גרמניה, הידועה בשיטות הקיימות שלה ובתודעתה הסביבתית, ניצבת בפני בעיה דחופה בתעשיית האנרגיה הסולארית. הבעיה קשורה להזדקנות מוקדמת של הגיליון האחורי במודולים הסולאריים של 10 GW המשמשים במגוון מיקומים. זה הוביל לירידה ביעילות של פאנלים סולאריים וביצועי המערכת. עם זאת, ישנם פתרונות לבעיה, כפי שאנו חוקרים במאמר זה.
בעיית ההזדקנות של הגיליון האחורי
יריעות אחוריות היא שכבת בידוד בחלק האחורי של מודול פאנל סולארי. תפקידו העיקרי הוא להגן על השכבות הפנימיות של הפאנל מפני גורמי סביבה חיצוניים כגון קרינת UV, טמפרטורות גבוהות, מים ויונים שליליים.
השפלת הגיליון האחורי מוכר כאחד הגורמים העיקריים לכשל של לוחות פוטו-וולטאיים. זוהי בעיה מיוחדת במקרה של השפלה מוקדמת, המסמנת את שכבות הפוליאסטר המוארות שהן באיכות ירודה. ההשפעה השלילית של השפלה מוקדמת של הגיליון האחורי משתרעת מעבר ללוח הסולארי עצמו מכיוון שכל סוגי התאים הסולאריים נפגעים. בעיה זו ניכרת בכל קנה המידה של מתקנים סולאריים, ממערכות קטנות על הגג ועד התקנות בקנה מידה שירות.
רקע כללי
השפלה של הגיליון האחורי היה נושא לדאגה בעולם כבר זמן מה; טרנד שהדביק מאוחר יותר את גרמניה. בשנת 2013, חוקרים ממכון Fraunhofer למערכות אנרגיה סולארית חנכו פרויקט מקיף לניתוח השכיחות של הזדקנות הגיליון האחורי על פני 100 MW של פאנלים פוטו-וולטאיים מותקנים בגרמניה. התקלקלות של הגיליון האחורי נמצאה כבעיה משמעותית שכן היא היוותה כ-80% מהתקלות המדווחות.
יתר על כן, החוקרים מצאו כי מידת השפלה של הגיליון האחורי השתנתה בהתאם לאתר ההתקנה, כאשר לוחות המותקנים באזורי החוף והאלפינים הם המושפעים ביותר. מגמה זו עולה בקנה אחד עם מחקרים שבוצעו ברחבי העולם ומדגישה את הבעיה הכללית של השפלת הגיליון האחורי.
גורמים להזדקנות הגיליון האחורי
גורמים שונים יכולים לגרום להזדקנות הגיליון האחורי, כולל בליה, שגיאות ייצור, איכות, תיקון וטעויות התקנה. הסיבה העיקרית שהיריעות האחוריות מתדרדרות היא קרינה אולטרה סגולה: הסיבה לכך היא שהיריעה האחורית מכילה פולימרים וצבעים שאינם עמידים בפני קרינת UV, מה שגורם להם לצבור חום במהלך היום ולהיות שביר עם הזמן. בנוסף, חשיפה לטמפרטורות גבוהות, מים ויונים שליליים יכולה להאיץ משמעותית את תהליך ההזדקנות. גורמים אלה פועלים יחד כך שלאורך זמן הם גורמים לגיליון האחורי לאבד את תכונות ההגנה שלו, מה שמוביל להאטה של מערכת השמש כולה.
זיהוי נזק לגיליון האחורי
בהתחשב בכך שהשפלה של הגיליון האחורי משפיע באופן משמעותי על הביצועים של מודולים סולאריים, חיוני לזהות את היקפו ולעקוב אחר מגמות. הנושאים שעלינו לשקול בעת הערכת נזקי הגיליון האחורי הם גודל, צורה וחומרת הנזק. השיטות שננקטו עד כה לאיתור נזקים מסוג זה כוללות בדיקה ויזואלית של הלוחות, אם כי תהליך זה מאתגר, גוזל זמן ונוטה באופן בלתי נמנע לטעויות אנוש.
כדי לטפל בבעיה זו, חוקרים החלו לפתח שיטות לא הרסניות שמטרתן לזהות ולמדוד נזקים לגיליון האחורי בצורה מדויקת יותר. שיטות אולטרסאונד ולמידת מכונה מספקות זיהוי נזק מדויק יותר והן משלימות לבדיקות חזותיות. לכן, שיטות אלו מאפשרות ניתוח טוב יותר על פני תקופות קצרות יותר.
פתרונות
אם מתגלים מוקדם, ניתן לתקן את הנזק לגיליון האחורי במהירות, למנוע את התפשטותו ולקדם את כדאיות המערכת לטווח ארוך יותר. ישנם שלושה פתרונות עיקריים לתיקון נזק לגיליון האחורי.
ראשית, ניתן לתקן חלקי גיליון אחוריים פגומים ישירות על הפאנלים הסולאריים על ידי כיסוי האזורים הבעייתיים, מה שהופך אותם לחסינים מפני השפעות בליה או באמצעות שיטות אחרות כגון סרט דביק.
שנית, החלפת הגיליון האחורי לחלוטין היא פתרון יעיל, במיוחד אם הפאנלים הסולאריים עדיין בתקופת האחריות שלהם.
לבסוף, תחזוקה יזומה ובדיקה תכופה של לוחות יכולים למנוע או לזהות בעיות מוקדם, ולהפחית את הסיכון לנזק משמעותי. זה מצריך פריסת מערכות ניטור וזיהוי מתקדמות.
סיכום
הנושא של הזדקנות מוקדמת של הגיליון האחורי הוא נושא שכיח בכל תעשיית האנרגיה הסולארית, וגרמניה אינה יוצאת דופן. הבעיה נגרמת מתנאי מזג האוויר ואיכות ייצור ירודה, מה שמוביל לירידה בביצועי המערכת בתקופה קצרה יחסית. למרות שקשה לזהות במדויק נזק לגיליון האחורי, קיימות מספר שיטות להשיג זאת. אם מתגלים מוקדם, תיקון או החלפה של הגיליונות האחוריים הם תהליך פשוט יחסית. בנוסף, יישום תחזוקה יזומה ובדיקה שוטפת יכולים למנוע אפשרויות של נזק רב. הקהילה המדעית יכולה לפעול לפיתוח גיליונות אחוריים איכותיים יותר, המותאמים יותר לתנאי מזג האוויר המשובשים ולדרישות האיכותיות יותר של מתקנים סולאריים.