Որքա՞ն ժամանակ են ծառայում արևային վահանակները։

արևային վահանակներ․ Սաննովա Թեք

Բազմաթիվ գործոններ են ազդում արևային վահանակի արդյունավետ կյանքի տևողության վրա։ Արևային վահանակները հաճախ վաճառվում են երկարաժամկետ վարկերի կամ լիզինգի պայմաններով, որոնց շրջանակում գնորդը կնքում է 20 և ավելի տարի ժամկետով պայմանագիր։ Բայց որքա՞ն են իրականում ծառայում վահանակները և ինչքա՞ն դիմացկուն են դրանք։

Արևային վահանակների աշխատանքի տևողությունը կախված է մի շարք գործոններից, ներառյալ՝ կլիմայական պայմանները, մոդուլի տեսակը, ինչպես նաև օգտագործվող ամրակցման համակարգը։ Թեև վահանակների համար չկա հստակ «վերջնաժամկետ», սակայն ժամանակի ընթացքում արտադրողականության անկումը հաճախ հանգեցնում է սարքավորումների դուրսգրմանը։

Երբ գալիք 20-30 տարում որոշում եք կայացնում՝ շարունակե՞լ արդյոք օգտագործել վահանակը, թե՞ փոխարինել ավելի արդիականով, ամենաարդյունավետ միջոցը կայուն և ճիշտ որոշում ընդունելու համար վահանակի արտադրողականության մակարդակի մշտադիտարկումն է։

 

Արևային վահանակների արտադրողականության անկում (դեգրադացիա)

արևային համակարգ

Ժամանակի ընթացքում արտադրողականության կորուստը, որը հայտնի է որպես դեգրադացիա, ԱՄՆ Ազգային վերականգնվող էներգիայի լաբորատորիայի (NREL) տվյալներով, սովորաբար կազմում է տարեկան մոտ 0.5%։

Արտադրողները հիմնականում համարում են, որ 25-30 տարվա ընթացքում վահանակն այնքան է դեգրադացվում, որ կարող է անհրաժեշտ դառնալ դրա փոխարինումը։ Ինչպես նշում է NREL-ը, արևային մոդուլների համար արդյունաբերական ստանդարտ երաշխիքային ժամկետը կազմում է 25 տարի։

0.5% տարեկան դեգրադացիայի ցուցանիշի դեպքում 20 տարեկան վահանակը դեռ կարող է ապահովել իր սկզբնական արտադրողականության մոտ 90%-ը։

Վահանակի որակը որոշակի ազդեցություն կարող է ունենալ դեգրադացիայի արագության վրա։ NREL-ի տվյալներով՝ բարձրորակ արտադրողներ, ինչպես օրինակ Panasonic-ը և LG-ն, ունեն տարեկան մոտ 0.3% դեգրադացիայի ցուցանիշ, մինչդեռ որոշ այլ բրենդների մոտ այդ ցուցանիշը կարող է հասնել մինչև 0.80%-ի։

Այսպիսով, 25 տարի անց բարձրորակ վահանակները դեռ կարող են արտադրել իրենց սկզբնական հզորության մոտ 93%-ը, իսկ ավելի բարձր դեգրադացիա ունեցող վահանակները՝ մոտ 82.5%-ը։

Դեգրադացիայի զգալի մասը պայմանավորված է մի երևույթով, որը կոչվում է պոտենցիալով պայմանավորված դեգրադացիա (PID)։ Սա խնդիր է, որը հանդիպում է ոչ բոլոր վահանակների մոտ։ PID-ն առաջանում է այն ժամանակ, երբ վահանակի լարման պոտենցիալը և արտահոսող հոսանքը առաջացնում են իոնների շարժունություն մոդուլի ներսում՝ կիսահաղորդչային նյութի և մոդուլի այլ բաղադրիչների (օրինակ՝ ապակի, ամրակ, շրջանակ) միջև։Արդյունքում, մոդուլի հզորության արտադրողականությունը կարող է նվազել, երբեմն՝ զգալիորեն։

Որոշ արտադրողներ իրենց արևային վահանակները կառուցում են PID-ի դիմացկուն նյութերով՝ օգտագործելով հատուկ ապակի, պատիճավորման շերտեր և իոնների տարածման արգելակներ։

Բացի այդ, բոլոր վահանակները ենթարկվում են նաև մեկ այլ երևույթի՝ լուսային ազդեցությամբ դեգրադացիայի (LID)։ Այս դեպքում վահանակները կորցնում են արդյունավետությունը արևի ճառագայթների ազդեցության առաջին տարվա ընթացքում։ PVEL (PV Evolution Labs) փորձարկման լաբորատորիայի տվյալներով՝ LID-ի մակարդակը տատանվում է՝ կախված բյուրեղային սիլիկոնե թիթեղների որակից, սակայն սովորաբար բերում է արդյունավետության 1-3% միանվագ կորստի։

 

Մթնոլորտային ազդեցությունները արևային վահանակների վրա

արևային համակարգ․ Սաննովա Թեք

Արևային վահանակների դեգրադացիայի հիմնական պատճառներից մեկը եղանակային պայմանների ազդեցությունն է։ Ջերմությունը կարևոր գործոն է ինչպես վահանակի տվյալ պահին աշխատանքում, այնպես էլ ժամանակի ընթացքում դրա դեգրադացիայի մեջ։ NREL-ի տվյալներով՝ շրջակա միջավայրի բարձր ջերմաստիճանը բացասաբար է ազդում էլեկտրական բաղադրիչների աշխատանքայնության և արդյունավետության վրա։

Վահանակի տեխնիկական տվյալների թերթիկում կարելի է գտնել դրա ջերմաստիճանային գործակիցը, որը ցույց է տալիս, թե որքանով է վահանակը ունակ պահպանել իր արտադրողականությունը բարձր ջերմաստիճաններում։

Ջերմաստիճանային գործակիցը ցույց է տալիս, թե որքան արդյունավետություն է կորցնում վահանակը յուրաքանչյուր ցելսիուսի աստիճանի բարձրացման դեպքում՝ ստանդարտ 25°C ջերմաստիճանից վեր։

Օրինակ, եթե վահանակի ջերմաստիճանային գործակիցը -0.353% է, դա նշանակում է, որ յուրաքանչյուր աստիճանով բարձրանալիս 25°C-ից վեր, վահանակը կորցնում է իր ընդհանուր արտադրողականության 0.353%-ը։

Ջերմային փոխանակումը արևային վահանակների դեգրադացիան առաջացնում է մի գործընթացի միջոցով, որը կոչվում է ջերմային ցիկլավորում։ Երբ օդը տաքանում է, նյութերը ընդլայնվում են, իսկ սառչելիս՝ սեղմվում։ Այս շարժումը ժամանակի ընթացքում վահանակի ներսում առաջացնում է միկրոճաքեր, որոնք աստիճանաբար նվազեցնում են դրա արտադրողականությունը։

PVEL-ի տարեկան Module Score Card հաշվետվության շրջանակում ուսումնասիրվել են Հնդկաստանի տարածքում գործող 36 արևային կայաններ, և արձանագրվել են ջերմային դեգրադացիայի զգալի հետևանքներ։ Այդ նախագծերի միջին տարեկան դեգրադացիան կազմել է 1.47%, մինչդեռ ավելի ցուրտ և լեռնային շրջաններում տեղադրված կայանների մոտ դեգրադացիայի մակարդակը գրեթե երկու անգամ ավելի ցածր է եղել՝ 0.7%։

Ճիշտ տեղադրումն օգնում է մեղմել ջերմության հետ կապված խնդիրները։ Վահանակները պետք է տեղադրվեն տանիքից մի քանի դույմ բարձրության վրա, որպեսզի օդային կոնվեկցիայի արդյունքում հովացնող հոսանքներ անցնեն դրանց տակ և զովացնեն սարքավորումը։

Վահանակների կառուցման ընթացքում կարելի է կիրառել բաց գույնի նյութեր՝ ջերմության կլանումը սահմանափակելու համար։ Բացի այդ, ինվերտորները և միավորիչները (combiners), որոնք հատկապես զգայուն են ջերմաստիճանի նկատմամբ, ցանկալի է տեղադրել ստվերում։

Քամին ևս մեկ եղանակային գործոն է, որը կարող է վնասել արևային վահանակներին։ Ուժեղ քամին առաջացնում է վահանակների ճկունություն, ինչը կոչվում է դինամիկ մեխանիկական բեռ (dynamic mechanical load)։ Սա նույնպես նպաստում է վահանակների մեջ միկրոճաքերի առաջացմանը և նվազեցնում արտադրողականությունը:                     Որոշ ամրակցման համակարգեր հատուկ նախագծված են բարձր քամիներ ունեցող տարածքների համար՝ պաշտպանում են վահանակները ուժեղ օդային բեռնվածքներից և սահմանափակում միկրոճաքերի առաջացումը։ Հիմնականում արտադրողի տեխնիկական թերթիկում նշվում է առավելագույն քամու արագությունը, որի դիմացկունությունն ունի վահանակը։

Նույնը վերաբերում է ձյանը, որը ծանր տեղումների ժամանակ կարող է ծածկել վահանակները և սահմանափակել դրանց արտադրողականությունը։ Ձյունը նույնպես կարող է առաջացնել դինամիկ մեխանիկական բեռ, որն ազդում է վահանակների դեգրադացիայի վրա։ Սովորաբար ձյունը սահում է վահանակներից, քանի որ դրանք հարթ են և տաքանում են, սակայն որոշ դեպքերում տերերը կարող են որոշել ձեռքով հեռացնել ձյունը վահանակներից։ Դա պետք է անել շատ զգուշորեն, քանի որ վահանակի ապակու մակերեսի քերծվածքը բացասաբար կազդի արտադրողականության վրա։

Դեգրադացիան վահանակի կյանքի բնական և անխուսափելի մասն է։ Ճիշտ տեղադրումը, զգուշությամբ ձյան հեռացումը և վահանակների նրբորեն մաքրումը կարող են օգնել պահպանել արտադրողականությունը, բայց ի վերջո, արևային վահանակը տեխնոլոգիա է առանց շարժվող մասերի, որն անհրաժեշտ է շատ քիչ սպասարկում։

արևային վահանակները և Արարատը

Ստանդարտներ

Որպեսզի երաշխավորվի, որ վահանակը երկար կյանք կունենա և կաշխատի ինչպես նախատեսված է, այն պետք է անցնի ստանդարտներին համաձայն փորձարկումներ և ստանա սերտիֆիկատ։ Վահանակները ենթարկվում են Միջազգային էլեկտրոտեխնիկական կոմիտեի (IEC) փորձարկումներին, որոնք կիրառվում են ինչպես մոնոկրիստալային, այնպես էլ պոլիկրիստալային վահանակների վրա։

EnergySage-ի տվյալներով՝ վահանակները, որոնք համապատասխանում են IEC 61215 ստանդարտին, անցնում են էլեկտրական բնութագրերի ստուգումներ, ինչպիսիք են խոնավության պատճառով արտահոսող հոսանքները և մեկուսացման դիմադրությունը։ Նրանք անցնում են նաև մեխանիկական բեռների փորձարկումներ՝ ներառյալ քամու և ձյան ազդեցությունները, ինչպես նաև կլիմայական փորձարկումներ, որոնք գնահատում են վահանակի դիմադրությունը տաք կետերին, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթմանը, խոնավություն-սառույցին, խոնավ-տաք պայմաններին, կարկուտի ազդեցությանը և այլ   ազդեցություններին։

IEC 61215 ստանդարտը նաև սահմանում է վահանակի աշխատանքի չափորոշիչները ստանդարտ փորձարկման պայմաններում, ներառյալ՝ ջերմաստիճանային գործակիցը, բաց հոսքի լարումը (open-circuit voltage) և առավելագույն հզորության ելքը։

Շատ հաճախ վահանակի տեխնիկական տվյալների թերթիկում կարելի է հանդիպել նաև Underwriters Laboratories (UL) հաստատման կետը, որը նույնպես ապահովում է ստանդարտներ և անցկացնում է փորձարկումներ։ UL-ը իրականացնում է կլիմայական և ծերացման փորձարկումներ, ինչպես նաև անվտանգության բոլոր անհրաժեշտ ստուգումները։

Անհաջողություններ

Արևային վահանակների անհաջողությունների մակարդակը ցածր է։ NREL-ը ուսումնասիրություն է իրականացրել 2000-ից 2015 թվականների ընթացքում ԱՄՆ-ում տեղադրված ավելի քան 50,000 համակարգերի և աշխարհում 4,500 համակարգերի շրջանում։ Ուսումնասիրության արդյունքներով՝ տարեկան միջինում 10,000 վահանակներից կորուստը կազմում է մոտ 5-ը։

Անհաջողությունների մակարդակը զգալիորեն բարելավվել է ժամանակի ընթացքում. 1980-2000 թվականների ընթացքում տեղադրված համակարգերի անհաջողությունների ցուցանիշը կրկնակի ավելի բարձր է եղել, քան 2000 թվականից հետո տեղադրված համակարգերի մոտ։

Արևային համակարգերի անգործունեության հիմնական պատճառն ոչ թե վահանակների խոտաններն են, այլ ինվերտորների սխալ աշխատանքը։ kWh Analytics-ի տվյալներով՝ բոլոր արևային կայանների անգործունեության մոտ 80%-ը առաջանում է ինվերտորներից։ Այս սարքը վերածում է վահանակների ուղղակի հոսանքը (DC)՝ օգտագործելի անփոփոխ հոսանքի (AC)։

Ճիշտ ընտրված և որակյալ ինվերտորը ոչ միայն ապահովում է կայանի անխափան աշխատանքը, այլև կանխում հնարավոր կորուստները։

Իսկ թե ինչպես ընտրել ճիշտ ինվերտոր ձեր արևային համակարգի համար, և թե ինչ դեր ունեն ինվերտորները համակարգի արդյունավետության մեջ, կարող եք կարդալ մեր մյուս բլոգ պոստում․ Արևային կայանի ինվերտոր կամ փոխափոխիչ․ ամեն ինչ ինվերտորների մասին։

Բացի այդ, պետք է ուշադրություն դարձնել նաև փոխակերպիչների որակին, քանի որ անորակ կամ ոչ սերտիֆիկացված սարքերը կարող են բացասաբար ազդել ոչ միայն ձեր համակարգի արդյունավետության, այլև ամբողջական էլեկտրական ցանցի աշխատանքի վրա։ Դրանք հաճախ առաջացնում են լարման տատանումներ և էլեկտրամագնիսական խանգարումներ՝ վտանգելով ցանցի կայունությունն ու անվտանգությունը։Թեմայի մանրամասներին կարող եք ծանոթանալ մեր այլ բլոգ պոստում՝ Անորակ արևային փոխակերպիչների ազդեցությունը էլեկտրական ցանցերի վրա։