على مر السنين، أصبح مصنعو الألواح الشمسية مبتكرين في تحسين كفاءة ومتانة الألواح الشمسية. يجب أن تكون الألواح الشمسية قادرة على مقاومة الطقس القاسي مثل الرياح القاسية والأمطار الغزيرة. في معظم الحالات، يتم اختبارها بدقة وحتى اعتمادها لتحمل أحجار البرد التي يصل قطرها إلى بوصتين (أو أكبر) التي تسقط بسرعة 50 ميلاً في الساعة.
تم وضع حرم المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) في جولدن، كولورادو على اختبار غير متوقع عندما ضربت عاصفة بَرَد شديدة المنطقة في مايو 2017. خلفت العاصفة أثرًا من الدمار في مسارها، تاركة خدوشًا بحجم كرة التنس في الأسطح وإلحاق أضرار بمئات السيارات [1] .
بعد العاصفة، شرع موظفو الحرم الجامعي في تقييم الأضرار التي لحقت بالمجموعة الشمسية في المختبر. من بين أكثر من 3000 لوحة على سطح مبنى الطاقة هذا صافي الصفر، تعرضت لوحة واحدة فقط لبعض الأضرار. هذا مثال رائع على قدرة الألواح الشمسية على تحمل التأثيرات المادية القوية [2] .
تجعل هذه المرونة الاستثنائية تكنولوجيا الطاقة الشمسية الناشئة واعدة كمصدر طاقة موثوق لمنازلنا. سوف تعوض الألواح الشمسية استخدامك للطاقة لفترة طويلة جدًا دون الحاجة إلى الكثير من الصيانة . ومع ذلك، فإن التعرض للعناصر يومًا بعد يوم سيقلل من كفاءتها على المدى الطويل.
فيما يلي تفصيل للأشياء المهمة التي تحتاج إلى معرفتها حول عمر الألواح الشمسية وما الذي يسبب تدهورها.
اقرأ أيضا:
ما هو متوسط العمر المتوقع للوحة شمسية؟
بالمقارنة مع الأجهزة الأخرى، تتمتع الألواح الشمسية في الواقع بعمر افتراضي طويل. تأتي معظم اللوحات بضمانات تضمن أداء نظام بنسبة 80 بالمائة أو أعلى لمدة تصل إلى 25 عامًا.
هذا لا يعني أنه يجب استبدال الألواح الشمسية الخاصة بك بعد هذه الفترة ؛ حتى بعد فترة الضمان، تستمر غالبية اللوحات في إنتاج الكهرباء ولكن بكفاءة أقل. على الرغم من مرور الوقت (وعمر الألواح الشمسية)، فإننا نحصل على أدلة واقعية على متوسط عمر أطول بكثير بسبب المتانة المتميزة للألواح الشمسية.
يمكن العثور على واحدة من أقدم منشآت الألواح الشمسية في ألمانيا في مبنى جامعة أولدنبورغ. ولدهشة الباحثين، فإن مجموعة الطاقة الشمسية “التجريبية” التي تم تركيبها على السطح عام 1976 لا تزال تنتج طاقة بحد أدنى من الاختلاف في الناتج الأصلي . تم توثيق أدلة مماثلة على الأداء الموثوق به على مجموعة كيوسيرا من عام 1984 في ستوكهولم [4] .
ظهرت مثل هذه الأمثلة أكثر فأكثر في السنوات الأخيرة. ويدعي العديد من مؤيدي الطاقة الشمسية أن الألواح الشمسية يمكن أن تعمل لأكثر من 40 عامًا [3] ! ولكن قبل أن تبرز تلك الشمبانيا احتفالًا باستثمار جيد، من الجيد أن تعرف أن طول عمر اللوح الشمسي الخاص بك يتأثر بالعديد من العوامل، بما في ذلك أنماط الطقس أو جودة المواد.
أداء الألواح الشمسية بمرور الوقت
أكثر ما يثير اهتمام كل مالك للطاقة الشمسية هو انخفاض الطاقة بمرور الوقت للألواح الشمسية، والذي يشار إليه عادةً باسم ” معدل تدهور الألواح الشمسية “. على مدى سنوات من التعرض المستمر للطقس المتغير، تبدأ الخلايا الشمسية في التآكل وتنتج طاقة أقل وأقل.
وفقًا لدراسة أجراها المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) في عام 2012، تفقد الخلايا الشمسية، في المتوسط ، حوالي 0.5 بالمائة من الكفاءة سنويًا . هذا يعني أنه بعد 20 عامًا، ستعمل الألواح الشمسية بكفاءة 90 بالمائة، وهو ما ينعكس في إنتاج الطاقة للنظام الشمسي بأكمله.
على سبيل المثال: نظام 5 كيلوواط يبلغ من العمر عشرين عامًا سيعادل من حيث إنتاج الطاقة إلى نظام 4.5 كيلو واط.
ربما لن تلاحظ الفرق في البداية، ولكن بعد 30 إلى 40 عامًا، سيحدث هذا تأثيرًا كبيرًا في كمية الطاقة التي سينتجها النظام.
اقرأ أيضا:
لماذا تتحلل الألواح الشمسية، وما الذي يسبب تدهور الألواح الشمسية؟
على الرغم من أن الألواح الشمسية شديدة المقاومة، لا يمكننا أن نتوقع أداء صفيفات عمرها ثلاثة عقود كما كانت تفعل عندما كانت جديدة تمامًا.
هناك ثلاثة عوامل رئيسية تؤثر على أداء جميع الوحدات الكهروضوئية:
- مستويات متفاوتة من بخار الماء في الهواء
- التعرض للأشعة فوق البنفسجية
- ضرر ميكانيكي
هذا يعني أن الألواح الشمسية الموضوعة في المناخات الباردة مع هطول الأمطار الغزيرة (في شكل مطر أو ثلج) أو في البلدان الأقرب إلى خط الاستواء مع ارتفاع مؤشر الأشعة فوق البنفسجية، تكون عرضة لمعدلات تدهور أسرع من تلك الموجودة في المناخات المعتدلة. يحدث هذا لأن المادة يجب أن تتحمل الظروف الصعبة لفترات زمنية أطول.
على الرغم من أن بعض الألواح تبلى بسرعة أكبر من غيرها، إلا أن الوقت سيؤثر في النهاية عليها جميعًا. أكثر علامات التدهور شيوعًا التي تؤثر على مدة استمرار الألواح الشمسية هي:
- تآكل
- فك الإطار
- تدهور الطلاء المضاد للانعكاس
- الخلايا الشمسية قصيرة الدائرة في البقع المتآكلة أو التالفة
- الخلايا المتشققة [5]
يعتمد ما إذا كنت ستواجه واحدة أو أكثر من هذه المشكلات بشكل كبير على مقاومة مواد بناء الألواح الشمسية الخاصة بك. لسوء الحظ، لا تزال العديد من النماذج عرضة لفشل التصنيع، مما يسرع من التدهور داخل الخلايا ويقصر من عمر الألواح الشمسية.
تتضمن بعض المشكلات الشائعة الناشئة عن الإنتاج منخفض الجودة ما يلي:
-
-
- عدم وجود حاصرات للأشعة فوق البنفسجية في رقائق التغليف، مما يؤدي إلى سرعة تغير اللون وتدهور الطبقة الخلفية ؛
-
-
-
- الخلايا الشمسية ذات الشقوق الدقيقة، والتي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة ولكنها تؤثر على إخراج اللوحة على الفور عن طريق حجب ضوء الشمس الوارد [6] ؛
-
-
-
- شقوق كامنة في الخلايا الشمسية، والتي تظهر فقط بعد فترة من الاستخدام ولكنها تحدث أثناء المعالجة [7] ؛
-
-
-
- إطارات أرق لتقليل كمية الألمنيوم في الإنتاج، والذي ينحني عندما يضغط الثلج على بعض الأجزاء ويمكن أن يتلف الخلايا الشمسية [8] .
-
بناءً على شدة العيب، قد تضطر إلى استبدال المصفوفة قبل الأوان (حتى خلال فترة الضمان).
على أي حال، تأكد من اختيار شركة طاقة شمسية معتمدة مع خدمة عملاء رائعة. سيوفر لك الكثير من المتاعب عند التعامل مع أي مشاكل.
ماذا يحدث للألواح الشمسية القديمة؟
لم تضع معظم البلدان استراتيجية لإعادة تدوير الألواح الشمسية المهملة حتى الآن. بالنظر إلى العمر الافتراضي للألواح الشمسية، لا تزال التكنولوجيا جديدة إلى حد ما، كما أن عدد الألواح القديمة التي تصل إلى مرافق النفايات لا يزال منخفضًا للغاية بحيث لا يتطلب معالجة خاصة.
لن تستمر هذه الحالة “الهادئة” لفترة أطول، حيث من المتوقع أن ترتفع كمية الألواح الشمسية المهملة في جميع أنحاء العالم إلى 78 مليون طن بحلول عام 2050. للحصول على تقدير تقريبي أكثر دقة، تشير التقديرات إلى أن عدد الألواح الشمسية التي ستفقد تقريبًا يساوي عدد التركيبات الجديدة [5] .
لم يعد من الممكن إهمال هذه الأرقام. ستمثل الألواح الشمسية القديمة قريبًا جزءًا كبيرًا من النفايات الإلكترونية في العالم، والتي تحتوي على العديد من المواد الثمينة المناسبة تمامًا لإعادة الاستخدام. على سبيل المثال، تصنع معظم وحدات السيليكون البلورية من مواد قابلة لإعادة التدوير بسهولة مثل الزجاج والألمنيوم.
تقدم منظمة غير ربحية، PV CYCLE، ومقرها في أوروبا، أول برنامج إعادة تدوير لجميع أنواع التقنيات الكهروضوئية [9] . وفقًا لإعلان العام الماضي، فقد حققوا معدل إعادة تدوير 96 بالمائة للألواح الشمسية القائمة على السيليكون. هذا إنجاز مهم لأن استراتيجية إعادة التدوير الفعالة هي المفتاح لتقليل البصمة البيئية لصناعة الطاقة الشمسية .
تعد أوروبا أيضًا مهد التنظيم الصارم للنفايات الشمسية – التوجيه الخاص بنفايات المعدات الكهربائية والإلكترونية (WEEE) . يفرض التوجيه ” مسؤولية المنتج الممتدة “، حيث يجب على المنتجين استعادة اللوحات من العملاء وإعادة تدويرها مجانًا. تهدف هذه الاستراتيجية في المقام الأول إلى تقليل الطلب على المزيد من الموارد الطبيعية [10] .
تصنف دول أخرى (بما في ذلك الولايات المتحدة) الألواح الشمسية على أنها نفايات عامة أو صناعية، والتي يجب اختبارها بحثًا عن المحتويات الخطرة والتخلص منها وفقًا للوائح الدولة. نظرًا لارتفاع معدل إعادة تدوير الألواح الشمسية، فإن هذه الممارسات تكون مهدرة.
إذا تبنت دول أخرى نفس مخطط إعادة التدوير مثل أوروبا، فإن كمية المواد المستعادة عالميًا ستكون هائلة. وفقًا لتقرير الوكالة الدولية للطاقة المتجددة، فإن قيمة المواد المسترجعة من جميع الأنظمة الكهروضوئية القديمة ستصل إلى 450 مليون دولار أمريكي في السنوات الـ 13 المقبلة [5] . لذا فإن الحجة القائلة بأن تكلفة إعادة التدوير مرتفعة للغاية تفقد صحتها مع مرور الوقت وتدخل المزيد من الألواح الشمسية في مجرى النفايات لدينا.