Đức, nổi tiếng với các hoạt động bền vững và ý thức về môi trường, đang phải đối mặt với một vấn đề cấp bách trong ngành năng lượng mặt trời. Vấn đề này liên quan đến sự lão hóa sớm của tấm nền trong các mô-đun năng lượng mặt trời 10 GW được sử dụng ở nhiều địa điểm khác nhau. Điều này đã dẫn đến sự suy giảm hiệu quả của các tấm pin mặt trời và hiệu suất hệ thống. Tuy nhiên, vẫn tồn tại những giải pháp cho vấn đề này, như chúng ta sẽ khám phá trong bài viết này.
Vấn đề lão hóa của bảng nền
Tấm nền là lớp cách điện ở mặt sau của mô-đun tấm pin mặt trời. Chức năng chính của nó là bảo vệ các lớp bên trong của tấm pin khỏi các yếu tố môi trường bên ngoài như bức xạ UV, nhiệt độ cao, nước và các ion âm.
Sự xuống cấp của tấm nền được công nhận là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự cố của các tấm quang điện. Đây là một vấn đề đặc biệt trong trường hợp phân hủy sớm, đánh dấu các lớp polyester được tráng nhôm có chất lượng kém. Tác động tiêu cực của sự xuống cấp sớm của tấm nền còn vượt ra ngoài chính tấm pin mặt trời vì tất cả các loại pin mặt trời đều bị ảnh hưởng. Vấn đề này thể hiện rõ trên tất cả các quy mô lắp đặt năng lượng mặt trời, từ hệ thống mái nhà nhỏ đến lắp đặt quy mô tiện ích.
Lý lịch
Sự xuống cấp của bảng nền đã là chủ đề được quan tâm trên toàn cầu trong một thời gian; một xu hướng sau đó đã bắt kịp với Đức. Vào năm 2013, các nhà nghiên cứu từ Viện Hệ thống Năng lượng Mặt trời Fraunhofer đã khánh thành một dự án toàn diện nhằm phân tích mức độ phổ biến của tình trạng lão hóa tấm nền trên 100 MW các tấm quang điện được lắp đặt ở Đức. Sự xuống cấp của tấm nền được phát hiện là một vấn đề nghiêm trọng vì nó chiếm khoảng 80% số lỗi được báo cáo.
Hơn nữa, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng mức độ xuống cấp của tấm nền thay đổi tùy theo vị trí lắp đặt, trong đó các tấm được lắp đặt ở khu vực ven biển và núi cao bị ảnh hưởng nhiều nhất. Xu hướng này phù hợp với các nghiên cứu được thực hiện trên toàn thế giới và nêu bật vấn đề chung về sự xuống cấp của tấm nền.
Nguyên nhân của sự lão hóa của tấm nền
Nhiều yếu tố khác nhau có thể gây ra hiện tượng lão hóa của tấm nền, bao gồm lỗi thời tiết, lỗi sản xuất, lỗi chất lượng, sửa chữa và lắp đặt. Lý do chính khiến tấm nền bị xuống cấp là do bức xạ tia cực tím: điều này là do tấm nền có chứa polyme và thuốc nhuộm không có khả năng chống tia cực tím, khiến chúng tích tụ nhiệt trong ngày và trở nên giòn theo thời gian. Ngoài ra, việc tiếp xúc với nhiệt độ cao, nước và các ion âm có thể đẩy nhanh quá trình lão hóa một cách đáng kể. Các yếu tố này phối hợp với nhau đến mức theo thời gian, chúng làm cho tấm nền mất đi đặc tính bảo vệ, dẫn đến toàn bộ hệ mặt trời hoạt động chậm lại.
Phát hiện hư hỏng bảng nền
Vì sự xuống cấp của tấm nền ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của các mô-đun năng lượng mặt trời nên điều cần thiết là phải nhận ra mức độ của nó và theo dõi xu hướng. Các vấn đề mà chúng ta phải xem xét khi đánh giá thiệt hại ở tấm nền là kích thước, hình dạng và mức độ nghiêm trọng của thiệt hại. Các phương pháp được sử dụng cho đến nay để phát hiện những hư hỏng như vậy bao gồm việc kiểm tra trực quan các tấm pin, mặc dù quá trình này đầy thách thức, tốn thời gian và khó tránh khỏi lỗi của con người.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu phát triển các phương pháp không phá hủy nhằm phát hiện và đo lường thiệt hại ở tấm nền chính xác hơn. Phương pháp siêu âm và học máy giúp phát hiện hư hỏng chính xác hơn và hỗ trợ kiểm tra trực quan. Do đó, những phương pháp này cho phép phân tích tốt hơn trong thời gian ngắn hơn.
Các giải pháp
Nếu được phát hiện sớm, hư hỏng ở tấm nền có thể được khắc phục nhanh chóng, ngăn không cho nó lan rộng và thúc đẩy khả năng tồn tại của hệ thống lâu dài hơn. Có ba giải pháp chính để khắc phục hư hỏng của tấm nền.
Đầu tiên, các phần tấm nền bị hư hỏng có thể được sửa chữa trực tiếp trên các tấm pin mặt trời bằng cách che phủ các khu vực có vấn đề, giúp chúng không bị ảnh hưởng bởi thời tiết hoặc sử dụng các phương pháp khác như băng dính tự dính.
Thứ hai, thay thế hoàn toàn tấm nền là một giải pháp hiệu quả, đặc biệt nếu các tấm pin mặt trời vẫn còn trong thời hạn bảo hành.
Cuối cùng, việc chủ động bảo trì và kiểm tra thường xuyên các tấm pin có thể ngăn ngừa hoặc xác định sớm các vấn đề, giảm nguy cơ hư hỏng đáng kể. Điều này đòi hỏi phải triển khai các hệ thống giám sát và phát hiện hiện đại.
Phần kết luận
Vấn đề tấm nền phía sau bị lão hóa sớm là một vấn đề phổ biến trong ngành năng lượng mặt trời và Đức cũng không ngoại lệ. Sự cố xảy ra do điều kiện thời tiết và chất lượng sản xuất kém, dẫn đến hiệu suất hệ thống bị suy giảm trong thời gian tương đối ngắn. Mặc dù việc phát hiện chính xác hư hỏng của tấm nền rất phức tạp nhưng hiện có một số phương pháp để đạt được điều này. Nếu được phát hiện sớm, việc sửa chữa hoặc thay thế tấm nền là quá trình tương đối đơn giản. Ngoài ra, việc thực hiện bảo trì chủ động và kiểm tra thường xuyên có thể tránh được khả năng thiệt hại trên diện rộng. Cộng đồng khoa học có thể nỗ lực phát triển các tấm nền chất lượng tốt hơn, thích ứng hơn với điều kiện thời tiết thất thường và yêu cầu chất lượng cao hơn của việc lắp đặt năng lượng mặt trời.