Os painéis solares residenciais são frequentemente vendidos com empréstimos ou arrendamentos de longo prazo, com os proprietários firmando contratos de 20 anos ou mais. Mas quanto tempo duram os painéis e quão resilientes eles são?
A vida útil do painel depende de vários fatores, incluindo clima, tipo de módulo e sistema de estantes usado, entre outros. Embora não haja uma “data final” específica para um painel em si, a perda de produção ao longo do tempo geralmente força a aposentadoria do equipamento.
Ao decidir se deve manter seu painel funcionando por 20 a 30 anos no futuro ou procurar uma atualização nesse momento, monitorar os níveis de saída 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% ao ano, de acordo com o Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL).
Os fabricantes normalmente consideram 25 a 30 anos um ponto em que ocorreu degradação suficiente em que pode ser hora de considerar a substituição de um painel. O padrão da indústria para garantias de fabricação é de 25 anos em um módulo solar, disse o NREL.
Dada a taxa de degradação anual de referência de 0,5%, um painel de 20 anos é capaz de produzir cerca de 90% de sua capacidade original.
Imagem: EnergySage
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 se degradam a taxas de até 0,8%. Após 25 anos, esses painéis premium ainda podiam produzir 93% de sua produção original, e o exemplo de maior degradação poderia produzir 82,5%.
(Leia: “Pesquisadores avaliam degradação em sistemas fotovoltaicos com mais de 15 anos“)
Imagem: Hunt Military Communities
Uma parte considerável da degradação é atribuída a um fenômeno chamado degradação induzida potencial (PID), um problema enfrentado por alguns, mas não por todos, os painéis. O PID ocorre quando o potencial de tensão do painel e a corrente de fuga acionam a mobilidade do íon dentro do módulo entre o material semicondutor e outros elementos do módulo, como o vidro, a montagem ou a estrutura. Isso 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), na qual 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 1-3% na eficiência, disse o laboratório de testes PVEL, PV Evolution Labs.
Intemperismo
A exposição às condições climáticas é o principal fator de degradação dos painéis. 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 folha de dados do fabricante, é possível encontrar o coeficiente de temperatura de um painel, o que demonstrará a capacidade do painel de funcionar em temperaturas mais altas.
Imagem: Premier Solar
O coeficiente explica quanta eficiência em tempo real é perdida por cada aumento de grau Celsius 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, 0,353% da capacidade total de produção é perdida.
A troca de calor impulsiona a degradação do painel por meio de um processo chamado ciclo térmico. Quando está quente, os materiais se expandem e, quando a temperatura diminui, eles se contraem. Esse movimento faz com que microfissuras se formem lentamente no painel ao longo do tempo, diminuindo a produção.
Em seu estudo anual Module Score Card, a PVEL analisou 36 projetos solares operacionais na Índia e encontrou impactos significativos da degradação do calor. A degradação média anual dos projetos chegou a 1,47%, mas as matrizes localizadas em regiões montanhosas mais frias degradaram-se em quase metade dessa taxa, a 0,7%.
Imagem: SunPower
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 do painel 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 a 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 de 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 as 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 pesadas, limitando a produção. A neve também pode causar uma carga mecânica dinâmica, degradando os painéis. Normalmente, a neve desliza dos painéis, pois eles são escorregadios e quentes, mas em alguns casos o proprietário pode decidir limpar a neve dos painéis. Isso deve ser feito com cuidado, pois arranhar a superfície do vidro do painel causaria um impacto negativo na saída.
(Leia: “Dicas para manter seu sistema solar no telhado tinindo a longo prazo“)
A degradação é uma parte normal e inevitável da vida útil de um painel. A instalação adequada, a limpeza cuidadosa da neve e a limpeza cuidadosa do painel podem ajudar na produção, mas, em última análise, um painel solar é uma tecnologia sem partes 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 monocristalinos e policristalinos.
A EnergySage afirmou que os painéis que atendem ao padrão IEC 61215 são testados quanto a características elétricas, como correntes de fuga úmidas e resistência ao isolamento. Eles passam por um teste de carga mecânica para vento e neve, e testes climáticos que verificam pontos fracos em pontos quentes, exposição aos raios UV, congelamento de umidade, calor úmido, impacto de granizo e outras exposições externas.
Imagem: MyGenerationEnergy
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 de painel é o selo do Underwriters Laboratories (UL), que também fornece padrões e testes. A UL executa testes climáticos e de envelhecimento, bem como toda a gama de testes de segurança.
Falhas
A falha do painel solar ocorre em uma taxa baixa. O NREL realizou um estudo com 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.
Imagem: PVEL
A falha do painel melhorou acentuadamente ao longo do tempo, pois foi verificado que os sistemas instalados entre 1980 e 2000 demonstraram uma taxa de falha duas vezes maior do que o grupo pós-2000.
(Leia: “Principais marcas de painéis solares em desempenho, confiabilidade e qualidade“)
O tempo de inatividade do sistema é raramente atribuído a falhas no painel. Na verdade, um estudo da kWh Analytics descobriu que 80% de todo o tempo de inatividade da usina solar é resultado de inversores com falha, o dispositivo que converte a corrente CC do painel em CA utilizável. A pv magazine analisará o desempenho do inversor na próxima edição desta série.
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