Солнечные электростанции поразила эпидемия треснувших стёкол — объяснения ей пока не нашли
Проблема, с которой столкнулись операторы крупнейших солнечных электростанций, грозит перерасти в системный кризис доверия к современным фотоэлектрическим модулям. По всему миру — от Бразилии до Австралии — фиксируются случаи самопроизвольного разрушения защитного стекла панелей, установленных всего несколько лет назад. Речь идет не об единичных дефектах, а о повреждениях, охвативших сотни мегаватт установленной мощности, что ставит под вопрос окупаемость целых проектов и требует срочного пересмотра отраслевых стандартов качества.
Тонкое стекло: гонка за легкостью обернулась хрупкостью
Первичный анализ инцидентов, проведенный лабораторией тестирования PVEL, выявил тревожную закономерность. Почти все поврежденные панели относятся к так называемым бифациальным (двусторонним) модулям. В погоне за снижением веса и себестоимости производители около десяти лет назад начали заменять традиционный пластиковый тыльник вторым стеклянным листом. Однако, чтобы сохранить приемлемую массу, толщину каленого стекла пришлось уменьшить с классических 3,2 мм до 2 мм. Именно эта экономия, по мнению экспертов, и стала катализатором массовых разрушений.
«Мы видели сообщения о разбитых без видимых причин стеклах, поступающие из Бразилии, Чили, Австралии, США и других стран, — комментирует Тристан Эрион-Лорико, вице-президент по продажам и маркетингу PVEL. — Это не зависело от региона, типа системы и производителя. Вот почему это так беспокоит». Операторы подчеркивают, что трещины обнаруживаются при плановых инспекциях, при этом панели не подвергались воздействию ураганов, града или других экстремальных погодных условий.
Пробелы в сертификации и контроль качества
Ключевой проблемой стала не только сама конструкция, но и устаревшая система тестирования. Действующие отраслевые стандарты, как выяснилось, имеют критические уязвимости. Во-первых, сертификацию проходят лишь типовые образцы продукции, а не каждая произведенная партия. Во-вторых, стандарт допускает смену поставщика защитного стекла без проведения дополнительной сертификации модуля. Для толстого 3,2-мм стекла эта лазейка была несущественна, но для тонкого 2-мм стекла разница в химическом составе и качестве закалки стала фатальной.
Технология закалки тонкого стекла гораздо более требовательна к производственному процессу. Для равномерного прогрева и создания необходимого уровня внутреннего напряжения требуется более строгий контроль температуры и времени. Если есть возможность сэкономить на этапе производства, этой возможностью, как показывают расследования, часто пользуются. Кроме того, облегченный каркас бифациальных модулей и новые методы крепления (зажимы) перераспределили нагрузку, увеличив давление непосредственно на хрупкое стекло. Производители выпускают рекомендации по монтажу, но единой методики расчета таких нагрузок в отрасли до сих пор не существует.
Научный подход: NREL берется за расследование
Масштаб проблемы вынудил подключиться к ее решению государственные научные институты. Национальная лаборатория возобновляемой энергетики США (NREL) запустила программу по изучению первопричин растрескивания. Исследователи анализируют не только физические свойства поврежденных стекол, но и их химический состав, структуру и качество закалки с использованием специального оборудования.
«Продукты меняются все быстрее, и события опережать труднее, — признает Ингрид Репинс, старший научный сотрудник группы надежности фотоэлектрических систем NREL. — Эти треснувшие стекла застали нас врасплох, хотя, я думаю, мы в какой-то степени знали, что в методиках тестирования были слабые места и пробелы. Теперь мы попытаемся понять первопричину и разработать тесты, чтобы подобное больше не повторилось. На данный момент у нас есть исследования, и у нас есть вопросы, но пока нет ответов».
Солнечная энергетика переживает болезненный этап взросления. Еще десятилетие назад отрасль перешла на двусторонние модули, считая их более надежными и долговечными. Тонкое стекло должно было стать шагом вперед, обеспечив легкость и высокую эффективность. Однако стремление к снижению себестоимости и недостаточно строгий контроль качества на производстве привели к обратному эффекту. Теперь энергетическим компаниям, уже инвестировавшим миллиарды в солнечные парки, приходится сталкиваться с непредвиденными эксплуатационными расходами и рисками преждевременной деградации активов.
Текущая ситуация создает прецедент для всего рынка возобновляемой энергетики. Если NREL и другие исследовательские центры не смогут быстро выработать новые, более жесткие стандарты тестирования и сертификации, доверие инвесторов к новым технологиям может быть подорвано. В ближайшие годы нас, вероятно, ожидает пересмотр нормативной базы, ужесточение требований к поставщикам стекла и внедрение обязательного выборочного контроля каждой партии модулей. В противном случае «эпидемия» треснувших панелей может стать не исключением, а новой нормой для отрасли, которая считается одним из главных драйверов мировой «зеленой» энергетики.
