Выдержат ли солнечные батареи?

Есть три большие проблемы и одна гораздо менее серьезная.

Один из них, с которым столкнулся мой знакомый доброволец Корпуса мира, работавший в районе Сахеля в Мали, а также доведенный до моего сведения кем-то, кто был консулом США в Танзании, состоит в том, что фотогальванические элементы являются магнитом для кражи в местах, где есть много крайней бедности. Это форма богатства, которую нельзя скрыть, если она должна выполнять свою работу, и которую нельзя носить с собой. Попытки установить их для работы насосов деревенских колодцев, как правило, не увенчались успехом, если деревня не назначила круглосуточную охрану для его защиты. Я ожидаю, что после апокалипсиса возникнут подобные опасения.

Во-вторых, фотогальванические элементы обычно имеют встроенные в них хрупкие стеклянные панели и не так прочны на уровне кремния. Пока у них нет движущихся частей — ура! - любая приличная буря с градом, ураган или пыльная буря, достаточно сильная, чтобы поднять гравий, нанесет большой ущерб. Даже близость к ореху или косточке плодового дерева может стать проблемой при сильном ветре. Сильный ветер может расшатать их, если они не установлены плотно (медленно ослабляя соединение крепления с поверхностью, на которой он установлен в течение десятилетий), а если достаточно сильный, сильный ветер может сдуть их с крыши, как черепицу. В местах, где град случается с некоторой периодичностью, нередко приходится менять крышу из-за повреждения градом каждые 10-25 лет, что значительно меньше ожидаемого срока службы ячеек. Если кто-то не накрывает камеры ставнями или каким-либо другим укрытием в ветреную, ненастную погоду, вполне вероятно, что большинство из них будет серьезно повреждено в течение столетия или более.

Третьей проблемой является то, что установщики фотогальванических элементов не всегда уделяют много внимания материалам рамы и монтажа. Железо и медь подвержены коррозии, и со временем даже покрытия, предназначенные для предотвращения этого, изнашиваются.

Другим видом проблем могут быть птичьи какашки, листья и пыль, но они просто временно ухудшат производительность, пока панели не будут очищены.

Если панели хранятся в достаточно хорошем состоянии (и, конечно, их не воруют), можно ожидать, что средняя деградация панелей достаточно хорошего качества составит менее 1% в год (вся история здесь ) .

Это означает, что через 100 лет вы можете рассчитывать получить около 1/3 мощности панели.

Эта цифра уже включает небольшие повреждения из-за «нормального» износа (температурный стресс, чистка и т. д.), но не включает крупные события (например, падение дерева на панель или ее кража).

Обратите внимание, что эта цифра постоянна в течение определенного количества лет (зависит от качества, но, безусловно, >= 50 лет), а затем начнет увеличиваться из-за других факторов, в совокупности обозначенных как «коррозия элемента и межсоединения», которыми можно пренебречь в течение определенного периода. но позже становятся распространенными и сильно зависят от обслуживания (особенно от гидроизоляции, поскольку герметики выходят из строя после нескольких лет воздействия солнечных лучей).

Солнечные батареи работают примерно так:

Здесь важно то, что фотоны Солнца выталкивают электроны из базовой пластины. Эти электроны могут найти дорогу назад только после того, как сделают за нас некоторую работу.

Чтобы это стало возможным, эта базовая плита должна пройти очень строгие ограничения (по своей кристаллической структуре и материалам, из которых она состоит).

Кроме того, это зависит еще и от энергии фотонов:

1. Фотоны со слишком малой энергией (инфракрасные) ни на что не способны, они отражаются обратно или нагревают солнечный элемент.
2. Фотоны с необходимой энергией делают то, что мы от них хотим.
3. Фотоны со слишком большой энергией (они в основном ультрафиолетовые) могут повредить базовую пластину: они дезорганизуют кристаллическую структуру и покрытие пластины.

Очевидно, солнечные элементы на Земле настроены так, что в (2) попадает наибольшее количество солнечных фотонов. Но не все из них.

Чтобы предотвратить проблему (3), обычно антиотражающее покрытие также имеет функцию фильтрации, чтобы отфильтровать возможные наиболее вредные фотоны. Но это не идеально.

В результате эффективность солнечных элементов со временем все же снижается, и постепенно они приходят в негодность. Как долго они прослужат, зависит главным образом от производственных деталей, но ни один из них не будет длиться вечно.

Поскольку крупномасштабное производство солнечных элементов является молодой отраслью, практических результатов пока недостаточно. Различные оценки в сети говорят о каком-то десятилетии. Вот подробный список типичной деградации солнечных батарей. Этот список предназначен для наиболее распространенных в настоящее время приложений, их реальный график, вероятно, также значительно зависит от анти-УФ-покрытия.

Его можно было бы настроить, но сейчас потребовалось бы сделать антиотражающий/ультрафиолетовый защитный слой намного более дорогим . Неэкономично делать их долговечными спустя десятилетия .

Солнечные панели более долговечны, чем им здесь приписывают.

Что касается хрупкости и восприимчивости к физическим повреждениям, учитывайте потенциальный ущерб от града. Все панели протестированы на то, чтобы выдерживать удары градом со скоростью не менее 50 миль в час, большинство из них соответствуют более высоким стандартам, а некоторые производители даже производят и тестируют до 250 миль в час (я оставлю это вам, чтобы посмотреть, так как я не хочу рекламировать любые бренды). Для справки, градины размером в один дюйм (считающиеся сильными и способные поразить лишь 0,5% панелей за 20 лет) распространяются со скоростью 45 миль в час (другой источник, NASA JPL от 1978 года ). Что касается орехов, падающих с дерева, то они оказывают значительно меньшее воздействие, чем град. Кроме того, я бы рекомендовал не ставить солнечные панели в тень, но я не эксперт. Если вы хотите увидеть пример сильного шторма, мало повлиявшего на фотоэлектрическую систему,вот и ты . Механическое напряжение вряд ли будет фактором в вашем сценарии.

Деградация — это действительно единственное серьезное беспокойство. Однако современные солнечные панели лучше старых. Они линейно деградируют примерно на 0,5% в год . Старые панели в среднем составляли 1% в год в течение 20 лет и часто имели кривую нормального распределения (поэтому они ухудшались быстрее). Через сто лет использования средняя панель по-прежнему даст вам 50%. Думаю, это не станет для вас самым большим беспокойством в постапокалиптическом мире.

Все это при условии, что вы найдете панели, которые использовались сто лет. Если вы говорите о панелях, которые хранились на складе или использовались всего несколько лет, дела обстоят лучше. Коррозия возникает из-за условий окружающей среды, а именно влажности, ветра и тепла. В новой или экранированной панели этого будет очень мало. Деградация происходит из-за тепла вокруг панелей, поскольку солнечные панели сильно нагреваются, находясь под солнцем и вырабатывая электроэнергию. Опять же, это не сильно отразится на новых панелях или панелях на складе.

Как уже отмечали другие, современные кремниевые солнечные панели деградируют примерно на 1% в год, при условии отсутствия физического повреждения. Таким образом, шансы на то, что они произведут значительное количество энергии после 100 лет фактического выветривания, не так уж велики (если только они не были закопаны в сухой песок или что-то в этом роде и чудесным образом не сломались при смещении).

Существуют и другие типы солнечных панелей, такие как черный оксид меди, которые не так сильно разлагаются при использовании. Но они намного дороже и гораздо менее эффективны, поэтому, хотя некоторые из них могут прослужить 100 лет, вы вряд ли найдете их, кроме как в разрушенных домах сумасшедших старых мастеров. И они по-прежнему будут большими, тяжелыми и ужасно неэффективными.