Trapiči solárních kolektorů

Ze všech složek v solárních termických systémech zažívají největší klimatické a mechanické namáhání solární kolektory. Jsou vystaveny vysokým teplotám a v závislosti na umístění i proměnlivým a často extrémním povětrnostním podmínkám. Pobřežní a na sluneční svit bohaté regiony nabízejí velký potenciál pro výrobu i spotřebu solární energie, systémy instalované v těchto oblastech jsou však vystaveny obzvláště vysokým úrovním UV záření, působením vlhkosti a slaného vzduchu. V důsledku toho solární kolektory stárnou a degradují rychleji.
 
Fotovoltaika pod dohledem vědců
„Komplexní šetření v oblasti výzkumu a vývoje už ve fázi raného vývoje je díky našim odborným znalostem příspěvkem, se kterým můžeme pomoci průmyslu při hledání cest jak zajistit životnost solárních kolektorů a jejich částí po dlouhou dobu," vysvětluje Karl Anders Weiß, vedoucí týmu Service Life Analysis ve Fraunhofer ISE. Spolehlivost FV panelů hraje klíčovou roli v současné debatě o německé energetické transformaci, protože životnost modulů a jejich trvanlivost ovlivňují financování fotovoltaických zařízení a jsou hlavními faktory při rozhodování o investicích. Věda a průmysl pracují na vývoji inovativních materiálů a zkušebních postupů pro FV moduly.
Společně s Ústavem termomechaniky a tepelné techniky (ITW) na univerzitě ve Stuttgartu a výrobci solárních kolektorů a jejich komponent, vyvíjejí výzkumníci z ISE v projektu SpeedColl zrychlené testy stárnutí pro solární kolektory a komponenty. Výzkumný projekt probíhá pod záštitou německého Spolkového ministerstva pro životní prostředí, ochranu přírody, stavebnictví a jadernou bezpečnost (BMUB) a s podporou a za účasti průmyslových partnerů.
V SpeedColl jsou určovány skutečné údaje o vlivu životního prostředí jako je vlhkost, UV záření, teplota a koncentrace soli. Sběr dat a zkoušky probíhají v alpských lokalitách, místech se středním a mořským klimatem, až po měření v suchých a tropických oblastech. Zkušební stojany se solárními kolektory jsou instalovány na místech, kde dostanou skutečně zabrat: např. na alpském vrcholku Zugspitze, nejvyšší hoře v Německu, stejně jako ve Freiburgu, Stuttgartu, Gran Canaria na Kanárských ostrovech, v Negevské poušti a v Indii. Navíc jsou solární kolektory a komponenty podrobovány zrychleným testům stárnutí v laboratoři. Nashromážděná data vědci používají pro validace postupů testů stárnutí, které poskytují informace o tepelném výkonu kolektoru po celou dobu jeho životnosti. Výsledky také posloužily jako základ pro standardizační procesy.

„Na Kanáry“ se k moři jezdí opalovat i solární panely
Obzvláště přínosné se ukázaly např. testy provedené na ostrově Gran Canaria, kdy byly solární panely po dobu jednoho roku ve venkovním prostředí. Výzkumníci tím získali důkaz o extrémní korozi způsobené vlivem okolních podmínek, nicméně kvalita testovaných solárních kolektorů zůstala téměř konstantní. „Umístění na ostrově Gran Canaria je doslova předurčeno pro testování kolektorů v podmínkách nejnáročnějšího životního prostředí. Pomocí konkrétních naměřených meteorologických a materiálových dat mohou být vyvinuty postupy pro testování solárních kolektorů, které už v rané fázi pomohou určit jejich vhodnost pro umístění ve slunečných oblastech s extrémními klimatickými podmínkami," říká Karl Anders Weiss. Byly např. vyvinuty testy ve speciální solné mlze a UV testy, v němž jsou exempláře vystaveny různým drsným vlivům prostředí v kvazi-časovém odstupu, a probíhá jejich zrychlená degradace. V rámci tohoto projektu bude přirozené zvětrávání solárních kolektorů a komponent a doprovodné měření pokračovat až do roku 2015.

Klíčové téma: spolehlivost
Na téma spolehlivosti fotovoltaických panelů byl zaměřen i stejnojmenný červnový mezinárodní workshop pořádaný Fraunhofer ISE a Společným výzkumným střediskem Evropské komise (JRC) ve Freiburgu. Hlavními tématy byly zrychlené testy životnosti, standardizace, zkušební postupy pro zkoumání účinků jednotlivých stresových faktorů, jejichž intenzivní působení může mít vliv na výkon modulů, a také kombinované zátěžové testy (zahrnující kombinaci stresových faktorů), nedestruktivní analýzy pro detekci materiálových změn, a účinky potenciální indukované degradace na výkon FV panelů. Tato témata jsou zvláště důležitá, protože zrychlené výsledky zkoušek životnosti musí být srovnávány s venkovním provedením modulu krátce po instalaci (vztaženo na 25 let požadované životnosti). Kromě potenciální indukované degradace se lze řadě negativně působících faktorů vyhnout pomocí některých opatření, jedním z největších problémů pro stanovení dlouhodobé stability FV modulu jsou zátěžové testy UV záření.
Nové výsledky výzkumu budou použity k dalšímu rozvoji „Iniciativy trvanlivosti fotovoltaiky" zkušebního protokolu vyvinutého společně Fraunhofer ISE a Fraunhofer CSE v Bostonu pro kvantitativní ohodnocení dlouhodobé životnosti FV panelů.
 

Publikováno: 23. 10. 2014 | Počet zobrazení: 2746 642