Würden Solarzellen halten?

Es gibt drei große Probleme und eines, das weit weniger ernst ist.

Ein Freiwilliger des Peace Corps, den ich kannte und der in der Sahelzone in Mali arbeitete, und auf den ich auch von jemandem aufmerksam gemacht wurde, der US-Konsul in Tansania war, ist, dass Fotovoltaikzellen an Orten, wo dies der Fall ist, Diebstahlmagneten sind viel extreme Armut. Es ist eine Form von Reichtum, die nicht versteckt werden kann, wenn sie ihre Aufgabe erfüllen soll, und die nicht am Körper getragen werden kann. Bemühungen, sie für den Betrieb von Dorfbrunnenpumpen zu installieren, würden im Allgemeinen scheitern, es sei denn, das Dorf würde eine 24-Stunden-Wachmannschaft abstellen, um sie zu schützen. Nach der Apokalypse würde ich erwarten, dass ähnliche Bedenken aufkommen würden.

Zweitens haben Photovoltaikzellen normalerweise zerbrechliche Glasscheiben eingebaut und sind auch auf Siliziumebene nicht so robust. Obwohl sie keine beweglichen Teile haben - yay! - Jeder anständige Hagelsturm, Hurrikan oder Staubsturm, der stark genug ist, um Kies aufzuwirbeln, wird eine Menge Schaden anrichten. Sogar eine zu nahe Nähe zu einem Nuss- oder Kernobstbaum könnte bei starken Windstürmen ein Problem darstellen. Starke Winde können sie erschüttern, wenn sie nicht fest installiert sind (und langsam die Verbindung der Befestigung mit der Oberfläche lösen, auf der sie über Jahrzehnte montiert sind), und wenn sie stark genug sind, können starke Winde sie wie Schindeln vom Dach blasen. An Orten, wo Hagel mit einiger Häufigkeit auftritt, ist es nicht ungewöhnlich, dass alle 10-25 Jahre ein Dach aufgrund von Hagelschäden ersetzt werden muss. was erheblich weniger ist als die erwartete Nutzungsdauer der Zellen. Sofern nicht jemand die Zellen bei windigem, stürmischem Wetter mit Fensterläden oder einer anderen Art von Abdeckung abdeckt, ist es wahrscheinlich, dass die meisten im Laufe eines Jahrhunderts oder länger ernsthaft beschädigt werden.

Eine dritte Sorge ist, dass Installateure von Photovoltaikzellen den Materialien des Rahmens und der Befestigung nicht immer viel Aufmerksamkeit schenken. Eisen und Kupfer korrodieren, und mit der Zeit nutzen sich sogar Beschichtungen ab, die dies verhindern sollen.

Eine andere Art von Problem wären Vogelkot, Blätter und Staub, aber diese würden die Leistung nur vorübergehend beeinträchtigen, bis die Panels gereinigt sind.

Wenn die Panels einigermaßen gut aufbewahrt werden (und natürlich nicht gestohlen werden), können Sie für Panels von einigermaßen guter Qualität mit einer durchschnittlichen Verschlechterung von < 1 %/Jahr rechnen (die ganze Geschichte ist hier ).

Das bedeutet, dass Sie nach 100 Jahren mit etwa 1/3 Leistung aus dem Panel rechnen können.

In dieser Zahl sind bereits kleine Schäden durch „normale“ Abnutzung (Temperaturbelastung, Reinigung, ...) enthalten, nicht jedoch Großereignisse (zB: Ein Baum fällt über die Platte oder sie wird gestohlen).

Beachten Sie, dass diese Zahl für eine bestimmte Anzahl von Jahren konstant ist (abhängig von der Qualität, aber sicherlich >= 50 Jahre), dann aufgrund anderer Faktoren, die zusammenfassend als "Korrosion von Zelle und Zwischenverbindung" bezeichnet werden und für einen bestimmten Zeitraum vernachlässigt werden können, zu steigen beginnt. werden aber später weit verbreitet und hängen stark von der Wartung ab (insbesondere die Abdichtung, da Versiegelungen nach mehreren Jahren Sonneneinstrahlung versagen).

Solarzellen funktionieren ungefähr so:

Wichtig dabei ist, dass die Photonen der Sonne die Elektronen aus der Grundplatte herausdrücken. Diese Elektronen können erst zurückfinden, nachdem sie uns etwas Arbeit abgenommen haben.

Um dies zu ermöglichen, sollte diese Grundplatte sehr strenge Bedingungen erfüllen (in ihrer Kristallstruktur und den Materialien, die sie hat).

Außerdem hängt es auch von der Energie der Photonen ab:

1. Photonen mit zu geringer Energie (Infrarot) können nichts ausrichten, sie werden zurückreflektiert oder sie erwärmen die Solarzelle.
2. Photonen mit der benötigten Energie tun, was wir von ihnen wollen.
3. Photonen mit zu viel Energie (sie sind hauptsächlich ultraviolett) können die Grundplatte beschädigen : Sie desorganisieren die Kristallstruktur und die Plattenbeschichtung.

Offensichtlich sind die Solarzellen auf der Erde so abgestimmt, dass die meisten Sonnenphotonen in (2) fallen. Aber nicht alle von ihnen.

Um das Problem von (3) zu vermeiden, hat die Antireflexbeschichtung typischerweise auch eine Filterfunktion, um die möglicherweise schädlichsten Photonen herauszufiltern. Aber das ist nicht perfekt.

Die Folge ist, dass die Effektivität der Solarzellen mit der Zeit immer noch abnimmt und sie langsam unbrauchbar werden. Wie lange sie halten, hängt hauptsächlich von Herstellungsdetails ab, aber keine davon würde ewig halten.

Da es sich bei der Großserienfertigung von Solarzellen um eine junge Industrie handelt, gibt es noch nicht genügend praktische Ergebnisse. Verschiedene Schätzungen im Netz sprechen von einigen Jahrzehnten. Hier ist eine detaillierte Liste der typischen Degradation der Solarmodule. Diese Liste bezieht sich auf die derzeit häufigsten Anwendungen, deren tatsächlicher Zeitplan wahrscheinlich auch erheblich von der Anti-UV-Beschichtung abhängt.

Es könnte abgestimmt werden, aber es würde erfordern, die Antireflexions-/UV-Schutzschicht jetzt viel teurer zu machen . Es ist unwirtschaftlich, sie Jahrzehnte später länger haltbar zu machen .

Sonnenkollektoren sind langlebiger, als ihnen hier zugetraut wird.

Berücksichtigen Sie hinsichtlich Zerbrechlichkeit und Anfälligkeit für physische Schäden die potenziellen Schäden durch Hagel. Alle Paneele werden getestet, um Hagelschläge von mindestens 80 km/h zu überstehen, die meisten entsprechen höheren Standards, und einige Hersteller bauen und testen sogar bis 250 km/h (ich überlasse das Ihnen, nachzuschlagen, da ich nicht werben möchte irgendwelche Marken). Als Referenz: 1-Zoll-Hagelkörner (die als schwerwiegend gelten und in einem Zeitraum von 20 Jahren wahrscheinlich nur 0,5 % der Panels treffen ) bewegen sich mit 45 MPH (eine andere Quelle, NASA JPL von 1978 ). Vom Baum fallende Nüsse haben deutlich geringere Auswirkungen als Hagel. Außerdem würde ich davon abraten, Ihre Sonnenkollektoren in den Schatten zu stellen, aber ich bin kein Experte. Wenn Sie ein Beispiel für einen schweren Sturm mit geringen Auswirkungen auf eine PV-Anlage sehen möchten,Hier gehen Sie . Mechanischer Stress spielt in Ihrem Szenario wahrscheinlich keine Rolle.

Abbau ist wirklich die einzige bedeutende Sorge. Moderne Solarmodule sind jedoch besser als ältere Module. Sie bauen sich linear um etwa 0,5 % pro Jahr ab . Ältere Panels betrugen über 20 Jahre durchschnittlich 1 % pro Jahr und folgten oft einer Glockenkurve (so dass sie sich schneller verschlechterten). Nach hundert Jahren Nutzung gibt Ihnen das Median-Panel immer noch 50 %. Ich kann mir vorstellen, dass das in einer postapokalyptischen Welt nicht Ihre größte Sorge sein wird.

All dies setzt voraus, dass Sie Paneele finden, die seit hundert Jahren verwendet werden. Wenn Sie über Panels sprechen, die eingelagert wurden oder nur wenige Jahre in Gebrauch sind, sind die Dinge besser. Korrosion entsteht durch die Umgebungsbedingungen, nämlich Feuchtigkeit, Wind und Hitze. Ein neues oder abgeschirmtes Panel wird davon sehr wenig haben. Die Verschlechterung erfolgt durch die Hitze um die Module herum, da Solarmodule sehr heiß werden, wenn sie unter der Sonne stehen und Strom erzeugen. Auch dies wird keine großen Auswirkungen auf neue Panels oder Panels im Lager haben.

Wie andere bereits betont haben, bauen sich moderne Silizium-Solarmodule um etwa 1 % pro Jahr ab, vorausgesetzt, es gibt keine physischen Schäden. Die Wahrscheinlichkeit, dass sie nach 100 Jahren tatsächlicher Verwitterung eine erhebliche Menge Strom produzieren, ist also nicht so gut (es sei denn, sie wurden vielleicht in trockenem Sand oder so etwas begraben und gingen auf wundersame Weise nicht kaputt, als er sich verschob).

Es gibt andere Arten von Solarmodulen, wie z. B. schwarzes Kupferoxid, die durch den Gebrauch nicht annähernd so stark geschädigt werden. Aber sie sind viel teurer und viel weniger effizient, und während einige von ihnen 100 Jahre halten könnten, würden Sie wahrscheinlich keine finden, außer in den zerstörten Häusern verrückter, alter Bastler. Und sie wären immer noch groß, schwer und schrecklich ineffizient.