Martin Sedlák | 21. 12. 2020

Vědecky ověřeno: solární panely vydrží produkovat čistou energii minimálně tři dekády

Pochybnosti o tom, jak vlastně dlouho vydrží solární panely vyrábět elektřinu jsou oblíbeným nástrojem kritiků fotovoltaiky. Výsledky testování solárních v reálných podmínkách, které probíhalo 25 let v Národních laboratořích pro obnovitelné zdroje v USA však jasně ukazují, co fotovoltaika vydrží.

Výrobci solárních panelů garantují výkon po dobu 20 let. Nové řady fotovoltaických modulů mají od producentů garanci výkonu na dobu až 25 let. Garance výkonu se často u laické veřejnosti zaměňuje za celkovou dobu životnosti panelů. Jde však o jinou veličinu: výrobci během stanovené doby ručí za to, že účinnost panelů neklesne pod danou hodnotu. Životnost panelů může být podstatně vyšší: ty od kvalitních výrobců mohou vyrábět až 30 nebo 40 let.

Samozřejmě, pokud během té doby technologicky zastarají, může přijít jejich výměna a recyklaci se postarají kolektivní systémy, jako například v Česku společnost REsolar. Účinnost a výkon solárních panelů totiž průběžně narůstá, klesá však jejich cena. Jen o roku 2010 klesly ceny solárních panelů o zhruba 80 %.

Letité zkušenosti s fotovoltaikou

Národní laboratoř pro obnovitelné zdroje (NREL) se v USA zabývá vývojem v oblasti moderní energetiky dlouhá desetiletí. Součástí výzkumu je venkovní testovací zařízení v Coloradu. Testy zde umožňují sledovat výkon fotovoltaického modulu za venkovních podmínek a jeho proměnlivost v dlouhodobém časovém horizontu. Testují se zde teprve vyvíjené solární panely nebo ty, které již čekají na komerční nasazení. Z pohledu na dlouhodobou kvalitu fotovoltaiky stojí za pozornost výsledky testů, které byly v areálu laboratoře nainstalovány v 90. letech minulého století.

Jednou ze sledovaných technologií jsou panely z teluridu kadmia (CdTe). Jde o řešení, které vzniklo právě ve spolupráci NREL s komerčními firmami v průběhu 90. let minulého století. Z vývoje nových řešení vzešel dnes přední americký producent solárních panelů společnost First Solar (tehdy se firma jmenovala ještě Solar Cells). Použití materiálu CdTe umožňuje zefektivnění výroby s nižšími náklady a menší uhlíkovou stopou než běžný křemíkový panely. Nevýhodou je nutnost odborného naložení s vyřazenými solárními panely, které First Solar řešení zpětným odběrem od zákazníků.

Známým faktem solárních článků je to, že časem ztrácejí účinnost. Právě dlouhodobé měření umožňuje ukázat, jak zásadní degradace může být. Výsledky čtvrt století dlouhého měření jsou však fantastické: po pěti letech činila ztráta výkonu panelů od firmy First Solar 0,6 % ročně. Po 25 letech lze stanovit průměrnou degradaci výkonu na 0,5 % ročně. Celkově tak Účinnost přeměny energie panelů klesla o 12,5 %.

Venkovní testovací laboratoř fotovoltaiky, NREL
NREL

Výsledky dlouhodobých testů pak slouží firmám i při vývoji nových solárních panelů. Pochopitelně nejde o stejný typ panelů, jako byl vyvinut před 30 let, ale na trhu jsou dostupné jejich další vývojové řady s podstatně větší účinností. Přesto potvrzení kvality u jejich předchůdců dává společnosti dostatek relevantních podkladů k tomu, aby mohla posunout garanci na výkonu modulů z 25 let na 30 let, což také před nedávnem zástupci First Solar oznámili.

Solární pamětníci doby

Fotovoltaika testovaná v NREL však není nejstarší instalací solární energetiky, která ještě dnes funguje. První fotovoltaické systémy připojené k síti byly například v Evropě uvedeny do provozu v Německu, Švýcarsku a Rakousku v letech 1981, 1982 a 1988. Více než 35 let tak produkují čistou energii.

Mezi předky dnešních moderních solárních článků patří instalace z Oldenburgu. Výzkumná skupina vědců na Oldenburské univerzitě se po ropné krizi v 70. letech minulého století pustila do výzkumu energie z větru a slunce. Jedním z cílů bylo dokázat, že lze chod laboratoře Fyzika obnovitelných zdrojů pokrýt čistě energií z obnovitelných zdrojů. Budova otevřená v roce 1982 stále slouží pro praktický výcvik, přednášky a jako kancelářské prostory. Pro dodávky elektrické energie byla instalována řada solárních panelů od firmy AEG-Telefunken. Jde o jeden z nejstarších solárních systémů v Německu. Tyto panely totiž před instalací na univerzitní budově (336 fotovoltaických modulů s celkovým výkonem 3,46 kWp) bylo předtím pět let využíváno v jiným výzkumném projektu. Pokud se tak sečte předchozí testovací období s instalací v univerzitním kampusu, vyrábí tyto panely elektřinu více než 40 let. Instalace tak nabízí ideální podmínky ke sledování kvality a životnosti solárních článků. Solární panely z univerzitní instalace ukazují, že i křemík je vhodný k produkci odolných panelů se stabilními vlastnostmi během dlouhých desítek let. Produkce od kvalitních firem tak odolá zubu času v podobě koroze nebo UV záření, které by mohlo degradovat plastový materiál použitý k zapouzdření buněk.

Historická solární elektrárna v Oldenburgu
uol.de

Kontinuální měření výkonu solární elektrárny na Oldenburské univerzitě ukazuje, že panely mají velmi dobré provozní charakteristiky. Laboratorní měření potvrdilo, že oproti údajům o jmenovitém výkonu deklarovaném na štítkách od výrobce v roce 1976, klesl výkon během desítek let provozu pouze nepatrně. Například v roce 2010, tedy po 34 letech provozu vědci z univerzity v Oldenburgu naměřili pokles výkonu o pouhé 4 % nižní, než je uváděný výkon v datových listech od výrobce. Účinnost historických modulů byla 8,2 % ve srovnání se specifikací výrobce 8,55 %. Pro připomenutí: v současné době účinnost prodávaných fotovoltaických modulů z krystalického křemíku pohybuje okolo 20 % u monokrystalických a okolo 17 % u polykrystalických.

Další historickou instalací fotovoltaiky lze najít v Toledu (Španělsku). Vznikla zde zřejmě vůbec první solární elektrárna s instalovaným výkonem nad 1 MW na světě. Byla uvedena do provozu v červenci 1994 a od té doby dodává čistou elektřinu do sítě. Vlastníky jsou Enel Green Power, RWE a Gas Natural Fenosa.

Historické instalace solárních panelů jsou tak důkazem, že fotovoltaika vydrží více než 20 či 25 let provozu, po který výrobci modulů garantují jejich výkon. Zájemci o využití solární energie se tak nemusí bát, že by jejich elektrárna přestala vyrábět.

Hodily by se solární panely i na vaši střechu? Zkuste se podívat na podrobnosti



Zdroje: nrel.gov, uol.de

FOTO: Panely First Solar v laboratoři NREL, zdroj: NREL