Solární panely a extrémní podmínky

[karelkilian]

Dobrý den,

je pátek, a to znamená, že pro Vás máme článek

Solární panely a extrémní podmínky

Jedním z faktorů, které ovlivňují životnost solárních panelů, je počasí, respektive klimatické podmínky. Sluneční elektrárny pochopitelně musí plnit nejrůznější bezpečnostní předpisy, nicméně meteorologické extrémy, související mimo jiné i s globální změnou klimatu, částečně zpochybňují adekvátnost některých norem. Jsou solární zařízení připravena na zvýšenou frekvenci a intenzitu extrémních povětrnostních podmínek?

Nutno konstatovat, že z podstatné části jsou standardy v pořádku. Panely na střechách bez úhony odolávají hurikánům, krupobití sotva pociťují. Ačkoli v současnosti netrpí použité technologie zásadními nedostatky, lze předpokládat, že s ohledem na změny klimatu bude v následujících letech nezbytné některé normy upravit, případně zpřísnit.

Větší dopady ze strany počasí můžeme sledovat již dnes, a to i z pohledu solárních elektráren. Americká pojišťovna GCube uvádí, že polovina pojistných událostí z let 2011 až 2015, týkajících se solárů, má nějakou souvislost s povětrnostními vlivy. Proti tomu počet pojistných případů, souvisejících s elektrickou závadou, je jen zlomkem.

Můžeme celkem jednoznačně říci, že extrémní počasí již nyní ovlivňuje solární průmysl. Pojďme se podívat na to, jak se dnes solární zařízení vyrovnávají s přírodními katastrofami a jak přežijeme očekávané události v budoucnosti.

Požáry

Rozlehlé kalifornské oblasti byly v loňském roce zasaženy zejména lesními požáry. Celkem logicky nelze očekávat, že v místech, kde plameny spolykaly domy, by solární panely přežily. Podstatně důležitější ovšem je, aby samy o sobě k požáru nepřispívaly a nepředstavovaly tak další nebezpečí pro okolní oblast.

Redaktoři Solar Power World upozornili na problém solárních panelů, které vybuchovaly během požáru v Severní Kalifornii v říjnu 2017. Ve světle této zprávy se elektrárny instalované v oblastech ohrožených požáry zdály být nebezpečným rozhodnutím. „Pokud by se informace potvrdily, jednalo by se pravděpodobně o nešťastné nehody, nikoliv výsledek špatných standardů solárních panelů,“ uvedl hlavní inženýr bezpečnostní společnosti UL Ken Boyce.

Základem je tedy testování panelů a podpůrných systémů na to, aby nepodporovaly šíření plamenů. Je obtížné najít statistiky o solárních panelech, které se týkají požárů, natož o jejich vznícení nebo podílu na rozšiřování. Přesto je vhodné tuto problematiku nepodceňovat.

Hurikány a tornáda

V roce 2017 Portoriko a další ostrovy zaznamenaly sezónu neuvěřitelně zničujících hurikánů. Mezi informacemi o následcích devastace však jedna zpráva vynikala: solární pole s výkonem 645 kW na střeše zdravotního střediska v San Juan přežilo a fungovalo na sto procent. Dodavatelská firma Valor Construction nainstalovala systém v roce 2015 pomocí systémů Sollega. Klíčem k úspěchu této instalace (a mnoha dalších v celém Karibiku) byl použitý způsob uchycení, kdy byly jednotlivé elementy spojeny dohromady.

Právě způsob instalace je v tomto ohledu rozhodujícím faktorem. Pokud je systém správně navržen, lze jeho odolnost dimenzovat i na vítr s rychlostí 320 km/h. Trend směrem k lepšímu testování a navrhování systémů bude i nadále zvyšovat míru odolnosti v oblastech s náročnými povětrnostními podmínkami. U Sollegy provedli mnoho vlastních zkoušek, jejichž analýza umožnila navrhnout systémy, jako jsou v Portoriku a na St. Maartenu, které tak dobře obstály v náročných podmínkách hurikánu.

Riziko poškození větrem platí i pro solární pole instalované na zemi. S těmito podmínkami se lépe vyrovnávají pohyblivé instalace, které mohou na základě dat ze senzorů upravit úhel natočení tak, aby kladly větru nejmenší odpor. Nejnovější motory zvládnou sklopit panel z maximálního naklonění (60 °) do horizontální polohy (0 °) za méně než tři minuty, což bývá dostačující reakční doba.

„Snažíme se vybrat kvalitní vybavení a dobře ho nainstalovat, aby odolalo náročnému počasí v oblasti. Vždy ale budou existovat mimořádné události, které nelze naplánovat,“ řekl Chris Rogge, ředitel solárních služeb společnosti Cromwell Solar v Lawrence. Velkým rizikem jsou v tomto směru především různé létající úlomky. Dokonce i když systém montáže udrží panely na svém místě, může je rozbít předmět unášený silným větrem.

Krupobití

Krupobití nám bude patrně o něco bližším tématem než hurikány a požáry. Kroupy stály za rozbitím více než čtyř tisíc solárních panelů v Austrálii v dubnu 2016. Další nepříjemnost se odehrála na americké solární farmě Alamo 2 s výkonem 4,4 MWp nedaleko San Antonia. Kvůli očekávanému prudkému větru byly panely umístěny v horizontální poloze, nicméně přišlo krupobití s kroupami o velikosti baseballových míčků. Některé panely byly zasaženy vícekrát a pochopitelně došlo k jejich poškození. Následky byly rozsáhlé: vyměnit se muselo osmnáct tisíc panelů.

Proti předpokladům škody způsobené krupobitím nejsou zase tak velkým problémem, jak bychom možná předpokládali. Americká Národní laboratoř pro obnovitelné zdroje energie (National Renewable Energy Laboratory) analyzovala padesát tisíc panelů instalovaných v letech 2009 až 2012 a zjistila, že pravděpodobnost poškození krupobitím je nižší než 0,05 %. Solární panely jsou testovány a certifikovány tak, aby odolaly kroupám o průměru 25 milimetrů, letícím rychlostí 23 m/s (asi 83 km/h). To jsou hodnoty, které většina srážek s kroupami ani zdaleka nedosahují.

Blizard

Dle Wikipedie je blizard „označení pro silný, suchý vítr, který je zároveň i velmi studený. Ve většině případů je doprovázen silným sněžením, či poryvy větru zvedají sněhovou masu a tlačí ji s sebou. Jeho rychlost se pohybuje přes 15 m/s (54 km/h). Teplota při blizardu klesá často hluboko pod bod mrazu.“

Pro příklad vlivu blizardu na sluneční elektrárnu nemusíme chodit daleko do historie. Na začátku této zimy napadlo v americké Pensylvánii 165 centimetrů sněhu během pouhých šedesáti hodin. Dalších bezmála 90 centimetrů připadlo na Štědrý den. Na panelech tak někde ležela i více než metr a půl vysoká trvalá sněhová pokrývka.

Hmotnost sněhu s velkou pravděpodobností solární pole nepoškodí, zejména proto, že z nakloněných solárních panelů sníh postupně sklouzává. Výrobci nedoporučují provádět manuální čištění, neboť při použití mechanických nástrojů může dojít k poškození panelu nebo elektroinstalace.

Sníh je problémem při instalacích a je nutné s ním počítat. Zima a další intenzivní povětrnostní podmínky mohou prodloužit dobu instalace zejména s ohledem na bezpečnost pracovníků. V příliš chladných podmínkách by instalace na střeše byla značně riziková, což si dodavatel prostě nedovolí.

Záplavy

Modely ukazují, že v roce 2100 budou jižní části Floridy kvůli globálnímu oteplování zatopeny vodou. To může být problém pro Phillip and Patricia Frost Museum of Science, které se nachází ve výšce 6,6 metrů nad hladinou moře. I z tohoto důvodu jsou solární panely s výkonem 66 kW instalovány na střeše, aby nemusely čelit následkům případných záplav.

Se záplavami je pochopitelně nutné počítat, proto je vhodné umísťovat solární elektrárny do vyšších poloh, případně je zabezpečit účinným odvodňovacím systémem. U mnoha projektů je však jediným rozumným řešením jejich přesunutí do vhodnějších podmínek - tedy zejména na vyvýšená místa. V případě rodinných domů není tento problém tak ožehavý, protože ty je zpravidla zakázáno stavět v záplavových oblastech a panely bývají instalovány na střechu.

Firma Soltec nabízí pro takové oblasti systém montáže s elektrickými a elektronickými komponentami umístěnými 180 centimetrů nad povrchem. To by mělo být dostatečné i v oblastech se zvýšeným výskytem lokálních záplav. Soltec při takových instalacích používá speciální ohebné trubky k ochraně vodičů před vnějšími hrozbami. Dalším bezpečnostním prvkem jsou snímače hladiny, které přizpůsobují polohu panelů v případě, že hladina vody začne stoupat.

S extrémy je nutné počítat

S ohledem na globální změny klimatu je nutné počítat s tím, že extrémní meteorologické jevy budou stále častěji sužovat nejen lidstvo, ale i sluneční elektrárny. Můžeme tedy očekávat další inovace v segmentu solárních systémů, jejichž cílem bude zvýšení odolnosti proti hurikánům, krupobitím, tornádům či záplavám. Možná, ale rostoucí počet instalací solárních panelů bude znamenat zmírnění klimatických změn a nepříznivého počasí, ale to ukáže až čas.

Zdroj: solarpowerworldonline.com.