Wpływ zasolenia i wilgotności powietrza na działanie paneli fotowoltaicznych

Panele fotowoltaiczne stanowią ważny element transformacji energetycznej, jednak ich efektywność może być ograniczana przez warunki atmosferyczne, takie jak zasolenie i wilgotność powietrza. Poznaj mechanizmy wpływu tych czynników na działanie instalacji PV oraz metody ich ochrony przed degradacją.

Definicja zasolenia i wilgotności powietrza oraz ich źródła

Zasolenie odnosi się do obecności soli mineralnych w powietrzu i wodzie, które mogą osiadać na powierzchni paneli. Jest to szczególnie problematyczne w regionach przybrzeżnych oraz na terenach pustynnych, gdzie aerozole solne są przenoszone przez wiatr. Wilgotność powietrza, czyli zawartość pary wodnej w atmosferze, może przyczyniać się do korozji i osłabienia materiałów.

W Polsce na szczególne narażenie na wysokie zasolenie oraz dużą wilgotność powietrza wystawione są obszary nadmorskie, zwłaszcza pas wybrzeża Morza Bałtyckiego, gdzie obecność aerozoli solnych w powietrzu oraz częste opady i mgły stwarzają warunki sprzyjające przyspieszonej korozji elementów instalacji fotowoltaicznych.

Wpływ warunków klimatycznych na panele fotowoltaiczne

Związek pomiędzy zasoleniem, wilgotnością a efektywnością energetyczną

Warunki klimatyczne mają bezpośredni wpływ na wydajność paneli. Osady solne mogą blokować dostęp promieniowania słonecznego do powierzchni krzemowych ogniw, zmniejszając produkcję energii. Wilgotne środowisko sprzyja procesom elektrochemicznym prowadzącym do uszkodzeń mechanicznych i spadku sprawności instalacji.

Mechanizmy degradacji paneli fotowoltaicznych

Procesy korozji i degradacji materiałów konstrukcyjnych

Panele fotowoltaiczne są zbudowane z wielu różnych materiałów, z których każdy może ulec degradacji w wyniku działania czynników atmosferycznych. Niezbędne elementy konstrukcyjne to m.in. ramy aluminiowe, szkło hartowane oraz różne warstwy przewodzące i izolujące.

• Korozja aluminium: Ramy wykonane z aluminium, choć pokryte warstwą ochronną (np. anodowaną), z czasem mogą ulegać korozji, zwłaszcza w środowiskach o dużej wilgotności i wysokim zasoleniu (np. obszary przybrzeżne). Obecność jonów chlorkowych z soli morskiej znacząco przyspiesza proces utleniania metalu.
• Degradacja powłok ochronnych: Pod wpływem promieniowania UV, zmiennych temperatur oraz wilgoci, mogą pojawiać się mikropęknięcia w warstwach ochronnych, co zwiększa podatność na dalszą korozję oraz przenikanie wilgoci do wnętrza paneli.
• Uszkodzenia szkła hartowanego: Mimo wysokiej wytrzymałości, szkło może z czasem ulec zmatowieniu, zarysowaniom lub mikropęknięciom, co osłabia jego zdolność do ochrony ogniw i wpływa na transmisję światła.

Osadzanie się zanieczyszczeń i ich wpływ na efektywność paneli

Zanieczyszczenia środowiskowe, takie jak kurz, pyłki, spaliny, a przede wszystkim osady solne, mogą gromadzić się na powierzchni paneli, tworząc cienką, ale znaczącą warstwę izolacyjną.

• Zmniejszona absorpcja światła: Nawet cienka warstwa brudu czy soli może ograniczyć ilość światła słonecznego docierającego do ogniw, obniżając efektywność całego modułu.
• Zaburzenia w przepływie prądu: Nierównomierne osadzanie się zanieczyszczeń może powodować lokalne przegrzewanie się ogniw (tzw. hot spots), co z kolei prowadzi do szybszego ich zużycia i zmniejszenia żywotności panelu.
• Wpływ na powłoki antyrefleksyjne: Zanieczyszczenia mogą również uszkadzać lub degradować specjalne powłoki zwiększające efektywność pochłaniania światła, co bezpośrednio przekłada się na niższą produkcję energii.

Rola wilgotności w procesach degradacyjnych

Wilgoć stanowi jeden z najgroźniejszych czynników wpływających na długoterminową trwałość paneli fotowoltaicznych.

• Przenikanie przez mikropęknięcia: Nawet niewielkie uszkodzenia strukturalne (np. powstałe w wyniku naprężeń mechanicznych lub różnic temperatur) mogą umożliwiać wnikanie wilgoci do wnętrza panelu. Wewnątrz może dojść do kondensacji, co skutkuje powstawaniem zwarć i korozji warstw przewodzących.
• Degradacja warstw enkapsulujących: Materiały takie jak EVA (octan etylenowo-winylowy), stosowane do hermetyzacji ogniw, z czasem mogą ulegać żółknięciu, rozwarstwianiu lub utracie właściwości ochronnych, szczególnie w warunkach wysokiej wilgotności.
• Wpływ klimatu: W strefach tropikalnych i nadmorskich, gdzie panuje wysoka wilgotność względna, ryzyko degradacji paneli znacząco wzrasta. Długotrwałe narażenie na takie warunki prowadzi do przyspieszonego zużycia materiałów i spadku wydajności systemu PV.

Technologie ochrony przed negatywnym wpływem warunków atmosferycznych

Powłoki ochronne i systemy antykorozyjne

Nowoczesne panele są pokrywane specjalnymi powłokami hydrofobowymi i antykorozyjnymi, które minimalizują osadzanie się soli i wilgoci. Stosowanie anodowanego aluminium oraz zaawansowanych polimerów poprawia trwałość modułów.

Rodzaje stosowanych powłok ochronnych

Powłoki hydrofobowe i samoczyszczące
Hydrofobowe warstwy są nanoszone na powierzchnię szkła pokrywającego ogniwa PV, aby zmniejszyć przyczepność wody, brudu i soli. Działają na zasadzie efektu lotosu – krople wody „zabierają” zanieczyszczenia podczas spływania.

Skład: często na bazie nanocząsteczek krzemu (SiO₂), fluoropolimerów lub związków tytanu (TiO₂).

Zalety:

• Ograniczają gromadzenie się kurzu, soli i wilgoci.
• Zmniejszają potrzebę częstego czyszczenia paneli.
• Wydłużają żywotność modułów, zwłaszcza w regionach o dużym zapyleniu lub zasoleniu.

Powłoki antykorozyjne (dla ram i elementów montażowych)
Chronią metalowe części paneli (głównie aluminium) przed utlenianiem i działaniem soli.

Popularne materiały:

• Anodowane aluminium – zwiększa odporność na korozję elektrochemiczną i UV.
• Fluoropolimery (np. PVDF – polifluorek winilidenu) – trwałe powłoki stosowane na ramy i skrzynki przyłączeniowe.
• Epoksydowe powłoki proszkowe – często używane w systemach montażowych, odpornych na skrajne warunki.

Skuteczność i trwałość powłok

• Hydrofobowe i samoczyszczące powłoki – zachowują swoje właściwości przez 5–10 lat, w zależności od warunków atmosferycznych i poziomu zanieczyszczeń.
• Anodowane aluminium – znacząco zwiększa odporność na korozję, utrzymując estetykę i trwałość nawet 20–25 lat.
• Fluoropolimery (PVDF, ETFE) – wyjątkowo odporne na UV, chemikalia i sól morską, z trwałością sięgającą 25–30 lat.

• PVDF – polifluorek winilidenu: bardzo trwała, odporna na UV i chemikalia powłoka.
• PET – poliester: tańsza, mniej odporna opcja stosowana w tylnej warstwie tańszych modułów.
• AR – Anti-Reflective: poprawia absorpcję światła, jednocześnie ogranicza zabrudzenia.
• Anti-PID – technologia chroniąca przed degradacją indukowaną potencjałem.

Monitorowanie i diagnostyka instalacji PV

Współczesne instalacje fotowoltaiczne wykorzystują systemy IoT do ciągłego monitorowania kluczowych parametrów pracy, takich jak napięcie, prąd, temperatura modułów czy poziom irradiancji. Dzięki temu możliwe jest szybkie wykrycie nieprawidłowości, które mogą świadczyć o degradacji, korozji lub osadzaniu się zanieczyszczeń. Uzupełnieniem automatycznego nadzoru są regularne inspekcje z wykorzystaniem kamer termowizyjnych, pozwalające na identyfikację tzw. hot-spotów, lokalnych uszkodzeń oraz problemów z połączeniami elektrycznymi. Tego typu diagnostyka umożliwia prewencyjne działanie i minimalizowanie strat wydajności instalacji PV.

Innowacyjne technologie przedłużające żywotność paneli

W praktyce stosowanie samoczyszczących powłok nano pozwala na znaczne ograniczenie osadzania się soli, kurzu i biofilmów na powierzchni modułów. Dzięki zjawiskom hydrofobowości oraz fotokatalizy, panele mogą utrzymywać wysoką przepuszczalność światła nawet w niesprzyjających warunkach środowiskowych. W instalacjach wielkoskalowych coraz powszechniejsze stają się zautomatyzowane systemy czyszczące, które nie tylko zmniejszają ryzyko uszkodzeń, ale też obniżają koszty eksploatacyjne. Dodatkowo, firmy produkujące moduły PV rozwijają konstrukcje o zwiększonej odporności na korozję – stosując anodowane aluminium, stal galwanizowaną i nowoczesne materiały polimerowe, co przekłada się na dłuższą żywotność całych systemów, szczególnie w regionach nadmorskich i przemysłowych.

Wskazówki praktyczne dla właścicieli instalacji PV

Monitorowanie stanu technicznego

Regularne przeglądy wizualne oraz testy elektryczne pozwalają wcześnie wykrywać objawy korozji i uszkodzeń.

Konserwacja i czyszczenie

Używanie wody demineralizowanej i delikatnych środków czyszczących pomaga usunąć osady solne bez uszkodzenia powierzchni modułów.

Wybór odpowiednich materiałów

Decyzja o zakupie paneli z wzmocnionymi powłokami ochronnymi i lepszymi systemami uszczelniającymi może znacznie wydłużyć ich trwałość w trudnych warunkach.

Studia przypadków

Analiza instalacji w obszarach o wysokim zasoleniu i wilgotności

Badania przeprowadzone na farmach fotowoltaicznych w regionach nadmorskich wskazują, że regularna konserwacja oraz stosowanie antykorozyjnych powłok mogą zmniejszyć tempo degradacji o 30-50% [1].

Doświadczenia operatorów farm PV

Doświadczenia operatorów farm fotowoltaicznych jednoznacznie wskazują na ogromne znaczenie monitorowania parametrów środowiskowych, takich jak wilgotność i temperatura, dla utrzymania wysokiej sprawności instalacji. Zastosowanie czujników i systemów IoT umożliwia szybką identyfikację niekorzystnych warunków, które mogą prowadzić do degradacji komponentów. 

Operatorzy coraz chętniej sięgają także po innowacyjne technologie ochronne – od hydrofobowych powłok szkła po zaawansowane materiały antykorozyjne – które znacząco redukują tempo zużycia paneli i elementów konstrukcyjnych. Regularna analiza danych i proaktywne działania serwisowe stają się dziś standardem w zarządzaniu profesjonalnymi farmami PV.

Podsumowanie

Zasolenie i wilgotność powietrza stanowią istotne wyzwania dla długoterminowej efektywności paneli fotowoltaicznych. Ich negatywny wpływ można jednak zminimalizować poprzez stosowanie odpowiednich technologii ochronnych, systematyczne monitorowanie oraz regularną konserwację. Dzięki nowoczesnym rozwiązaniom inżynieryjnym możliwe jest wydłużenie żywotności instalacji PV i optymalizacja ich wydajności w trudnych warunkach klimatycznych.

Myślisz o inwestycji w Odnawialne Źródła Energii? Chcesz skorzystać z największego programu dofinansowań Mój Prąd 6.0? Skontaktuj się z nami – realizujemy projekty z wykorzystaniem paneli fotowoltaicznych najnowszej generacji, które charakteryzują się wysoką sprawnością i wieloletnią żywotnością.

[1] Międzynarodowa Agencja Energii (IEA), Degradation and Failure Modes in New Photovoltaic Cell and Module Technologies, IEA PVPS Report T13-30:2025, luty 2025.