. Fenomenul se numește murdărire (în engleză, soiling) și reduce cantitatea de lumină care ajunge la celule.
O analiză tehno-economică publicată în revista Joule a evaluat importanța acestor pierderi pentru piețele majore de fotovoltaice și strategiile de reducere, ținând cont de costurile regionale de curățare și de soluții precum acoperirile speciale (Ilse et al., 2019). Potrivit unei sinteze publicate în iScience, care citează această lucrare, într-o analiză a primelor 22 de țări după capacitate instalată, murdărirea a produs în 2018 pierderi echivalente cu 3–4% din producția globală de energie, adică cel puțin 3–5 miliarde de euro venituri ratate (Costa et al., iScience, via PMC).
Ce înseamnă pentru dumneavoastră: impactul murdăriei depinde de climă și de locul instalării. Un plan de curățare și monitorizare ar trebui discutat înainte de montaj, nu după.
4. Panourile recuperează energia folosită la fabricare, iar tehnologia contează
Fabricarea panourilor consumă energie și generează emisii. Indicatorii folosiți în analiza ciclului de viață (LCA) sunt timpul de recuperare a energiei (EPBT) și emisiile de gaze cu efect de seră pe unitatea de energie produsă.
O sinteză din Renewable and Sustainable Energy Reviews a comparat studii LCA pentru cinci tehnologii comune (siliciu monocristalin, policristalin, amorf, CdTe și CIS). Concluzia: CdTe are cea mai bună performanță de mediu din perspectiva EPBT și a emisiilor, iar siliciul monocristalin cea mai slabă, din cauza intensității energetice ridicate a procesului de producere a celulelor (Peng, Lu & Yang, 2013). O sinteză mai nouă, publicată în Energies, a comparat 39 de studii LCA și arată că rezultatele depind de tipul tehnologiei, de locația geografică, de eficiență și de alegerile metodologice ale fiecărui studiu (Muteri et al., 2020).
Ce înseamnă pentru dumneavoastră: rezultatele variază după tehnologie, locație și metodă de calcul, așa că tratați cu prudență cifrele unice de tip „se amortizează în X ani”. Nu toate datele din aceste studii se aplică direct în România.
5. Reciclarea panourilor la finalul vieții este o temă importantă
După zeci de ani de funcționare, panourile devin deșeuri. Cercetătorii arată că panourile din siliciu cristalin scoase din uz reprezintă o problemă de deșeuri emergentă. În multe studii LCA mai vechi, faza de final de viață a fost neglijată sau simplificată, iar doar un număr limitat de studii începând din anii 2010 evidențiază recuperarea la rate ridicate din panourile scoase din uz (Waste Management, vol. 128, pp. 45–54, „Overview of global status and challenges for end-of-life crystalline silicon photovoltaic panels”).
Pe plan european, o sinteză despre reciclarea materialelor din panourile scoase din uz menționează că UE a introdus reglementări specifice pentru deșeurile fotovoltaice, iar Directiva DEEE (WEEE) obligă producătorii care furnizează panouri pe piața UE să finanțeze colectarea și reciclarea lor („An overview of solar photovoltaic panels’ end-of-life material recycling”).
Ce înseamnă pentru dumneavoastră: întrebați furnizorul cum sunt gestionate panourile la finalul vieții și cine răspunde de colectarea lor.
Concluzie
Studiile academice arată că panourile fotovoltaice sunt o tehnologie matură, dar performanța lor reală depinde de mai mulți factori: degradarea în timp, temperatura, murdărirea, tehnologia aleasă și gestionarea la final de viață. Înainte de a investi, cereți o ofertă care să țină cont de condițiile locului dumneavoastră și solicitați garanții clare.
Doriți o ofertă personalizată pentru sistemul dumneavoastră fotovoltaic? Contactați echipa Trifazic.
Întrebări frecvente (FAQ)
Cât se degradează un panou fotovoltaic pe an? O sinteză a literaturii de specialitate (aproape 2.000 de rate de degradare) a găsit o valoare mediană de 0,5% pe an, cu variații de la caz la caz (Jordan & Kurtz, 2013).
Afectează căldura randamentul panourilor? Temperatura de funcționare a modulului este importantă pentru performanța electrică a instalațiilor cu siliciu (Skoplaki & Palyvos, 2009).
Trebuie curățate panourile fotovoltaice? Murdărirea poate reduce producția, iar nevoia de curățare depinde de regiune și de costuri (Ilse et al., 2019).
Se pot recicla panourile fotovoltaice? Da, există tehnologii de reciclare, iar în UE producătorii finanțează colectarea și reciclarea prin Directiva DEEE, însă domeniul este încă în dezvoltare (sursă).
Bibliografie
- Jordan, D. C., & Kurtz, S. R. (2013). Photovoltaic Degradation Rates — An Analytical Review. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 21(1), 12–29. Link
- Aghaei, M., Fairbrother, A., Gok, A., et al. (2022). Review of degradation and failure phenomena in photovoltaic modules. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 159. DOI: 10.1016/J.RSER.2022.112160. Link
- Skoplaki, E., & Palyvos, J. A. (2009). Operating temperature of photovoltaic modules: A survey of pertinent correlations. Renewable Energy, 34(1), 23–29. Link
- Skoplaki, E., Boudouvis, A. G., & Palyvos, J. A. (2008). A simple correlation for the operating temperature of photovoltaic modules of arbitrary mounting. Link
- Santos, L. O., Carvalho, P. C. M., & Carvalho Filho, C. O. (2022). Photovoltaic cell operating temperature models: a review of correlations and parameters. IEEE Journal of Photovoltaics. Link
- Ilse, K., Micheli, L., Figgis, B. W., et al. (2019). Techno-Economic Assessment of Soiling Losses and Mitigation Strategies for Solar Power Generation. Joule, 3(10), 2303–2321. DOI: 10.1016/j.joule.2019.08.019. Link
- Monitoring photovoltaic soiling: assessment, challenges, and perspectives of current and potential strategies. iScience. Link
- Peng, J., Lu, L., & Yang, H. (2013). Review on life cycle assessment of energy payback and greenhouse gas emission of solar photovoltaic systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 19, 255–274. Link
- Muteri, V., Cellura, M., Curto, D., et al. (2020). Review on Life Cycle Assessment of Solar Photovoltaic Panels. Energies. Link
- Overview of global status and challenges for end-of-life crystalline silicon photovoltaic panels: A focus on environmental impacts. Waste Management, 128, 45–54. Link
- An overview of solar photovoltaic panels’ end-of-life material recycling. Link