20-letnie instalacje fotowoltaiczne

Energetyczni seniorzy

Żywotność produktu: w Niemczech sukces fotowoltaiki rozpoczął się w latach 90-tych, wraz z programem „1000 Dachów”. Jak te systemy solarne sprawdzają się dzisiaj, po 20 latach użytkowania? W trakcie projektu nadzorowanego przez saksońską Energy Agency, zbadano jak działają te systemy i uzyskano zaskakujące rezultaty.

Reinhard Edbecke, profesjonalista w tej dziedzinie, posiada piękny osiemnastowieczny młyn. Wkrótce po upadku Muru Berlińskiego, znajomy Edbecke’a, zasugerował użycie jego młynu nie tylko do mielenia ziarna, ale również do produkcji prądu. „Nie zajęło nam to zbyt dużo czasu, by uświadomić sobie, że jest to niemożliwe z technicznego punktu widzenia. Wpadłem na inny pomysł: skoro nie możemy wykorzystać wiatru, to dlaczego nie użyć by energii słonecznej”, wspomina Edbecke.

Edbecke, długo po odejściu na emeryturę, skontaktował się z niemieckim oddziałem International Solar Energy Society i otrzymał od nich wyceny budowy instalacji fotowoltaicznej. Niestety, wszystkie te oferty były dla niego zbyt drogie. Wtedy system solarny kosztował około 12 500€ za 1 kWp. Zbyt wiele dla Ebecke’a, który dopiero co zainwestował w nowy sprzęt do młynu. Wtedy został wprowadzony przez Ministerstwo Edukacji i Badań, program „1000 dachów”, a wdrożenie go obniżyło koszt instalacji o 70%. Edbecke złożył wniosek o dofinansowanie i otrzymał fundusze. W 1992 zbudował instalację fotowoltaiczną o mocy 5 kW, obok jego młyna. „Przez długi czas była to największa instalacja w Saksonii”, wyjaśnia Edbecke. Moduły pochodziły od firmy Siemens, a inwerter od Solar Konzept. Jest ona reliktem wśród instalacji solarnych. Nie wpadłbyś na to patrząc na nią. Dostarcza prawie tyle samo energii, ile dostarczała w czasach młodości – z jednym wyjątkiem: jej moc ciągle oscylowała od 800 do 900 kWh do 2005 – instalacja była zaplanowana na 870 kWh, więc te wyniki są niezwykłym osiągnięciem. „Działa zdumiewająco dobrze i tak samo wygląda”, szczęśliwie oznajmia Edbecke. „Wciąż są te same moduły i co więcej nie wyblakły, mimo tylu lat użytkowania. Całość wygląda tak jak pierwszego dnia”, mówi Edbecke. Jedynie raz trzeba było wymienić inwerter, ponieważ kondensatory wybuchły.

Minimalne straty wydajności

Czy Edbecke był po prostu szczęściarzem- czy może inne systemy biorące udział w programie są dowodem na to, że „1000 Dachów” wprowadzał surowe wymagania? To jest pytanie, na które profesor Udo Rindelhardt, wykładowca na uniwersytecie w Chemnitz, próbował odpowiedzieć. Jako część swojej pracy przeprowadził badania, by zebrać szereg informacji o 102 instalacjach. Dodatkowo, 45 spośród tych instalacji było badanych na miejscu.

Najważniejszy wynik: nawet po 20 latach, większość z tych instalacji straciła niewielką część swojej mocy. Jest to zazwyczaj prawdziwe dla modułów Simensa, BP Solar i Newtec. „Ich wydajność nie zmieniła się przez lata. Nie spodziewamy się spadków w najbliższym czasie”, mówi Rindelhardt. Zdolność przeładunkowa tych instalacji spadła o 5-10%, dodatkowo zakładając, że średni współczynnik nasłonecznienia wzrósł w ciągu ostatniej dekady – ich osiągi wzrosły. Systemy z modułami firm Helios, Photowatt i Nukem nie sprawują się dobrze. Odnotowano w nich straty mocy szacowane na 20%. „Zbliżają się one do końca swojej żywotności, co zajmie im 5 lat”, mówi Rindelhardt.

Operatorzy prawie nigdy nie donieśli o awarii pojedynczych modułów i tylko w niezwykle rzadkich przypadkach wymagały one wymiany. Jeden wyjątek: w jednym z modułów firmy DASA, po 5 latach, pojawił się seryjny defekt w łączeniach komórek. Wszystkie produkty z tej serii zostały wymienione, bez dodatkowych kosztów. To oznacza, że nie można brać tych systemów pod uwagę w tym badaniu.

Martin Reiner z Sanea podsumowuje to w ten sposób: „Badania pokazują, że moduły krystaliczne są długotrwałą technologią”. Po 20 latach, instalacje te wciąż osiągają od 80 do 90% swojej pierwotnej wydajności. „Energia produkowana obecnie ma bardzo niskie koszty, bo jest zamortyzowana co do punktu. Jest to coś, co powinno zostać wzięte pod uwagę przy kolejnych debatach dotyczących przyszłości ustaw o odnawialnej energii” mówi Reiner.

INWERTERY NADAL DZIAŁAJĄ

Wiele inwerterów również udowadnia swoją wytrzymałość. W połowie badanych instalacji inwertery nadal dobrze spełniają swoje obowiązki. 80-cio procentowy zwrot produktów Simensa to dużo; dla SMA jest to 53%. Problem pojawił się w początkowych latach użytkowania. Ważnym czynnikiem była słaba jakość sieci niskiego napięcia w Saksonii. Uderzenia piorunów również miały wpływ na sieć. Pomimo tego, Rindelhard wyciąga pozytywne wnioski. „Badania pokazują, że inwertery są w stanie pracować przez 20 lat”.

„System stracił mniej niż 10% swojej całkowitej wydajności” wyjaśnia Schanzer. Nie miał żadnych problemów z modułami – z wyjątkiem jednego, który złamał się gdy badacz chodził po dachu – i musiał być wymieniony. Obecnie Schanzer ma problemy z okablowaniem: „Topniejący śnieg powoduje uszkodzenia izolacji. To czasami wymaga odrobiny pracy z mojej strony”, mówi inżynier.

Instalacja kosztowała 24 000 € w ciągu całkowitego czasu jej użytkowania. Schanzer zapłacił ze swojej kieszeni około 8 000 €, a resztę pokrył program 1000 Dachów. „Inwestycja była warta swojej ceny” mówi Schanzer. Gdy wprowadzono ustawę o odnawialnych źródłach energii, instalacje zaczęły przynosić zyski: był to dobry powód dla Schanzera aby zrobić kolejną 4,5 kW instalację w 2001 roku. Kilka lat temu postawił kolejny, 10 kW system.

Przez tyle lat Schanzer nigdy nie musiał serwisować systemu. „Zimą musiałem odśnieżać moduły i to było na tyle”, mówi. Nie on jedyny: 4/5 operatorów zbadanych przez Rindelhardt’a oświadczyło, że ich systemy nigdy nie wymagały serwisu lub był to tylko pojedynczy przypadek. To potwierdza niezawodność elementów systemu, mówi autor badań.

Jakie wnioski można wyciągnąć z tych badań w odniesieniu do dzisiejszych instalacji? Czy wciąż będą produkować prąd na wielką skalę w 2030? Rindelhardt odradza ścisłe odnoszenie wyników badań do obecnej generacji modułów, ponieważ ich budowa znacząco się zmieniła przez ostatnie dwie dekady. „Wtedy produkowano grubsze panele, które nie były podatne na mikropęknięcia, wady powłoki emalii i spadki napięcia indukowanego, w przeciwieństwie do dzisiejszych paneli.”

A NOWE INSTALACJE?

Według eksperta, tak długo jak te błędy nie zostaną naprawione, niemożliwe jest przewidzenie długoterminowej wydajności modułów produkowanych dzisiaj. Zapewnia jednak, że „producenci obiecują gwarancję na moduły na okres 20-25 lat- nie można mieć jednak pewności, że po takim czasie będziesz wiedział gdzie się zwrócić w razie problemów z instalacją”, mówi Rindelhardt. Solarni pionierzy lat 90-tych mierzyli się z tym samym problemem – wtedy również dawano długie gwarancje. Wielu producentów dostarczających części na rzecz programu 1000 Dachów, nie kontynuuje już swojej działalności.

Reinar Ebbecke prawdopodobnie wcale się tym nie przejmuje, gdyż jego instalacja świetnie się sprawuje. Od jakiegoś czasu jest uznawany za eksperta w dziedzinie fotowoltaiki i udzielił wielu cennych wskazówek swoim sąsiadom. Jeszcze 20 lat temu podchodzono sceptycznie do tego tematu: ”Kiedy wspominałem znajomym i przyjaciołom o mojej instalacji fotowoltaicznej, odpowiadali ‘Jesteś szalony!’”, wspomina. „Nawet elektryk, który pomagał założyć mi instalację uważał mnie za wariata. Zgadnijcie czym się on dzisiaj zajmuje? Wraz ze swoim synem sprzedaje instalacje fotowoltaiczne!”

PROGRAM 1000 DACHÓW

Był awangardą: między 1990 a 1994 w Niemczech zainstalowano prawie 2 000 systemów fotowoltaicznych z publicznych środków. Celem programu finansowanego przez Ministerstwo Edukacji i Badań, było zebranie informacji na temat planów, konstrukcji i użytkowania tych instalacji, w przypadku domów jednorodzinnych i bliźniaków. Było wielkie zainteresowanie tym programem. Ponad 60 000 właścicieli nieruchomości skontaktowało się z Ministerstwem w sprawie tego programu i blisko 4 000 z nich zgłosiło wniosek o dofinansowanie. Mniej więcej połowa z nich została przyjęta.

Średnia moc tych instalacji wynosiła 2,64 kWp, a ich koszt to ok. 12 500€ za 1 kWp. Blisko 1/3 została wykupiona przez rząd. W zamian, operatorzy musieli wysyłać miesięczne dane odnośnie wydajności do instytutu Fraunhofer przez okres 5 lat. Około połowa spośród instalacji biorących udział w programie 1000 Dachów, była zbudowana z modułów Siemens’a, a kolejna 1/3 paneli była z DASA. Trzecie miejsce zajęły panele firmy BP Solar, które stanowiły 11%. Jeśli chodzi o inwertery to 1/3 została dostarczona przez SMA, 22% przez Solar Konzept i 19% przez Siemens.