Vai saules paneļi iztur ļoti sliktu laiku, piemēram, lietu ar krusu?

Kā tiek testēti saules paneļi pret vētra izturību

Ietekmes testēšanas standarti: IEC un ASTM prasības saules paneļu izturībai

Ražotāji rūpīgi testē saules paneļus saskaņā ar IEC 61215 un ASTM E1038 standartiem, lai pārbaudītu to izturību pret īsaļa bojājumiem. Testos paneļi tiek bombardēti ar 11 ledus bumbām, kuru diametrs ir aptuveni viens collu un kuras kustas ar ātrumu apmēram 51 jūdzi stundā. Lai gan lielākā daļa paneļu iztur šos pamattestus, daudzi eksperti uzskata, ka nepieciešamas labākas metodes svarīgu sastāvdaļu, piemēram, strāvas vadiem un savienojuma kastēm, novērtēšanai. Pagājušā gada lielā īsaļa negadījums Kolorādo atklāja problēmas, kas parādīja — pat paneļi, kuri izturējuši standarta testus, var izgāzties reālos apstākļos. Tas ir pamudinājis lielas sertifikācijas organizācijas virzīt pārbaudes metodes, kas atspoguļo faktiskos laikapstākļu izaicinājumus.

FM Global sertifikācija un tās nozīme smagu laikapstākļu izturībā

FM Global sertifikācija paceļ standartus, izmantojot ietekmes simulācijas ar 50 mm (2 collu) īsaļa graudiem, kuru ātrums ir 30 m/s (67 jūdzes stundā). Šis standarts aizpilda robas tradicionālajos testos, novērtējot, kā atkārtotas ietekmes ietekmē:

• Stikla plaisu raksti
• Mikroplaisu izplatīšanās fotovoltaisko elementu šūnās
• Elektrisko parametru pasliktināšanās

Ražotāji, kuriem piešķirta šī sertifikācija, reģionos ar biezu lietu fiksē par 84% zemāku apdrošināšanas prasību biežumu salīdzinājumā ar nesertificētiem risinājumiem (Ponemon, 2022).

Tipiski īpaši lietus ietekmes testi: 25 mm ledus bumbiņas ar ātrumu 27 m/s un reālās pasaules simulācija

Mūsdienu testēšana kombinē IEC prasības ar reālās vides mainīgajiem faktoriem:

Kāpēc laboratorijas testi ir svarīgi: tilts starp kontrolētām vides un reālajiem darbības rezultātiem

Laboratorijas testi nekad pilnībā neatdarinās to, kas notiek desmitgades garumā, kad materiāli tiek pakļauti īstai laikapstākļu iedarbībai, taču tie mums joprojām dod svarīgus novērtējuma sākumpunktus. Ņemot vērā paneļus, kas iztur testa standartu 25 mm ar 23 m/s, parasti pēc pieciem gadiem, kurus paneļi pavadījuši Tekasas viesuļos, tie saglabā aptuveni 97 % no sākotnējās izturības, savukārt paneļi, kuri netika testēti, zaudē līdz pat 63 % strukturālās integritātes. Tomēr nozares eksperti norāda, ka reālais kalpošanas ilgums ir tikpat atkarīgs no tā, kā produkti tiek uzstādīti. Kad montāžas speciālisti pareizi uzgriež stiprinājumu sistēmas skrūves, redzam ievērojamu samazinājumu bojājumu gadījumu skaitā, ko izraisa viesuļi — pēc jaunākajiem Nacionālās atjaunojamās enerģijas laboratorijas datus no pagājušā gada, problēmu skaits samazinās aptuveni par 41 %.

Saules paneļu izturība aizvien vairāk: darbība ārkārtas laikapstākļos

Noturība pret UV degradāciju, termisko cikliskumu un mitruma iedarbību

Pateicoties uzlabojumiem, piemēram, īpašiem polimēra aizmugurējiem slāņiem un tiem modernajiem pretrefleksijas pārklājumiem, šodienas saules paneļi var kalpot vairākus gadus, neskatoties uz pastāvīgu UV staru iedarbību. Saskaņā ar NREL 2023. gada pētījumu, šie jaunākie dizaini faktiski samazina UV bojājumus aptuveni par 58% salīdzinājumā ar vecākiem modeļiem. Lai pārbaudītu to izturību, ražotāji tos testē kontrolētās vidēs, kur temperatūra svārstās no -40 grādiem pēc Celsija līdz 85 grādiem pēc Celsija, kā arī pakļauj tos augstam mitrumam. Šis paātrinātais testēšanas process spēj imitēt 25 reālu gadu ietekmi vien sešās dienās, izmantojot IEC 61215 protokolā noteiktos standartus termo cikliskai pārbaudei. Tieši tāpat tiek veikti specifiski mitruma un sasaldēšanas testi, lai nodrošinātu, ka paneļu hermētiskums darbojas pareizi un iekšā neiekļūst ūdens — kas ir īpaši svarīgi instalācijām karstās, mitrās vietās, kur kondensācija vienmēr rada bažas.

PV sistēmu strukturālā integritāte vētrās un stipros vējos

Sertificētas fotovoltaīkā (PV) uzstādīšanas sistēmas iztur vēja ātrumus līdz 140 jūdzes stundā — līdzvērtīgi 4. kategorijas viesuļvētrām — pateicoties dinamiskajai slodzes pārbaudei. FM Global sertifikācija prasa saules paneļu masīviem nepieredzēt nekādas strukturālas atteices pēc ilgstoša 120 jūdžu stundā vēja, šo standartu atbilst 90% komerciālo montāžas sistēmu.

Ilgtermiņa veiktspējas pasliktināšanās pēc ekstrēmiem laika apstākļiem

NREL lauka dati rāda, ka paneļi, kas atrodas reģionos ar biežu lietu, saglabā 92% efektivitāti pēc 15 gadiem, ar tikai 0,8% gadējo veiktspējas zudumu piekrastes zonās. Tomēr atkārtotas termiskās slodzes no ekstrēmiem karstuma viļņiem var paātrināt savienojuma kastu nodilšanu, uzsvēlot nepieciešamību pēc izturīgiem hermētizācijas materiāliem.

Reālās pieredzes pierādījumi par saules instalāciju pretestību pret lietu

Pielietojuma piemērs: 2017. gada Kolorādo lietus negaiss un tā ietekme uz fotovoltaīkā sistēmām

2017. gadā Kolorādo sasita milzīgs vētra, kas izmeta bumbiņu lieluma ledus gabalus, kuru diametrs bija aptuveni 45 mm un kuri pārvietojās ar neiedomājamu ātrumu — 32 metri sekundē. Šis ātrums tālu pārsniedza to, ko parasti ņem vērā lielākā daļa saules paneļu testu. Pat tad, ja ražotāji bieži reklamē savus produktus kā izturīgus pret vētru, Nacionālais atjaunojamās enerģijas laboratorija konstatēja, ka aptuveni 14 % no skartajiem saules paneļu masīviem pēc vētras bija jānomaina daļas. Viena liela rūpnieciskā instalācija pat zaudēja 5 % visu savu paneļu, jo tie nespēja izturēt triecienu spēku, kamēr citi 22 % sāka ražot mazāk elektroenerģijas dēļ sīkām plaisām, kuras neviens uzreiz nemanīja. Pēc tam, kad bija redzams, cik smagi reālie apstākļi bojāja instalācijas, eksperti no Atjaunojamās enerģijas testa centra ierosināja mainīt paneļu testēšanas metodes pret vētra radītiem bojojumiem. Viņi vēlas, lai jaunie protokoli labāk atspoguļotu vētra neparedzamo kustības virzienu patiesās vētrās, nevis vienkārši trieciena iedarbību tieši perpendikulāri paneļiem.

Lielu bojājumu biežums augsta riska reģionos un apdrošināšanas prasību tendences

Reģionos, kuros bieži nolīst lietus, piemēram, Teksasā un Kolorādo, saules paneļu bojājumu prasības ir 3,7 reizes augstākas salīdzinājumā ar piekrastes teritorijām (kWh Analytics 2024). Apdrošināšanas dati liecina:

• 73% no laikapstākļu izraisītajām prasībām ietver lietu bojājumus
• Vidējās remonta izmaksas: 18 200 USD par komerciālu masīvu
• no 2020. gada lietu aizsargierīču pēcpārdošanas instalāciju skaits ir pieaudzis par 40%

Federālā ārkārtas situāciju pārvaldības aģentūra atzīmē uzlabošanos prasību iznākumos tiem sistēmu lietotājiem, kuri izmanto slīpuma leņķi virs 35°, kas samazina tiešo ietekmi par 60%.

Vai ražotāji pārvērtē lietu izturību? Strīdīgā jautājuma izskatīšana

Kaut arī 92% paneļu iztur IEC 61215 laboratorijas testus, lauka pētījumi rāda, ka pēc smagiem lietus notikumiem 34% nespēj uzturēt deklarēto veiktspēju (SolarBuilder 2023). Kritiķi argumentē, ka pašreizējie standarti:

1. Neņem vērā secīgos triecienus
2. Izmanto sfērisku ledus masu, nevis neregulāras lietus formas
3. Testējiet moduļus izolācijā, nevis masīva konfigurācijās

Ražotāji atzīmē, ka reālajā pasaulē bojājumi bieži rodas nepareizu uzstādīšanas leņķu vai jau esošu paneļu defektu dēļ. Debates turpinās, jo klimata modeļi paredz, ka saules enerģijai bagātajos reģionos līdz 2030. gadam ķiršu lietus būs par 17% intensīvāks.

Izgudrojumi saules paneļu dizainā ar pretestību ķiršu lietum

Kalētais stikls un pastiprinātas rāmju tehnoloģijas paaugstinātai triecienizturībai

Šodienas saules paneļi ir aprīkoti ar kalētu stiklu, kas aptuveni trīs reizes izturīgāks nekā parasts fotovoltaiskais stikls. Šis īpašais stikls iztur tiešus ķermeņa triecienus ar lielumu līdz 25 mm, kuri pārvietojas ar ātrumu vairāk nekā 23 metri sekundē. Rāmji izgatavoti no pastiprināta alumīnija, kuru konstrukcija labāk sadala spiedienu, tādējādi novēršot mikro plaisu izplatīšanos pa paneli. Pat pēc vairākkārtējiem triecieniem šie paneļi saglabā strukturālo izturību. Saskaņā ar nozares pētījumiem saules enerģijas instalācijas, kurās izmantota šāda tehnoloģija, reģionos, kur bieži sastopams lietus ar graupēm, reģistrē aptuveni 70–75% mazāk apdrošināšanas prasību salīdzinājumā ar vecāku modeļu paneļiem.

Nākamās paaudzes enkapsulanti un aizmugurējās plāksnes, kas uzlabo izturību

Pēdējā laikā materiālu tehnoloģijā panāktie jauninājumi ienes pamanāmas izmaiņas saules paneļu konstrukcijā. Hibrīdie hermētiķi, kas apvieno EVA ar fluoropolimēra slāņiem, samazina mitruma iekļūšanu aptuveni par 40%, turklāt tie labāk iztur triecienus. Paneļu aizmugurējam korpusam ražotāji tagad izmanto divslāņu konstrukcijas ar poliamīda plēvēm un īpašām UV pārklājuma kārtām, kas palīdz aizsargāt pret vētraizmeņiem un palēnina novecošanās procesu laika gaitā. Saskaņā ar pērnajā Solar Builder Magazine publicēto pētījumu, šie jaunie materiāli faktiski pagarināsa saules paneļu kalpošanas laiku par papildus 8 līdz 12 gadiem tiem būvējot teritorijās, kur bieži sastopami smagi laikapstākļi, vienlaikus saglabājot to efektīvu gaismas caurlaidību. Šāda veida progress ir svarīgs ikvienam, kas vēlas ilgtermiņa ieguldījumus atjaunojamās enerģijas sistēmās.

Saules paneļu izvēle un aizsardzība teritorijās ar biežiem vētraizmeņiem

Izvēlieties sertificētus, augsta triecienspējas moduļus no vadošajiem zīmoliem

Iegādājoties saules paneļus, meklējiet tādus, kas atbilst IEC 61215 un FM Global standartiem. Šie sertifikāti nozīmē, ka paneļi iztur triecienus no 25 mm liela ķildu ar ātrumu aptuveni 23 metri sekundē, kas līdzīgs tam, ko novērojam 3. kategorijas viesuļos. Uzņēmumi, kas ievēro stingras testēšanas procedūras, parasti ziņo aptuveni 98 % izdzīvošanas rādītāju, testējot kontrolētā vidē. Šo paneļu kalcinātajam stiklam saskaņā ar ASTM E1038-22 standartiem tiek piešķirta 4. klases vērtējums, kas nozīmē, ka tie spēj absorbēt aptuveni 44,7 Džoulu trieciensspēku. Tas faktiski ir par 35 % izturīgāk nekā parastie paneļi, tādējādi tos padarot par gudru izvēli reģioniem, kas pakļauti smagām laikapstākļu apstākļiem.

Augstākas klases pretķildu saules paneļu izmaksu un ieguvumu analīze

Lai gan pret ledusgabaliem izturīgi modeļi sākotnēji maksā par 8–15% vairāk, 2023. gadā veikts 12 000 uzstādījumu pētījums parādīja 72% zemāku bojājumu biežumu smagu laikapstākļu zonās. Pēc 25 gadiem šie paneļi saglabā 93% produktivitāti salīdzinājumā ar 78% konvencionālajiem modeļiem, ģenerējot papildus $3100+ enerģijas vērtību katram 6 kW sistēmas komplektam. Apdrošināšanas pakalpojumu sniedzēji parasti piedāvā 18–22% apdrošināšanas prēmiju atlaidi sertificētiem pret ledusgabaliem izturīgiem uzstādījumiem.

Aizsardzības modernizācija: ledusgabalu aizsargi, pārklājumi un optimālas slīpuma stratēģijas

Lietus sargi, kas izgatavoti no polikarbonāta, var samazināt triecienspēku aptuveni par 65 procentiem, kā norāda NREL pētījums no 2022. gada, turklāt caur tiem joprojām nonāk aptuveni 97% pieejamā gaismas. Ir arī automatizētas pagrieziena sistēmas, kas paneļus noliek labākā pozīcijā tieši pirms vētras iestāšanās. Pēc Teksasas veikto testu datiem šīs sistēmas ir parādījušas, ka tās samazina tiešos triecienus aptuveni par 80%. Savienojumā ar speciālām pārklājumu kārtām, kas atgrūž ūdeni un novērš mazu plaisu paplašināšanos, visas šīs uzlabošanas kopā parasti padara saules enerģijas sistēmas par 9 līdz 12 gadiem ilgstošākas reģionos, kuros lietus bieži vien ir regulāra problēma.

Bieži uzdavami jautājumi

Kādi standarti tiek izmantoti, lai pārbaudītu saules paneļu izturību pret lietu?

Saules paneļu izturību pret lietu pārbauda, izmantojot IEC 61215 un ASTM E1038 standartus. Šajos testos paneļus ietekmē ar apmēram collu diametrā ledus bumbām aptuveni 51 jūdzes stundā lielā ātrumā.

Kā FM Global sertifikācijas atšķiras no parastajiem saules paneļu testiem?

FM Global sertifikācija ietver ietekmes simulācijas ar lielākiem ķibelēm (50 mm) augstākās ātrumos (30 m/s) salīdzinājumā ar parastajiem testiem, ņemot vērā atkārtotas ķibeleju ietekmes sekas un koncentrējoties uz strukturālo integritāti un elektrisko veiktspējas degradāciju.

Kāpēc reālās pasaules ķibeļu testēšana ir nozīmīga saules paneļiem?

Reālās pasaules testēšana ņem vērā papildu mainīgos lielumus, piemēram, ietekmes ātrumu, ledus bumbiņu blīvumu un nejaušus leņķiskos triecienus, kas labāk imitē grūtos laikapstākļu apstākļus, kuri var ietekmēt paneļa izturību.

Kādas tehnoloģiskās inovācijas palīdz saules paneļiem izturēt ķibeļu bojājumus?

Pēdējā laikā radītas inovācijas, piemēram, kalcinātais stikls, pastiprināti alumīnija rāmji, hibrīdie enkapsulanti un aizmugurējie slāņi, ievērojami palielina saules paneļu izturību pret ķibeļu bojājumiem, vienlaikus nodrošinot efektīvu gaismas caurlaidību.

Kā saules paneļu aizsardzības stratēģijas var palīdzēt teritorijās, kur bieži sastopamas ķibele?

Stratēģijas, piemēram, lietus aizsargu uzstādīšana, pārklājumu izmantošana un slīpuma sistēmu optimizēšana, var ievērojami samazināt krusas ietekmi un pagarināt saules paneļu kalpošanas laiku reģionos, kas ir pakļauti krusai.