Traxle Solar sro. Vladislav Poulek
Fotovoltaické panely pro extrémní klimatické podmínky.
V současnosti většina (více než 90 %) fotovoltaických panelů používá laminaci EVA s nízkou tepelnou odolností (+ 85oC) a vysokou korozní aktivitou.
6MW elektrárna v Carrisa Plains těsně po dokončeni
6MW elektrárna v Carrisa Plains 6 měsíců po dokončeni
Typ poruchy
% ze všech poruch
Koroze
45.3
Lom článku nebo spoje
40.7
Porucha vývodů
3.9
Porucha sběrné krabice
3.6
Delaminace
3.4
Přehřátí vodičů nebo diod Mechanické poškození Vadné bypass diody
1.5 1.4 0.2
Množství a typ poruch panelů laminovaných EVA
Od roku 2008 společnost TRAXLE, spolu s Ruskými vědci vyvinuli průmyslové technologie laminování solárních fotovoltaických panelů se silikonovým gelem, který je vhodný pro vysoké teploty +115 ° C a nízké teploty -60 ° C.
EVA
Silikonový gel
Trvalá pracovní teplota
-40 +80oC
-60 +250oC
Odolnost proti UF záření
vysoká
nízká
Životnost
25 let
50 let
Index lomu
1.482
1.406
Energie potřebná pro laminaci panelu Průhlednost pro sluneční záření Průhlednost pro sluneční záření Průhlednost pro sluneční záření Chemická aktivita
49 kWh
0.5 kWh
8% (360nm)
90% (360 nm)
62% (400nm)
92% (400 nm)
91% (600-1000nm)
93% (600 nm)
vysoká
nízká
Srovnání vlastností pouzdřících materiálů
Velmi perspektivní je použití fotovoltaických panelů laminovaných silikonovým gelem v pouštních oblastech Afriky a středního východu (Arábie).
Potenciál výroby energie
Pracovní teplota fotovoltaických panelů tam může být často nad +85oC až do +95 oC. T.j. nad pracovním limitem běžných panelů laminovaných v EVA. Obrázek ukazuje degradaci panelu s laminací EVA po 11 letech v teplém (nikoli extrémně teplém) Řecku.
Výstupní výkon fotovoltaické elektrárny 1MW Rancho Seco (Cal.) se po 25 letech snížil na 67% původního výkonu.
Podnebí v Rancho Seco je slunečné ale ne extrémně teplé
Další oblastí aplikace gelové technologie jsou fotovoltaické panely integrované ve střechách domů
Výpočty a měření ukazují že teploty fotovoltaických panelů plně integrovaných do střech jsou v létě nad 100 oC v Evropě a nad 110 oC v tropických oblastech
PV panely integrované ve střeše
PV panely umístěné nad střechou
Model střechy, na TF-ČZU v Praze, pro výzkum teploty integrovaných panelů
Tak v Evropě může být teplota panelů plně integrovaných ve střechách v rozsahu +100 to +110oC a v tropických oblastech až +125oC. Výsledkem je podstatné omezení životnosti fotovoltaických panelů.
V současnosti se objevila řada případů požárů fotovoltaických systémů na střechách v Evropě i ve světě.
Životnost fotovoltaických panelů plně integrovaných do střech se může, v důsledku vysokých teplot, snížit z 25 roků na 10 roků a riziko vzniku požárů výrazně roste.
Teploty nad +85 oC jsou mimo rozsah záruk všech solárních panelů laminovaných do EVA. Proto může být obtížné zajistit záruku a pojištění těchto panelů plně integrovaných do střech
Panely TRAXLE Desert Star laminované silikonovým gelem mají všechny komponenty certifikované na teplotu nejméně +115oC. Samotný silikonový gel snese trvale teplotu +250 oC.
Na rozdíl od panelů laminovaných EVA, nové panely sklo/sklo laminované silikonovým gelem vyhovují přísným normám požární bezpečnosti.
Hybridní fotovoltaicko-termické solární panely se siloxanovým gelem – viz ČVUT/UCEEB
Technologie a využití fotovoltaických panelů laminovaných silikonovým gelem na Sibiři a v Arktidě
Mechanismus výskytu trhlin v solárních článcích, jako většina příčin poruch solárních modulů, se týká vlastností pouzdřícího materiálu - fólie na bázi ethylenvinyl acetátu (EVA). Mechanické vlastnosti tohoto materiálu, a to zejména, modul pružnosti (tuhost) jsou velmi závislé na teplotě. Když se teplota sníží z pokojové teploty na -40 oC hodnota modulu pružnosti (tuhost) se zvýší o 2 řády.
Tvrdý “zmrzlý“ EVA nedává článkům mechanickou ochranu proti přenosu vnější mechanické zátěže, například působení větru.
Modul pružnosti Pa
Теplota оС
Modul pružnosti silikonového gelu je téměř konstantní v rozsahu teplot od +100 °C do -60 ° C. Při teplotě -60 °C je modul pružnosti silikonového gelu asi 100.000 krát nižší než u EVA.
EL foto trhlin v článcích EVA laminovaného panelu namáhaného větrem při teplotě –40 oC
Mapa ukazuje že na východní Sibiři jsou velké oblasti s vysokou úrovní slunečního svitu
Při nízkých teplotách -40 oC je účinnost fotovoltaických panelů vyšší až o 30% ve srovnání s teplotou +25 oC. Proto může být v některých měsících výroba energie z fotovoltaických panelů vyšší v Jakutsku než v Madridu
Nové systémy diesel solár (bez baterií)
Závěr Technologie pouzdření siloxanovým gelem výrazně rozšiřuje teplotní rozsah použitelnosti fotovoltaických panelů, může zdvojnásobit jejich životnost a snižuje riziko vzniku požáru fotovoltaických systémů.
Děkuji za pozornost
