Combien de temps durent les panneaux solaires résidentiels ?

Les panneaux solaires résidentiels sont souvent vendus avec des prêts ou des baux à long terme, les propriétaires concluant des contrats de 20 ans ou plus. Mais combien de temps durent les panneaux et quelle est 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, entre autres. Bien qu'il n'y ait pas de « date de fin » spécifique pour un panneau en soi, la perte de production au fil du temps oblige souvent à mettre hors service des équipements.

Lorsque vous décidez de maintenir votre panneau en fonctionnement dans 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 % chaque année, selon le Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL).

Les fabricants considèrent généralement que 25 à 30 ans sont un moment à partir duquel une dégradation suffisante s'est produite et qu'il est peut-être temps d'envisager de remplacer un panneau. La norme industrielle en matière de garantie de fabrication est de 25 ans sur un module solaire, a déclaré le NREL.

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

La qualité des panneaux peut avoir un certain impact sur les taux de dégradation. Le NREL rapporte que les fabricants haut de gamme comme Panasonic et LG ont 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 production d'origine, et l'exemple à dégradation plus élevée pourrait en produire 82,5 %.

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

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

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

Tous les panneaux subissent également ce qu’on appelle une dégradation induite par la lumière (LID), dans laquelle les panneaux perdent de leur efficacité dans les premières heures suivant leur exposition au soleil. Le LID varie d'un panneau à l'autre en fonction de la qualité des tranches de silicium cristallin, mais entraîne généralement une perte d'efficacité ponctuelle de 1 à 3 %, a déclaré le laboratoire d'essais PVEL, PV Evolution Labs.

Érosion

L’exposition aux conditions météorologiques est le principal facteur de dégradation des panneaux. La chaleur est un facteur clé à la fois dans les performances des panneaux en temps réel et dans leur dégradation au fil du temps. La chaleur ambiante affecte négativement les performances et l'efficacité des composants électriques,selon NREL.

En vérifiant la fiche technique du fabricant, vous pouvez trouver le coefficient de température d'un panneau, 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 augmenté au-dessus de 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, 0,353 % de la capacité de production totale est perdue.

L'échange thermique entraîne la dégradation des panneaux via un processus appelé cycle thermique. Lorsqu’il fait chaud, les matériaux se dilatent et lorsque la température baisse, ils se contractent. Ce mouvement provoque lentement la formation de microfissures dans le panneau au fil du temps, réduisant ainsi le rendement.

Dans son rapport annuelÉtude de la carte de score du module, PVEL a analysé 36 projets solaires opérationnels en Inde et a découvert des impacts importants liés à la dégradation thermique. La dégradation annuelle moyenne des projets s'est établie à 1,47 %, mais les réseaux situés dans des régions montagneuses plus froides se sont dégradés à près de la moitié de ce taux, à 0,7 %.

Une installation correcte peut aider à résoudre les problèmes liés à la chaleur. Les panneaux doivent être installés à quelques centimètres au-dessus du toit, afin que l'air de convection puisse circuler en dessous et refroidir l'équipement. Des matériaux de couleur claire peuvent être utilisés dans la construction de panneaux pour limiter l’absorption de chaleur. Et les composants comme les onduleurs et les combineurs, dont les performances sont particulièrement sensibles à la chaleur, doivent être situés dans des zones ombragées,suggéré DEC Greentech.

Le vent est une autre condition météorologique qui peut 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 le rendement. Certaines solutions de rayonnages sont optimisées pour les zones à vent fort, protégeant les panneaux des fortes forces de soulèvement et limitant les microfissures. En règle générale, la fiche technique du fabricant fournit des informations sur 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 provoquer une charge mécanique dynamique, dégradant les panneaux. En règle générale, la neige glisse des panneaux, car ils sont glissants et chauds, mais dans certains cas, un propriétaire peut décider de retirer la neige des panneaux. Cela doit être fait avec précaution, car rayer la surface vitrée du panneau aurait un impact négatif sur le rendement.

(Lire: "Conseils pour maintenir le fonctionnement de votre système solaire sur le toit à long terme")

La dégradation est une partie normale et inévitable de la vie d'un panneau. Une installation correcte, un déneigement soigneux et un nettoyage minutieux des panneaux peuvent contribuer au rendement, mais en fin de compte, un panneau solaire est une technologie sans pièces mobiles, nécessitant très peu d'entretien.

Normes

Pour garantir qu'un panneau donné aura probablement une longue durée de vie et fonctionnera comme prévu, il doit être soumis à des tests de normes en vue de sa certification. Les panneaux sont soumis aux tests de la Commission électrotechnique internationale (CEI), qui s'appliquent aux panneaux monocristallins et polycristallins.

EnergySage a ditles panneaux qui répondent à la norme CEI 61215 sont testés pour leurs caractéristiques électriques telles que les courants de fuite humides et la résistance d'isolation. Ils sont soumis à un test de charge mécanique pour le vent et la neige, ainsi qu'à des tests climatiques qui vérifient les faiblesses aux points chauds, l'exposition aux UV, l'humidité, le gel, la chaleur humide, l'impact de la grêle et toute autre exposition extérieure.

La norme CEI 61215 détermine également les mesures de performances 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.

Le sceau des Underwriters Laboratories (UL), qui fournit également des normes et des tests, est également couramment visible sur la fiche technique d'un panneau. UL effectue des tests climatiques et de vieillissement, ainsi qu'une gamme complète de tests de sécurité.

Échecs

Les pannes de panneaux solaires se produisent à un faible rythme. NRELmené 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.

Les défaillances des panneaux se sont considérablement améliorées au fil du temps, car 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: "Meilleures marques de panneaux solaires en termes de performances, de fiabilité et de qualité")

Les temps d'arrêt du système sont rarement attribués à une défaillance du panneau. En fait, une étude de kWh Analytics a révélé que 80 % de tous les temps d'arrêt des centrales solaires sont dus à des pannes d'onduleurs, le dispositif qui convertit le courant continu du panneau en courant alternatif utilisable. Le magazine pv analysera les performances des onduleurs dans le prochain épisode de cette série.