Оптимизация фотоэлектрических систем в регионах с суровым климатом

Аккумуляторная батарея TROJAN T145

В недавнем отчёте Программы фотоэлектрических энергосистем (PVPS) Международного энергетического агентства (МЭА) содержатся рекомендации по повышению эффективности фотоэлектрических систем, используемых в таких климатических зонах, как пустыни, тропические регионы и заснеженные районы.

Согласно последнему отчёту IEA-PVPS, для установки фотоэлектрических систем в регионах с более суровым климатом необходимы дальнейшие исследования и полевые данные.

В отчёте по заданию 13 «Оптимизация фотоэлектрических систем для различных климатических условий» содержатся рекомендации по повышению надёжности и производительности солнечных систем, используемых в холодном, снежном, жарком и сухом климате, а также в тропических регионах.

В статье говорится, что по мере ускорения темпов внедрения фотоэлектрических систем они всё чаще устанавливаются в более сложных условиях, при этом такие установки сопряжены с уникальными рисками для долговечности систем, что требует индивидуального проектирования и подходов, учитывающих климатические особенности.

На сегодняшний день использование солнечных модулей, оптимизированных для конкретных климатических условий, по-прежнему ограничено. В отчёте объясняется, что в большинстве случаев стандартные продукты используются в более суровых условиях, а глобальная тенденция к использованию более крупных модулей с более тонким стеклом в рамках стремления к созданию более дешёвых модулей оказывается неподходящей для более сложных климатических условий.

Согласно анализу IEA-PVPS, более низкие температуры, характерные для холодного и снежного климата, могут повысить эффективность модуля и замедлить реакции разложения химических материалов. Однако такие температуры могут привести к дополнительной физической и термомеханической деградации модулей и компонентов системы, что приведет к сбоям в работе системы. Снег также может привести к перегрузке модулей.

В отчёте рекомендуется использовать системы с большим углом наклона и достаточным дорожным просветом, а также ограждения, чтобы избежать образования снежных заносов и минимизировать потери в снежную погоду. В отчёте также говорится, что модули можно оптимизировать для работы в снежную погоду за счёт более толстого стекла, использования ячеек, устойчивых к микротрещинам, специальных герметиков и рам.

Несмотря на то, что исследования свойств герметика, устойчивости к ультрафиолетовому излучению и инновационных методов очистки от снега показали многообещающие результаты, в отчёте отмечается, что практический опыт использования фотоэлектрических модулей и монтажных конструкций, оптимизированных для конкретных климатических условий, «всё ещё очень ограничен».

По данным МЭА-PVPS, в жарких и сухих условиях основными факторами, негативно влияющими на фотоэлектрические системы, являются загрязнение, высокие температуры и термоциклирование. Кроме того, в некоторых регионах на системы могут влиять солёный туман, интенсивное ультрафиолетовое излучение и сильный ветер.

Для повышения долговечности систем в жарком и сухом климате рекомендуется использовать модули с низким температурным коэффициентом, альтернативными герметизирующими материалами, а также материалами, устойчивыми к ультрафиолетовому излучению и высоким температурам. IEA-PVPS добавляет, что такие решения для охлаждения, как теплораспределительные пластины, ребра с воздушным охлаждением и материалы с фазовым переходом, по большей части не используются в коммерческих целях. «Непрерывный мониторинг производительности и состояния окружающей среды с помощью сочетания ручных и автоматизированных методов имеет решающее значение для устранения проблем, связанных со старением», — говорится в отчете.

По данным МЭА-PVPS, в жарких и влажных условиях стабильно высокие температуры и повышенный уровень влажности в воздухе могут привести к коррозии и разрушению фотоэлектрических модулей и компонентов. Кроме того, высокая влажность может привести к повышенному налипанию пыли и биологическому росту, что существенно влияет на выработку энергии.

По данным IEA-PVPS, при проектировании модулей для тропических регионов необходимо использовать влагостойкие герметики, устойчивые к коррозии рамы и компоненты, устойчивые к ультрафиолетовому излучению. В отчёте говорится, что соблюдение графика регулярной очистки, особенно в засушливые периоды, а также в районах с частыми осадками, вызывающими загрязнение, или биологическим загрязнением, снижает потери из-за загрязнения и продлевает срок службы.

В отчёте делается вывод о том, что независимо от местоположения, смягчение воздействия климатических факторов начинается с выбора места и продолжается на протяжении всего срока службы систем. В нём также отмечается, что выявление факторов, оказывающих негативное воздействие, и их влияния должно проводиться как можно раньше.

По данным IEA-PVPS, к другим факторам, препятствующим внедрению фотоэлектрических модулей, адаптированных к климатическим условиям, в настоящее время относятся цена, доступность и действующие контракты на выполнение работ.

IEA PVPS недавно представила SolarStations.org — глобальный каталог станций мониторинга солнечной радиации, предназначенный для исследователей, разработчиков и политиков.