Tuổi thọ kinh tế của hệ thống quang điện thường được xác định dựa trên tiêu chuẩn 25 năm, vì điều này phù hợp với khung thời gian bảo hành và trợ cấp (tức là – chương trình biểu giá điện đầu vào 20{2}}năm của Trung Quốc). Tuy nhiên, tuổi thọ vật lý thường dài hơn 25 năm.
Hệ thống quang điện (PV) từng được coi là một công nghệ mới nổi. Giờ đây, kinh nghiệm vận hành và cải tiến công nghệ trong nhiều thập kỷ đã chứng minh tuổi thọ lâu dài của hệ thống quang điện. Kiến thức trong ngành và các nghiên cứu gần đây cho thấy hệ thống PV có thể sản xuất điện từ 25 đến 35 năm với các bộ phận có chất lượng và bảo trì phù hợp, chứng minh rằng nhiều giả định của chúng tôi về tuổi thọ và độ bền của hệ thống PV là sai!
Xác định tuổi thọ: Tuổi thọ vật chất và tuổi thọ kinh tế
Hệ thống PV bao gồm nhiều thành phần khác nhau như tấm pin mặt trời, bộ biến tần, hệ thống lắp đặt và hệ thống dây điện. Mỗi thành phần có tuổi thọ khác nhau:
Tấm pin mặt trời
Tỷ lệ tấm-chất lượng cao giảm-ở mức khoảng 0,3% - 0.8% mỗi năm và hầu hết sẽ có hiệu suất trên 80% sau 25 năm trở lên.
Biến tần
Biến tần thường có tuổi thọ từ 10-15 năm và có thể được thay thế một hoặc nhiều lần trong vòng đời của hệ thống.
Hệ thống lắp đặt và cáp
Hệ thống lắp đặt làm bằng thép mạ kẽm hoặc nhôm và cáp chống tia cực tím (UV) có thể tồn tại hơn 30 năm.
Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tuổi thọ hệ thống PV
Chất lượng thành phần
Tấm pin mặt trời:Khi nói đến các tấm pin mặt trời, các tấm-chất lượng cao sẽ xuống cấp với tốc độ khoảng 0,3% - 0.8% hàng năm. Các tấm pin vẫn phải có hiệu suất trên 80% sau 25 năm. Các phòng thí nghiệm như TÜV Rheinland có chứng nhận cho các tấm pin được thiết kế cho môi trường khắc nghiệt (chẳng hạn như sa mạc nơi việc tiếp xúc với tia cực tím cùng với nhiệt độ khắc nghiệt có thể sẽ khiến tấm pin bị hỏng nhanh hơn).
Biến tần: Các thành phần biến tần thường chạy trong 10 - 15 năm và dự kiến sẽ thay thế trong suốt thời gian sử dụng của hệ thống. Các mẫu biến tần hoặc biến tần vi mô-cao cấp đôi khi có thể tồn tại trên 20 năm.
Hệ thống lắp đặt & đi dây: Hệ thống lắp đặt thường bao gồm nhôm hoặc thép mạ kẽm có tuổi thọ 30 năm + cũng như hệ thống dây điện (chống tia cực tím) sẽ tồn tại lâu như bất kỳ hệ mặt trời nào được tích hợp vào.
Yếu tố môi trường
Các hệ thống hoạt động ở khu vực có bức xạ UV cao (ví dụ: sa mạc) sẽ xuống cấp nhanh hơn các hệ thống nằm ở vùng khí hậu ôn hòa. Môi trường phóng điện rất nóng hoặc có tia cực tím cao có thể dẫn đến sự suy giảm/phân hủy quang học nhanh chóng cho tấm pin, bao gồm cả hiệu ứng PID (khả năng suy giảm chất lượng). Sự hình thành các điểm nóng do bóng râm hoặc làm bẩn sẽ làm giảm công suất và làm trầm trọng thêm quán tính nhiệt nếu chúng bị bỏ qua.
Thực hành bảo trì thường xuyên
Việc thường xuyên vệ sinh hệ thống, kiểm tra đường cong IV và kiểm tra nhiệt bằng tia hồng ngoại của máy bay không người lái có thể giúp quản lý các vấn đề về hiệu suất như tích tụ bụi-và ăn mòn. Đã có nghiên cứu xác nhận rằng việc chủ động (vận hành và bảo trì) có thể cải thiện sản lượng lên 5 - 10 % và kéo dài tuổi thọ của hệ thống thêm 3 - 5 năm.
Bằng chứng từ dữ liệu hoạt động thực tế
Ví dụ lịch sử:
Nhà máy 340 kW của Tây Ban Nha đã hoạt động từ năm 1984, chỉ cho thấy mức độ suy giảm năng lượng hàng năm là 0,2%. Ngoài ra, trạm PV lâu đời nhất của Trung Quốc ở tỉnh Cam Túc đã sản xuất điện được 37 năm và ít phải bảo trì.
Bằng chứng trong phòng thí nghiệm:
Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley gần đây đã nghiên cứu các dự án PV và nhận thấy tuổi thọ của các dự án PV sẽ kéo dài từ thời gian sử dụng trung bình 21,5 năm trong năm 2007 lên 32,5 năm sử dụng vào năm 2019.
Những đổi mới trong ngành để kéo dài tuổi thọ
Bảo trì dự đoán: Các nền tảng-được hỗ trợ bởi AI phân tích dữ liệu-thời gian thực để dự đoán lỗi (ví dụ: lỗi biến tần) trước khoảng 4 đến 8 giờ, giảm 60% thời gian ngừng hoạt động
Làm sạch bằng rô-bốt: Máy bay không người lái tự động và các dịch vụ làm sạch chuyên sâu-ít dùng nước, chống bụi ở những vùng khô ráo và mức tổn thất sản lượng giảm từ 6% đến 15% mỗi năm
Tái chế và trang bị thêm: Cuối cùng, đến năm 2030, khoảng 90% vật liệu tấm (thủy tinh, silicon, nhôm) sẽ có thể tái sử dụng. Các tấm pin ngừng hoạt động đã được tái sử dụng làm vật liệu xây dựng hoặc chiếu sáng-không nối lưới.
Cân nhắc kinh tế
Hệ thống PV có khả năng tồn tại lâu dài trên 30 năm, mặc dù tuổi thọ kinh tế là 25 năm do thời gian bảo hành và thời gian trợ cấp (ví dụ: nguồn cấp dữ liệu của Trung Quốc{2}}trong chính sách thuế quan chỉ là 20 năm). Sau khi hết hạn bảo hành, hệ thống PV có thể được bảo trì một cách tiết kiệm (có trật tự), tuy nhiên, một số bộ phận có thể cần thay thế hoặc bảo trì để đạt công suất hiệu quả trong 30 năm vì chi phí vận hành rất thấp.
Kết luận: Đầu tư vào năng lượng sạch sẽ kéo dài
Tuy nhiên, Tiến sĩ Elena Rodriguez, từ Hiệp hội Năng lượng Mặt trời Quốc tế, cho biết: "Dữ liệu rất rõ ràng: Quang điện đã được thiết kế để có thể sản xuất trong nhiều thập kỷ. Thử thách tiếp theo là tìm ra phương tiện để thiết lập hình thức tái chế và bảo trì thông minh phù hợp để duy trì hoạt động ngoài tuổi thọ dự kiến."
