Saulės elektrinių, įrengtų ant gyvenamųjų namų, eksploatavimo trukmę įtakoja daugybė veiksnių. Saulės elektrinės dažnai įrengiamos su ilgalaikėmis paskolomis, o atsipirkimas vertinamas net iki 10 metų. Tačiau kiek laiko plokštės tarnauja ir kiek jos atsparios?

Saulės modulio tarnavimo laikas priklauso nuo kelių veiksnių, įskaitant klimatą, modulio tipą ir tvirtinimo sistemą. Nors pats modulis neturi konkrečios  galiojimo pabaigos datos, tačiau laikui bėgant gamybos efektyvumo mažėjimas (degradacija) verčia įrangą atsisakyti ar keisti.

Sprendžiant, ar modulius toliau naudoti 20–30 metų, ar ieškoti atnaujinimo, svarbiausia atsižvelgti į saulės elektrinės faktinę gamybą. Remiantis JAV Nacionaline atsinaujinančios energijos laboratorija (NREL), tipinė modulių degradacija per metus siekia apie 0,5%.

Saulės modulių gamintojai paprastai nurodo, kad  25 – 30 modulio eksploatavimo metais yra pakankamai degradacijos, kad gali būti laikas apsvarstyti galimybę pakeisti plokštę. Pramonės standartas saulės modulių gamybos efektyvumo garantijai (galios dydžio garantija) yra 25 metai, o stiklas – stiklas moduliams – 30 metų.

Atsižvelgiant į 0,5 % metinį degradacijos rodiklį, 20 metų senumo modulis gali pagaminti apie 90 % savo pradinio pajėgumo.

Saulės modulio kokybė gali turėti ženklios įtakos degradavimo greičiui. NREL praneša, kad aukščiausios kokybės gamintojai, tokie kaip „Panasonic“ ir LG, siekia apie 0,3 % per metus, o kai kurių prekių ženklų gamyba prastėja net 0,80 % per metus. Po 25 metų šios aukščiausios kokybės plokštės vis tiek galėtų pagaminti 93 % pradinės produkcijos, o didesnės degradacijos atveju  – 82,5 %.

Didelė skilimo dalis priskiriama reiškiniui, vadinamam potencialiai sukelta degradacija (PID) – problema, su kuria susiduria kai kurios, bet ne visos, plokštės. PID atsiranda, kai skydo įtampos potencialas ir nuotėkio srovė lemia jonų judėjimą modulyje tarp puslaidininkinės medžiagos ir kitų modulio elementų, tokių kaip stiklas, laikiklis ar rėmas. Dėl to modulio išėjimo galia sumažėja, kai kuriais atvejais žymiai.

Kai kurie gamintojai modulius gamina naudodami PID atsparias medžiagas stikluose, kapsulėse ir difuziniuose barjeruose.

Visos plokštės taip pat patiria vadinamąjį šviesos sukeltą skilimą (LID), kai per pirmąsias valandas po saulės poveikio plokštės praranda efektyvumą. LID įvairiose plokštėse skiriasi, atsižvelgiant į kristalinio silicio plokštelių kokybę, tačiau paprastai dėl to efektyvumas sumažėja vienkartiniuis 1–3 %, teigia bandymų laboratorija PV Evolution Labs.

Oro sąlygos

Oro sąlygų poveikis yra pagrindinis modulio gedimo veiksnys. Šiluma yra pagrindinis veiksnys tiek realiuoju laiku, tiek modulio generacijos prastėjimui laikui bėgant. Aplinkos šiluma neigiamai veikia elektrinių komponentų veikimą ir efektyvumą,.

Patikrinus gamintojo duomenų lapą, galima rasti plokštės temperatūros koeficientą, kuris parodys modulio gebėjimą veikti aukštesnėje temperatūroje.

Koeficientas paaiškina, kiek realaus laiko efektyvumo prarandama kiekvienu Celsijaus laipsniu, padidintu virš standartinės 25 C temperatūros. Pavyzdžiui, temperatūros koeficientas -0,353% reiškia, kad temperatūrai paaugus vienu laipsniu virš 25 C, gamyba sumažės 0,353%.

Šilumos mainai skatina skydo degradaciją per procesą, vadinamą terminiu ciklu. Kai šilta, medžiagos plečiasi, o nukritus temperatūrai – susitraukia. Dėl šio judesio plokštėje laikui bėgant lėtai susidaro mikro įtrūkimai, dėl kurių sumažėja našumas.

Savo kasmetiniame modulių tyrime PVEL išanalizavo 36 veikiančius saulės energijos projektus Indijoje ir nustatė reikšmingą šilumos degradacijos poveikį. Vidutinis metinis projektų degradacija siekė 1,47%, tačiau šaltesniuose, kalnuotuose regionuose esantys masyvai degradavo beveik perpus mažiau – 0,7%.

Tinkamas montavimas gali padėti išspręsti su šiluma susijusias problemas. Plokštės turi būti montuojamos bent penkis cm virš stogo, kad konvekcinis oras galėtų tekėti po įranga ir vėsinti. Šilumos absorbcijai apriboti plokščių konstrukcijoje gali būti naudojamos šviesios spalvos medžiagos. Inverteriai kurių veikimas yra ypač jautrus šilumai, turėtų būti išdėstyti šešėlinėse vietose.

Vėjas yra dar viena oro sąlyga, kuri gali pakenkti saulės moduliams. Stiprus vėjas gali sukelti plokščių lenkimą, vadinamą dinamine mechanine apkrova. Dėl to plokštėse taip pat atsiranda mikro įtrūkimų, dėl kurių sumažėja našumas. Kai kurie tvirtinimo sprendimai yra optimizuoti vietoms, kuriose pučia stiprus vėjas, apsaugo plokštes nuo stiprių pakėlimo jėgų ir riboja mikroįtrūkimus. Paprastai gamintojo duomenų lape bus pateikta informacija apie maksimalius vėjus, kuriuos modulis gali atlaikyti.

Tas pats pasakytina ir apie sniegą, kuris gali uždengti plokštes smarkesnių audrų metu ir apriboti našumą. Sniegas taip pat gali sukelti dinaminę mechaninę apkrovą, pablogindama plokštes. Paprastai sniegas nuslysta nuo plokščių, nes jos yra slidžios ir šiltos, tačiau kai kuriais atvejais namo savininkas gali nuspręsti nuvalyti sniegą nuo plokščių. Tai turi būti daroma atsargiai, nes subraižyti plokštės stiklinį paviršių gali neigiamai paveikti elektrinės našumą.

Degradacija yra normali, neišvengiama panelės veiklos ciklo dalis. Tinkamas įrengimas ir priežiūra gali padėti padidinti našumą, tačiau galiausiai saulės baterijos yra technologija be judančių dalių, todėl jai reikia reikia labai mažai priežiūros.

Siekiant užtikrinti, kad konkretus skydelis tarnaus ilgai ir veiktų taip, kaip planuota, jai turi būti atlikti standartiniai sertifikavimo bandymai. Plokštėms taikomi Tarptautinės elektrotechnikos komisijos (IEC) bandymai, taikomi tiek monokristaliniams tiek polikristaliniams moduliams.

Moduliai atitinkantys IEC 61215 standartą, yra išbandyti dėl elektrinių charakteristikų, tokių kaip nuotėkio srovės ir izoliacijos varža. Jiems atliekami mechaniniai vėjo ir sniego apkrovos bandymai, taip pat klimato bandymai, kurių metu tikrinama, ar nėra karštų taškų, UV poveikio, drėgmės užšalimo, krušos poveikio ir kito poveikio lauke.

IEC 61215 taip pat nustato skydo veikimo rodiklius standartinėmis bandymo sąlygomis, įskaitant temperatūros koeficientą, atviros grandinės įtampą ir didžiausią išėjimo galią.

Gedimų veiksniai

Saulės modulių gedimai vyksta labai retai. NREL atliko daugiau nei 50 000 sistemų, įdiegtų 2000–2015 m. Jungtinėse Valstijose, ir 4 500 visame pasaulyje tyrimą  Tyrimo metu nustatyta, kad vidutinis gedimų dažnis yra 5 moduliai iš 10 000 kasmet.

Laikui bėgant technologija subrendo ir gedimų skaičius ženkliai sumažėjo. Buvo nustatyta, kad 1980–2000 m. įdiegtos sistemos gedimų dažnis buvo dvigubai didesnis nei po 2000 m.

Saulės elektrinių neveikimas retai priskiriamos modulių gedimams. kWh Analytics atliktas tyrimas parodė, kad 80 % visų saulės elektrinių neveikimų atsiranda dėl sugedusių įtampos keitiklių – įrenginio, kuris paverčia modulių nuolatinę srovę į tinkamą naudoti tinkle kintamąją srovę.