W środowisku mgły solnej i wysokiej wilgotności ryzyka konstrukcyjne modułów fotowoltaicznych mają często charakter opóźniony. Dlatego ocena dopasowania konstrukcyjnego na etapie wyboru jest ważniejsza niż późniejsze działania eksploatacyjne i serwisowe. IEC 61701 stanowi jedynie podstawowy punkt odniesienia, podczas gdy moduły fotowoltaiczne szkło-szkło zwykle zapewniają w takich warunkach bardziej przewidywalne długoterminowe działanie.
Spis treści
- Dlaczego mgła solna i wysoka wilgotność stanowią długoterminowe ryzyko dla modułów fotowoltaicznych?
- Czy źródłem ryzyka jest ochrona systemu czy konstrukcja modułu?
- Czy zaliczenie testu mgły solnej IEC 61701 oznacza przydatność do środowisk nadmorskich?
- Podstawowe różnice konstrukcyjne modułów fotowoltaicznych w środowiskach mgły solnej i wysokiej wilgotności
- Czy w środowisku mgły solnej i wysokiej wilgotności istnieje „najlepszy moduł fotowoltaiczny”?
1. Dlaczego mgła solna i wysoka wilgotność stanowią długoterminowe ryzyko dla modułów fotowoltaicznych?
Mgła solna i utrzymująca się wysoka wilgotność zwiększają w średnim i długim okresie ryzyko awarii modułów fotowoltaicznych, przy czym skutki te zazwyczaj nie są widoczne na wczesnym etapie projektu.
W regionach nadmorskich lub stale wilgotnych sól i wilgoć tworzą stałe tło środowiskowe, które z czasem podnosi prawdopodobieństwo uszkodzeń związanych z izolacją, korozją i stabilnością konstrukcyjną modułów.
Jesienią i zimą względna wilgotność powietrza często przez długi czas utrzymuje się na wysokim poziomie. W części europejskich regionów nadmorskich, na przykład w północnych miastach przybrzeżnych Niemiec, średnia wilgotność względna może sięgać 85–90%. Wilgoć i sól są więc obecne przez dłuższy czas i wielokrotnie oddziałują na pracę modułów fotowoltaicznych.
Rysunek: Przykład dachowej instalacji fotowoltaicznej w środowisku nadmorskim o wysokiej wilgotności i obecności mgły solnej, złożonej z 67 modułów szkło-szkło o łącznej mocy około 36 kWp.
Wpływy te mają charakter kumulacyjny. Dobre wyniki pracy w pierwszym roku nie oznaczają braku ryzyka; wiele problemów ujawnia się dopiero po kilku latach eksploatacji.
Ze względu na to opóźnione i początkowo trudne do zweryfikowania oddziaływanie środowiska mgły solnej i wysokiej wilgotności zostały w branży wyodrębnione jako osobna kategoria w testach odporności i systemach oceny.
2. Czy źródłem ryzyka jest ochrona systemu czy konstrukcja modułu?
Gdy w środowisku mgły solnej i wysokiej wilgotności w projekcie fotowoltaicznym pojawiają się problemy z niezawodnością, pierwszą reakcją jest zwykle zwrócenie uwagi na zabezpieczenia, sposób montażu lub warunki eksploatacji i serwisu. Czynniki te są najbardziej widoczne i najłatwiejsze do obserwowania oraz korygowania podczas pracy systemu.
W środowiskach nadmorskich i trwale wilgotnych oddziaływania mają jednak wyraźnie kumulacyjny i opóźniony charakter. Wczesny stan pracy instalacji często nie odzwierciedla rzeczywistego poziomu ryzyka. Gdy nieprawidłowości zaczynają się stopniowo ujawniać, system działa już od lat, a możliwości podejmowania kluczowych decyzji są znacznie ograniczone.
W takich warunkach środowiskowych punkt wyjścia przenoszenia ryzyka znajduje się w samej konstrukcji modułu. Struktura modułu fotowoltaicznego, określona na etapie wyboru, wyznacza jednocześnie zakres obciążeń, jakie może on długoterminowo wytrzymać w warunkach wysokiej wilgotności i zasolenia. Późniejsze działania ochronne i montażowe mogą jedynie opóźnić pojawienie się problemów i ograniczyć ich skutki, lecz nie są w stanie zmienić górnej granicy dopasowania konstrukcyjnego.
Zabezpieczenia pełnią więc przede wszystkim funkcję narzędzia zarządzania ryzykiem. Przy wysokim obciążeniu środowiskowym kontrolowalność długoterminowych wyników projektu jest w dużej mierze określona jeszcze przed uruchomieniem systemu.
3. Czy zaliczenie testu mgły solnej IEC 61701 oznacza przydatność do środowisk nadmorskich?
W środowiskach nadmorskich lub o wysokiej wilgotności test mgły solnej IEC 61701 jest uznawany za ważny standard odniesienia przy ocenie odporności środowiskowej modułów fotowoltaicznych i ma wartość praktyczną na etapie ich doboru.
Samo zaliczenie testu nie oznacza jednak, że moduł będzie długoterminowo odpowiedni we wszystkich środowiskach nadmorskich lub o wysokiej wilgotności.
Rysunek: Porównanie zakresu testu mgły solnej IEC 61701 z długoterminowym ryzykiem eksploatacyjnym i skalą czasową pracy modułów fotowoltaicznych w środowiskach nadmorskich i wilgotnych.
Jakie pytanie rozstrzyga IEC 61701
W praktyce IEC 61701 służy głównie do potwierdzenia, czy moduł w środowisku mgły solnej nie wykazuje oczywistych problemów. Jest to raczej podstawowe narzędzie selekcji niż metoda przewidywania długoterminowej wydajności.
Z punktu widzenia konstrukcji normy IEC 61701 koncentruje się na podstawowej odporności modułu na działanie soli, sprawdzając, czy pojawiają się:
- wyraźne oznaki korozji
- nieprawidłowości w działaniu
- szybka utrata sprawności lub awaria
Test ten dobrze nadaje się do eliminowania rozwiązań o wyraźnym ryzyku w środowisku mgły solnej, lecz nie pozwala rozróżniać subtelnych różnic w długoterminowej eksploatacji. W rzeczywistych warunkach nadmorskich lub trwale wilgotnych czynniki wpływające na pracę systemu wykraczają daleko poza zakres warunków testowych.
Zaliczenie testu nie oznacza pełnej przydatności
Częstym nieporozumieniem jest przekonanie, że moduł, który przeszedł test mgły solnej IEC 61701, jest automatycznie „odpowiedni do środowisk nadmorskich”. Takie założenie pomija różnicę skali między testem laboratoryjnym a rzeczywistą eksploatacją.
W testach standardowych, prowadzonych w kontrolowanych warunkach, ekspozycja na mgłę solną trwa zwykle od kilkudziesięciu do kilkuset godzin, a w niektórych procedurach do kilkudziesięciu dni. Celem jest wykrycie szybkich i wyraźnych reakcji niepożądanych.
W rzeczywistym środowisku moduły fotowoltaiczne pracują przez okresy przekraczające dziesięć lat. Sól, wilgoć oraz wahania temperatury i wilgotności oddziałują łącznie i kumulują się w czasie, powodując powolne, często opóźnione zmiany.
W wielu projektach samo zaliczenie testu IEC 61701 nie wystarcza więc do potwierdzenia długoterminowej przydatności w środowisku nadmorskim. Wyniki testów należy interpretować w kontekście rzeczywistego czasu pracy i warunków środowiskowych, a nie bezpośrednio przenosić na wnioski długoterminowe.
Długoterminowe ryzyka poza zakresem testów standardowych
Niektóre zagrożenia istotne dla stabilności długoterminowej nie są bezpośrednio wykrywane w testach standardowych, lecz po latach stopniowo wpływają na niezawodność i kontrolowalność systemu.
W warunkach długotrwałej eksploatacji nakładają się na siebie działanie soli, wilgoci, cykli temperaturowo-wilgotnościowych, różnic potencjałów elektrycznych oraz obciążeń roboczych. Skutkuje to często spadkiem właściwości izolacyjnych, kumulacją lokalnej korozji lub zmianami stabilności konstrukcyjnej, które są trudne do wykrycia na wczesnym etapie testów i eksploatacji.
Doświadczenie branżowe pokazuje, że problemy związane z mgłą solną i wysoką wilgotnością rzadko pojawiają się w pierwszym lub drugim roku pracy, lecz zwykle ujawniają się stopniowo w okresie około trzech do ośmiu lat.
4. Podstawowe różnice konstrukcyjne modułów fotowoltaicznych w środowiskach mgły solnej i wysokiej wilgotności
W środowiskach mgły solnej i wysokiej wilgotności różnice konstrukcyjne między modułami fotowoltaicznymi ulegają systematycznemu wzmocnieniu i mają bezpośredni wpływ na ich długoterminową niezawodność.
Poprzez współdziałanie enkapsulacji, uszczelnień, struktury krawędzi oraz ścieżek potencjału elektrycznego różnice te przekształcają się w czynniki ryzyka wpływające na stabilność pracy w warunkach wysokiej wilgotności i zasolenia.
Granice długoterminowej stabilności enkapsulacji i uszczelnień
W środowisku mgły solnej i wysokiej wilgotności różnice w stabilności długoterminowej modułów wynikają przede wszystkim z granic wyznaczanych przez system enkapsulacji i uszczelnień.
Wilgoć i sól kumulują się w czasie poprzez ciągłą penetrację, cykle temperaturowo-wilgotnościowe oraz starzenie się stref brzegowych, co sprawia, że właściwości enkapsulacji i uszczelnień stają się kluczowymi zmiennymi konstrukcyjnymi wpływającymi na długoterminowe zachowanie modułu.
W takich warunkach moduły z konstrukcją szkło-szkło zazwyczaj ograniczają ryzyko przenikania wilgoci i degradacji uszczelnień w czasie, sprzyjając stabilniejszej pracy długoterminowej.
Ścieżki przenoszenia ryzyka przez ramę i potencjały elektryczne
W środowiskach mgły solnej i wysokiej wilgotności ryzyko jest wzmacniane wzdłuż określonych ścieżek konstrukcyjnych wewnątrz modułu.
W praktyce eksploatacyjnej ścieżki te kształtowane są przez współdziałanie kilku czynników konstrukcyjnych i operacyjnych, takich jak:
- rama modułu jako granica konstrukcyjna, w której łatwo gromadzą się wilgoć i sól
- strefa styku ramy z enkapsulacją, narażona na zwiększone naprężenia podczas cykli temperaturowo-wilgotnościowych
- różnice potencjałów między wnętrzem a otoczeniem modułu, zwiększające ryzyko lokalnej korozji w warunkach zasolenia i wilgoci
- sposób uziemienia i ciągłość potencjału, wpływające na kierunek i zakres propagacji obciążeń środowiskowych
Długotrwałe nakładanie się wilgoci, soli i różnic potencjałów wzdłuż tych ścieżek prowadzi do powolnych, kumulacyjnych zmian lokalnego stanu konstrukcji.
Granice przydatności parametrów sprawności i mocy
W typowych zastosowaniach sprawność i moc znamionowa są najbardziej widocznymi i najczęściej priorytetowymi kryteriami wyboru modułów fotowoltaicznych.
W środowiskach mgły solnej i wysokiej wilgotności znaczenie tych parametrów jest jednak ograniczone i nie oddaje w pełni długoterminowych wyników pracy.
Sprawność i moc opisują początkową lub krótkoterminową wydajność w warunkach standardowych, podczas gdy problemy w środowiskach wilgotnych i zasolonych dotyczą przede wszystkim stabilności konstrukcyjnej oraz kumulacji ryzyk w czasie.
Różnice w parametrach znamionowych nie muszą więc przekładać się na rzeczywiste różnice w eksploatacji długoterminowej. W wieloletnim cyklu pracy większy wpływ na dostępną wydajność mają stabilność konstrukcji, ścieżki przenoszenia ryzyka oraz dopasowanie do środowiska — czynniki nieuwzględniane w samych parametrach sprawności i mocy.
5. Czy w środowisku mgły solnej i wysokiej wilgotności istnieje „najlepszy moduł fotowoltaiczny”?
W środowiskach mgły solnej i wysokiej wilgotności długoterminowa wydajność modułu fotowoltaicznego zależy od tego, czy jego konstrukcja jest w stanie wytrzymać ciągłe obciążenia środowiskowe. Dopasowanie konstrukcyjne wyznacza górną granicę przewidywalności pracy projektu w długim okresie.
Nie istnieje uniwersalnie „najlepszy moduł fotowoltaiczny”
W warunkach mgły solnej i wysokiej wilgotności pojęcie „najlepszego modułu fotowoltaicznego” nie może być rozpatrywane w oderwaniu od konkretnych warunków zastosowania.
Różne projekty są narażone na odmienne stężenia soli, poziomy wilgotności oraz intensywność cykli temperaturowo-wilgotnościowych, co prowadzi do zróżnicowanych ścieżek rozwoju długoterminowego ryzyka.
O „najlepszym” rozwiązaniu można mówić dopiero wtedy, gdy jasno określone są scenariusz zastosowania i warunki środowiskowe.
W środowisku mgły solnej i wysokiej wilgotności decyduje konstrukcja, a nie parametry
W takich warunkach moduły fotowoltaiczne podlegają długotrwałym, nakładającym się obciążeniom środowiskowym. Ich przydatność zależy od zdolności konstrukcji do wytrzymania długotrwałej penetracji wilgoci, oddziaływania soli oraz powtarzających się cykli temperaturowo-wilgotnościowych.
Konstrukcje o wyższej integralności uszczelnień i stabilniejszych granicach strukturalnych są zazwyczaj lepiej przystosowane do ograniczania tych długoterminowych ryzyk. Moduły szkło-szkło lub szkło-szkło bifacjalne, dzięki ciągłej enkapsulacji i stabilności konstrukcyjnej, często wykazują bardziej przewidywalne zachowanie w warunkach mgły solnej i wysokiej wilgotności.
Podkreślenie znaczenia dopasowania konstrukcyjnego ma na celu przede wszystkim zmniejszenie niepewności w długoterminowej eksploatacji.
Etap doboru wyznacza górną granicę ryzyka długoterminowego
W środowiskach mgły solnej i wysokiej wilgotności długoterminowe ryzyko projektu nie pojawia się dopiero podczas eksploatacji, lecz jest w dużej mierze określane już na etapie wyboru modułów.
Późniejsze działania ochronne i serwisowe wpływają głównie na tempo i sposób ujawniania się ryzyk, rzadko jednak zmieniają ich podstawowy przebieg. W miarę wieloletniego oddziaływania środowiska różnice konstrukcyjne między modułami stają się coraz bardziej widoczne.
Dlatego decyzje dotyczące stabilności konstrukcyjnej i dopasowania do środowiska podjęte na etapie doboru bezpośrednio określają stopień kontrolowalności ryzyka w długoterminowej eksploatacji projektu.
Jako producent i dostawca modułów fotowoltaicznych dla europejskich regionów nadmorskich i o wysokiej wilgotności, Maysun Solar koncentruje się na dopasowaniu konstrukcyjnym w warunkach długotrwałego oddziaływania soli i wilgoci. Moduły szkło-szkło pomagają ograniczać degradację uszczelnień i ryzyka konstrukcyjne, poprawiając przewidywalność długoterminowej pracy systemu.
Referencje:
Fraunhofer ISE. (2025). Photovoltaics Report. https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies/Photovoltaics-Report.pdf
International Electrotechnical Commission (IEC). (2020). IEC 61701: Photovoltaic (PV) modules – Salt mist corrosion testing. https://webstore.iec.ch/publication/59588
Deutscher Wetterdienst (DWD). (2024). Climate Data Center (CDC) – Climate data for Germany. https://opendata.dwd.de/climate_environment/CDC/
Może Ci się spodobać: