¿Durarían las células solares?

Hay tres grandes problemas y uno que es mucho menos grave.

Uno, encontrado por un voluntario del Cuerpo de Paz que conocí que trabajaba en la región del Sahel en Malí, y que también me llamó la atención alguien que había sido cónsul de los EE. UU. en Tanzania, es que las células fotovoltaicas son imanes de robo en lugares donde hay mucha pobreza extrema. Es una forma de riqueza que no se puede ocultar para que haga su trabajo y no se puede llevar encima. Los esfuerzos para instalarlos para hacer funcionar las bombas de los pozos de las aldeas generalmente fallarían a menos que la aldea asignara un equipo de guardia las 24 horas para protegerlo. Después del apocalipsis, esperaría que surgieran preocupaciones similares.

Una segunda es que las células fotovoltaicas suelen tener incorporados paneles de vidrio frágiles y tampoco son tan resistentes al nivel del silicio. Si bien no tienen partes móviles, ¡sí! - cualquier tormenta de granizo, huracán o tormenta de polvo decente que sea lo suficientemente vigorosa como para levantar grava va a causar mucho daño. Incluso una proximidad demasiado cercana a un árbol que produce nueces o frutas de hueso podría ser un problema en presencia de fuertes tormentas de viento. Los vientos fuertes pueden sacudirlos si no están bien instalados (aflojando lentamente la conexión del montaje a la superficie sobre la que está montado durante décadas) y, si son lo suficientemente severos, los vientos fuertes pueden derribarlos del techo como si fueran tejas. En lugares donde el granizo ocurre con cierta frecuencia, no es raro tener que reemplazar un techo debido a daños por granizo cada 10 a 25 años. que es considerablemente menor que la vida útil esperada de las celdas. A menos que alguien cubra las celdas con persianas o algún otro tipo de cubierta en clima ventoso o tormentoso, es probable que la mayoría sufra daños graves en el transcurso de un siglo o más.

Una tercera preocupación es que los instaladores de células fotovoltaicas no siempre prestan mucha atención a los materiales del marco y el montaje. El hierro y el cobre se corroen y, con el tiempo, incluso los revestimientos diseñados para evitar que eso suceda se desgastarán.

Otro tipo de problema sería la caca de pájaro, las hojas y el polvo, pero estos simplemente degradarían temporalmente el rendimiento hasta que se limpien los paneles.

Si los paneles se mantienen razonablemente bien (y no se los roban, por supuesto), puede esperar una degradación media < 1 %/año para paneles de calidad razonablemente buena (toda la historia está aquí ).

Esto significa que puede esperar obtener aproximadamente 1/3 de energía del panel después de 100 años.

Esta cifra ya incluye pequeños daños por desgaste "normal" (estrés de temperatura, limpieza, ...) pero no incluye eventos mayores (por ejemplo: caída de un árbol sobre el panel o robo del mismo).

Tenga en cuenta que esta cifra es constante durante un cierto número de años (dependiendo de la calidad, pero seguramente >= 50 años), luego comenzará a aumentar debido a otros factores denominados colectivamente "corrosión de la celda y la interconexión" que pueden ignorarse durante un cierto período. pero luego se vuelven predominantes y dependen en gran medida del mantenimiento (especialmente la impermeabilización ya que los selladores fallan después de varios años de exposición al sol).

Las células solares funcionan aproximadamente de esta manera:

La parte importante aquí es que los fotones del Sol empujan los electrones fuera de la placa base. Estos electrones pueden encontrar su camino de regreso solo después de haber hecho algún trabajo para nosotros.

Para que esto sea posible, esa placa base debe pasar restricciones muy estrictas (en su estructura cristalina y los materiales que tiene).

Además, depende también de la energía de los fotones:

1. Los fotones con energía demasiado pequeña (infrarrojos) no pueden hacer nada, se reflejan o calientan la celda solar.
2. Los fotones con la energía necesaria hacen lo que queremos de ellos.
3. Los fotones con demasiada energía (principalmente ultravioleta) pueden dañar la placa base: desorganizan la estructura cristalina y el revestimiento de la placa.

Obviamente, las células solares en la Tierra están sintonizadas para que la mayoría de los fotones solares caigan en (2). Pero no todos ellos.

Para evitar el problema de (3), normalmente el revestimiento antirreflectante también tiene una función de filtrado, para filtrar los posibles fotones más dañinos. Pero esto no es perfecto.

El resultado es que la eficacia de las células solares sigue disminuyendo con el tiempo, y poco a poco se volverán inutilizables. Su duración depende principalmente de los detalles de fabricación, pero ninguno de ellos duraría para siempre.

Dado que la fabricación de células solares a gran escala es una industria joven, todavía no hay suficientes resultados prácticos. Diferentes estimaciones en la red dicen alguna década. Aquí hay una lista detallada de la degradación típica de los paneles solares. Esta lista es para la aplicación más común actualmente, su línea de tiempo real probablemente también dependa significativamente del recubrimiento anti-UV.

Podría ajustarse, pero sería necesario hacer que la capa de protección antirreflejos/ultravioleta sea mucho más costosa ahora . Es antieconómico por el bien, hacer que duren más décadas después .

Los paneles solares son más duraderos de lo que se cree aquí.

Con respecto a la fragilidad y la susceptibilidad al daño físico, considere el daño potencial por granizo. Todos los paneles se prueban para sobrevivir al menos a 50 MPH de impactos de granizo, la mayoría cumple con estándares más altos y algunos fabricantes incluso construyen y prueban a 250 MPH (lo dejaré a usted, ya que no quiero promocionar cualquier marca). Como referencia, las piedras de granizo de una pulgada (consideradas severas y con probabilidades de golpear solo el 0,5 % de los paneles en un período de 20 años) viajan a 45 MPH (Otra fuente, NASA JPL de 1978 ). En cuanto a las nueces que caen de un árbol, tienen un impacto significativamente menor que el granizo. Además, recomendaría no poner sus paneles solares a la sombra, pero no soy un experto. Si desea ver un ejemplo de una tormenta severa que tiene poco impacto en un sistema fotovoltaico,aquí tienes Es poco probable que el estrés mecánico sea un factor en su escenario.

La degradación es realmente la única preocupación significativa. Sin embargo, los paneles solares modernos son mejores que los paneles más antiguos. Se degradan a aproximadamente un 0,5 % por año de forma lineal. Los paneles más antiguos tenían un promedio del 1% por año durante 20 años y, a menudo, seguían una curva de campana (por lo que empeoraban más rápido). Después de cien años de uso, el panel mediano todavía te dará el 50 %. Me imagino que esa no será tu mayor preocupación en un mundo post-apocalíptico.

Todo esto suponiendo que encuentre paneles que se hayan utilizado durante cien años. Si está hablando de paneles que han estado almacenados o que solo tienen unos pocos años de uso, las cosas son mejores. La corrosión proviene de las condiciones ambientales, es decir, la humedad, el viento y el calor. Un panel nuevo o blindado tendrá muy poco de esto. La degradación proviene del calor alrededor de los paneles, ya que los paneles solares se calientan mucho mientras están bajo el sol y generan electricidad. Una vez más, esto no habrá afectado mucho a los paneles nuevos o almacenados.

Como han señalado otros, los paneles solares de silicio modernos se degradan alrededor del 1% por año, suponiendo que no haya daños físicos. Entonces, las probabilidades de que produzcan una cantidad significativa de energía después de 100 años de desgaste real no son tan buenas (a menos que tal vez hayan quedado enterrados en arena seca o algo así y milagrosamente no se rompieron cuando se movió).

Hay otros tipos de paneles solares, como el óxido de cobre negro, que no sufren tanta degradación por el uso. Pero son mucho más caros y mucho menos eficientes, por lo que, aunque algunos de ellos podrían durar 100 años, es poco probable que los encuentres excepto en las casas en ruinas de viejos y locos artesanos. Y seguirían siendo grandes, pesados ​​y horriblemente ineficientes.