Care este durata de viata a unui sistem fotovoltaic?

      Sistemele fotovoltaice au de obicei o durata de viata undeva intre 20 si 25 de ani: pe aceasta perioada sunt de obicei facute subventiile de intrare la retea, in majoritatea tarilor din UE, bancile de asemenea iau in calcul aceasta perioada de 20 de ani de obicei in cazul proiectelor la centrale fotovoltaice mari. Deci putem lua o perioada de 20 de ani ca si minim.
    
De asemenea fiecare client serios in calcul ca in aceasta perioada de 20-25 ani, invertoarele trebuie schimbate cand ajung la 10-15 ani pentru simplul fapt ca unele componente electrice din invertor atat pot sa duca. Deci pe timpul duratei de viata a sistemului trebuie luata in calcul o schimbare de invertor dar panourile fotolvtaice, cablurile si structura de montare (daca folosim componente din otel inoxidabil sau aluminiu) ar trebui sa reziste chiar 25 de ani.
   
Dar ce se intampla dupa perioada de 20 de ani? Exista exemple care merita urmarite in acest caz. Asa a fost programul din anii '90 numit programul "1000 acoperisuri" din Germania care a fost finantat de Ministerul Educatiei si Cercetarii, oferind un sprijin de 70% la cumpararea si instalarea unui astfel de sistem care inca in acea perioada avea un pret destul de piperat. O Universitate din Germnia chiar a studiat situatia acelor sisteme instalate (iar cei de la PV Magazine l-au scris). Au gasit  unele rezultate surprinzatoare.
      
Degradare minima a panoului fotovoltaic

Un sistem de langa orasul Leipzig spre exemplu, dupa mai mult de 20 de ani produce in medie anual undeva la 800-900 kWh per killowatt. Deci aproape cu nimic mai putin decat un sistem nou avand in vedere conditiile climatice ( in zona noastra ar fi de asteptat o productie undeva la 1100-1200 kWh la un sistem de 1kWp datorita pozitiei geografice fiind putin mai in sud si avand un climat cu soare mai intens).

Panourile sunt intr-o stare buna, lucru care este interesant deoarece in anii '90 inca a fost o mare problema cu laminarea, inca nu au fost materiale si adezivi rezistenti in acea perioada fata de ce se foloseste astazi. Nu se poate observa la ele niciun fel de decolorare. Invertorul l-au schimbat odata, asa cum era de asteptat.

Universitatea din Chemnitz a analizat in total 102 sisteme din anii '90 care au fost instalate prin  programul "1000 acoperisuri". Unul dintre lucurile de notat a fost faptul ca panourile fotovoltaice au o eficienta de 90-95%. Deci eficienta de 80% data de producator pentru 25 de ani reprezinta o valoare precauta, degradarea siliciului din experienta producatorului si a practicilor este sub valoarea de 0,8% la care se asteptau. Au existat producatori care au masurat caderi in eficienta mai mari, dar chiar si in aceste cazuri procentajul a fost de peste 80%, si in urma analizelor este de asteptat o functionare de inca cel putin 5 ani a panourilor.

Invertoare care funtioneaza si astazi

Un lucru si mai surprizator este faptul ca si invertoarele s-au mentinut foarte bine in aceasta perioada. In jumatate dintre cazuri, inca si in ziua de astazi mai functioneaza invertorul original avand 20-23 de ani de functionare. Aici a fost o diversitate mai mare in functie de producatori: 80% dintre invertoarele Siemens au trebuit schimbate, si 53% dintre cele ale producatorilor de la SMA. Cateva dintre ele nici nu mai sunt cunoscute in ziua de astazi (ASP si UFE) dar care inca functioneaza de atunci si care au un procentaj de schimbare de 0%.

Deci in concluzie, este mai bine de luat in calcul ca durata de viata a invertorului este 10-15 ani dar din practica putem vedea ca durata de viata de 20 de ani nu este deloc imposibila.

Proprietarii sistemelor fotovoltaice care functioneaza si astazi nici nu le trece prin gand sa schimbe aceste sisteme: deja au produs de multe ori inmultit cantitatea de curent in bani, "nu cer de mancare", deci nu necesita costuri suplimentare, pana cand invertorul face fata practic produc energia necesara pe gratis chiar si dupa aceasta perioada. Chiar si in cazul schimbarii invertorului, o eficienta de 80-90% este merituoasa pentru continuarea operarii sistemului. Materialele de astazi,   de o calitate mai ridicata pentru fabricarea de module, laminarea imbunatatita, folosind de asemenea si experienta din ultimii 20 de ani, pot imbunatati performantele si durata de viata fata de panourile din anii '90.

Cat de "verde" este panoul fotovoltaic? Amprenta de carbon si recuperarea energiei

De multe ori se ridica problema in discutii (in principal de cei de partea atomilor de carbon) , ca panourile fotovoltaice "nu sunt chiar asa de verzi".
Pentru ca pana acuma nimeni nu a adus argumente pe surse pro sau contra acestei chestiuni, credem ca este important sa adunam informatiile si calculele pe care le-am obtinut noi din surse.

Nu a fost o munca grea deoarece energia folosita si intoarcerea investitiilor din panouri fotovoltaice ('energy payback time') si deasemenea totalitatea productiei, montarii si ciclul de viata al emisiilor de carbon ('carbon footprint') a fost analizata de nenumarate institutii din UE si America, deasemenea studii realizate in universitati cunoscute mondial.

Unul dintre aceste studii notabile a fost realizat in 2006 de institutia olandeza ECN (ECN este cea mai mare institutie de cercetare energetica din Olanda, detalii despre ei pe link). Ei au studiat emisiile de dioxid de carbon dupa standardul ISO 14040 in ciclul de productiei al panoului. Au repetat acesta cercetare si in 2011 care au adus rezultate asemanatoare cu cele din 2006.

Potrivit studiilor ECN energia venita de la panoul fotovoltaic in valoare de 1kWh produce 20-30 g CO2. Ca si o asemanare aveti aici un tabel de la EIA (US Energy Information Administration), aceasta arata ca pentru producerea a 1kWh din gaze produce 500g CO2 iar din alte materiale fosile aprox. 1000g/kWh. (in tabel calculul este in font. 1 font= 453g). Pentru o asemanare la nivel de tara: britanicii in totalul de mix de energie produc 451g/kWh de emisii. Deci in cazul panourilor fotovoltaice emisiile sunt de 15-20 de ori mai mici per kWh decat energia produsa din alte centrale.

Nici nu este o surpriza: emisiile de dioxid de carbon in cazul panourilor fotovoltaice apar in procesul de productie, dar durata de viata a sistemului fotovoltaic montat este undeva la 20-30 de ani deci nu va mai emite nimic apoi. In timp ce in cazul energiei obtinute din materiale fosile practic din momentul procesului de minerit pana la productia de curent produc in intreg procesul lor emisii.

Sa vedem o alta cercetare asemanatoare: in 2013, unul dintre principalele institutii de cercetare din Germania, Institutul Fraunhofer a analizat de cat timp este nevoie pentru ca panoul fotovoltaic sa produca cantitatea de energie in functie de cantitatea de raze solare, care a fost necesara pentru procesul de productie al panoului. A rezultat ca in Germania in functie de locatia geografica care este un factor important a fost obtinuta o perioada de 2,5-3 ani:

 

 Desigur aceasta perioada depinde mult de puterea razei solare, de exemplu in sudul Italiei acest termen este chiar si mai mic de 1 an si jumatate (sigur cu cat mergem spre sud acest termen scade si mai mult):

Sa vedem alte cercetari, de exemplu din SUA: cei de la Institutul NREL au obtinut rezultate asemanatoare cum ca ar fi nevoie de o perioada de 2-4 ani, in urma calcului potrivit zonei geografice si a conditiilor meteorologice.

Deci functionalitatea sistemului fotovoltaic, in cea mai mare parte a duratei de viata a acesteia in raport cu producerea neta de dioxid de carbon este una exceptionala.

Cateva cuvinte si despre metodologie: etapele urmatoare in producesul de productie si consumul de energie trebuie luate in considerare:
- topirea siliciului si obtinerea de matrice de calitate ridicata
- prelucrarea matricelor si felierea plachetelor de siliciu
- tratamentul de suprafata al plachetelor, productia de celule ( si a materiei prime) pentru producere si dioxidul de carbon emis
- producerea cererii de energie pentru alte materii prime ( placa de sticla, cadru de aluminiu, cabluri si drivere etc.)
- transportul de materii prime si materii finite
- alte materiale necesare pentru instalarea sistemului fotovoltaic
- energia necesara pentru reciclarea panoului la sfarsitul de viata al acestuia, logistica si amprenta de carbon

In concluzie, din punctul de vedere al amprentei de carbon, energia fotovoltaica este printre cele mai "verzi" energii. Noi am gasit aceste cercetari sigur asteptam daca aveti si alte comentarii despre acest subiect sau alte cercetarii care sa intareasca sau sa contrargumenteze informatiile gasite de noi.