Quelle est la durée de vie des panneaux solaires résidentiels ?

Les panneaux solaires résidentiels sont souvent vendus avec des prêts ou des baux à long terme, les propriétaires signant des contrats de 20 ans ou plus. Mais quelle est la durée de vie des panneaux et leur résilience ?

La durée de vie des panneaux dépend de plusieurs facteurs, notamment le climat, le type de module et le système de rayonnage utilisé. Bien qu'il n'existe pas de date de fin de vie précise pour un panneau en soi, les pertes de production au fil du temps entraînent souvent la mise hors service d'équipements.

Lorsque vous décidez de conserver votre panneau en fonctionnement pendant 20 à 30 ans ou de rechercher une mise à niveau à ce moment-là, la surveillance des niveaux de sortie est le meilleur moyen de prendre une décision éclairée.

Dégradation

La perte de production au fil du temps, appelée dégradation, s'élève généralement à environ 0,5 % par an, selon le National Renewable Energy Laboratory (NREL).

Les fabricants considèrent généralement qu'après 25 à 30 ans, la dégradation d'un panneau est suffisamment avancée pour qu'il soit temps d'envisager son remplacement. La norme industrielle en matière de garantie de fabrication est de 25 ans pour un module solaire, selon le NREL.

Compte tenu du taux de dégradation annuel de référence de 0,5 %, un panneau de 20 ans est capable de produire environ 90 % de sa capacité d’origine.

La qualité des panneaux peut avoir un impact sur les taux de dégradation. Le NREL rapporte que les fabricants haut de gamme comme Panasonic et LG affichent des taux d'environ 0,3 % par an, tandis que certaines marques se dégradent à des taux pouvant atteindre 0,80 %. Après 25 ans, ces panneaux haut de gamme pourraient encore produire 93 % de leur rendement initial, et l'exemple présentant une dégradation plus importante pourrait atteindre 82,5 %.

(Lire: "Des chercheurs évaluent la dégradation des systèmes photovoltaïques de plus de 15 ans“)

Une part importante de la dégradation est attribuée à un phénomène appelé dégradation induite par le potentiel (PID), un problème rencontré par certains panneaux, mais pas tous. La PID se produit lorsque le potentiel de tension et le courant de fuite du panneau entraînent la mobilité des ions à l'intérieur du module, entre le matériau semi-conducteur et d'autres éléments du module, comme le verre, le support ou le cadre. Cela entraîne une baisse de la puissance de sortie du module, parfois significative.

Certains fabricants construisent leurs panneaux avec des matériaux résistants au PID dans leur verre, leur encapsulation et leurs barrières de diffusion.

Tous les panneaux subissent également une dégradation induite par la lumière (DIL), qui se traduit par une perte d'efficacité dès les premières heures d'exposition au soleil. Cette DIL varie d'un panneau à l'autre en fonction de la qualité des plaquettes de silicium cristallin, mais entraîne généralement une perte d'efficacité ponctuelle de 1 à 3 %, selon le laboratoire d'essais PVEL de PV Evolution Labs.

Érosion

L'exposition aux intempéries est le principal facteur de dégradation des panneaux. La chaleur est un facteur clé de leur performance en temps réel et de leur dégradation au fil du temps. La chaleur ambiante affecte négativement les performances et l'efficacité des composants électriques.selon le NREL.

En vérifiant la fiche technique du fabricant, le coefficient de température d'un panneau peut être trouvé, ce qui démontrera la capacité du panneau à fonctionner à des températures plus élevées.

Le coefficient explique la perte d'efficacité en temps réel pour chaque degré Celsius supérieur à la température standard de 25 degrés Celsius. Par exemple, un coefficient de température de -0,353 % signifie que pour chaque degré Celsius supérieur à 25, la capacité de production totale est perdue de 0,353 %.

L'échange thermique entraîne la dégradation des panneaux par un processus appelé cycle thermique. À chaud, les matériaux se dilatent et, à basse température, se contractent. Ce mouvement provoque progressivement la formation de microfissures dans le panneau, réduisant ainsi le rendement.

Dans son rapport annuelÉtude de la fiche de score du modulePVEL a analysé 36 projets solaires opérationnels en Inde et a constaté des impacts significatifs liés à la dégradation thermique. La dégradation annuelle moyenne des projets s'est établie à 1,47 %, mais les installations situées dans les régions montagneuses plus froides ont subi une dégradation près de la moitié de ce taux, soit 0,7 %.

Une installation correcte peut contribuer à résoudre les problèmes de chaleur. Les panneaux doivent être installés à quelques centimètres du toit, afin que l'air convectif puisse circuler en dessous et refroidir les équipements. Des matériaux clairs peuvent être utilisés pour la construction des panneaux afin de limiter l'absorption de chaleur. Les composants tels que les onduleurs et les combinateurs, dont les performances sont particulièrement sensibles à la chaleur, doivent être placés à l'ombre.suggéré par CED Greentech.

Le vent est un autre facteur météorologique susceptible d'endommager les panneaux solaires. Un vent fort peut provoquer une flexion des panneaux, appelée charge mécanique dynamique. Cela provoque également des microfissures dans les panneaux, réduisant ainsi la puissance. Certaines solutions de rayonnage sont optimisées pour les zones à fort vent, protégeant les panneaux des fortes forces de soulèvement et limitant les microfissures. En général, la fiche technique du fabricant indique les vents maximaux auxquels le panneau est capable de résister.

Il en va de même pour la neige, qui peut recouvrir les panneaux lors de fortes tempêtes, limitant ainsi le rendement. La neige peut également créer une charge mécanique dynamique et dégrader les panneaux. Généralement, la neige glisse sur les panneaux, car ils sont glissants et chauffent, mais il arrive parfois que le propriétaire décide de les déneiger. Cette opération doit être effectuée avec précaution, car rayer la surface vitrée du panneau pourrait nuire au rendement.

(Lire: "Conseils pour maintenir votre système solaire sur le toit en bon état à long terme“)

La dégradation est un phénomène normal et inévitable de la vie d'un panneau. Une installation correcte, un déneigement soigné et un nettoyage minutieux des panneaux peuvent améliorer leur rendement. Cependant, un panneau solaire est une technologie sans pièces mobiles, nécessitant très peu d'entretien.

Normes

Pour garantir la longévité et le bon fonctionnement d'un panneau, celui-ci doit être soumis à des tests normalisés de certification. Les panneaux sont soumis aux tests de la Commission électrotechnique internationale (CEI), qui s'appliquent aux panneaux monocristallins et polycristallins.

EnergySage a déclaréLes panneaux conformes à la norme CEI 61215 sont soumis à des tests de caractéristiques électriques tels que les courants de fuite humides et la résistance de l'isolement. Ils sont soumis à un essai de charge mécanique sous vent et neige, ainsi qu'à des tests climatiques pour vérifier les points chauds, l'exposition aux UV, l'humidité-gel, la chaleur humide, les impacts de grêle et autres expositions extérieures.

La norme IEC 61215 détermine également les paramètres de performance d'un panneau dans des conditions de test standard, notamment le coefficient de température, la tension en circuit ouvert et la puissance de sortie maximale.

On retrouve également fréquemment sur les fiches techniques des panneaux le sceau d'Underwriters Laboratories (UL), qui fournit également des normes et des tests. UL effectue des tests climatiques et de vieillissement, ainsi que toute la gamme des tests de sécurité.

Échecs

Les pannes de panneaux solaires sont rares. NRELa mené une étudede plus de 50 000 systèmes installés aux États-Unis et 4 500 dans le monde entre 2000 et 2015. L'étude a révélé un taux de défaillance médian de 5 panneaux sur 10 000 par an.

Le taux de défaillance des panneaux s’est nettement amélioré au fil du temps, puisqu’il a été constaté que les systèmes installés entre 1980 et 2000 présentaient un taux de défaillance deux fois supérieur à celui du groupe post-2000.

(Lire: "Les meilleures marques de panneaux solaires en termes de performances, de fiabilité et de qualité“)

Les pannes de système sont rarement attribuées à une défaillance des panneaux. En effet, une étude de kWh Analytics a révélé que 80 % des pannes de centrales solaires sont dues à une défaillance des onduleurs, le dispositif qui convertit le courant continu des panneaux en courant alternatif utilisable. pv magazine analysera les performances des onduleurs dans le prochain numéro de cette série.