Investigation of The Aging of Photovoltaic Modules in The Solar Power Plant Established in Middle-Height Mountainous Regions

Abstract

Due to the increase in photovoltaic (PV) systems, it is important to make accurate estimates about the recycling of investment costs. Photovoltaic modules are subject to disturbances that may affect their stability, productivity and working life due to climate. In this study, it was investigated how ultraviolet (UV) rays, moisture and thermal cycles affect the life of photovoltaic modules which cause deterioration in the structure of photovoltaic modules in middle-high mountainous areas around Uludağ. The results obtained for the life of photovoltaic modules at the power plant established in the mid-mountain region at an altitude of 835 meters were compared with the life of photovoltaic modules at sea level. Since UV radiation is higher in the region where the power plant is installed, the module life is shortened by 5.6% and the module life is extended by 10% due to low temperature values. With the direct effect of humidity, the life of modules decreases by 5.8 %. Because of the more cloudy and rainy days, the effect of UV rays is getting low and 14% increase in module life is realized. Other case, if the plant is installed in higher regions such as 2000 m, how will the life of photovoltaic modules be affected were investigated. According to the results, it has been determined that the life of the modules at sea level will be 24.5 years, the life of the modules at 835 m height will be 25 years and the life of the modules at 2000 m height will be 22.5 years.

Keywords

• Photovoltaic modules,effect of UV rays,humidity concentration effect,thermal cycle effect

ORTA YÜKSEKLİKTE DAĞLIK BÖLGELERDE KURULAN GÜNEŞ ENERJİSİ SANTRALİNDE FOTOVOLTAİK MODÜLLERİN YAŞLANMASININ ARAŞTIRILMASI

Abstract

Fotovoltaik (PV) sistemlerin artması sebebiyle yatırım maliyetlerinin geri dönüşümü ile ilgili doğru tahminlerin yapılması önemli hale gelmiştir. Fotovoltaik modüller iklime bağlı olarak kararlılıklarını, verimliliklerini ve çalışma ömürlerini etkileyebilecek bozulmalara maruz kalmaktadır. Bu çalışmada, Uludağ çevresinde orta yükseklikte dağlık bölgelerde kurulmuş fotovoltaik modüllerin yapısında bozulmaya sebep olan ultraviyole (UV) ışınların, nemin ve ısıl çevrimlerin fotovoltaik modüllerin çalışma ömrünü ne oranda etkilediği incelenmiştir. 835 metre rakımda orta yükseklikte dağlık bölgede kurulan santraldeki fotovoltaik modüllerin ömrü ile ilgili elde edilen sonuçlar deniz seviyesindeki şartlarda çalışan fotovoltaik modüllerin ömrü ile karşılaştırılmıştır. Santralin kurulduğu bölgede UV ışınımın daha yüksek olmasından dolayı modül ömrü %5,6 kısalmakta, sıcaklık değerlerinin daha düşük olmasından dolayı ise modül ömrü %10 uzamaktadır. Nemin doğrudan etkisi ile modüllerin ömrü %5,8 kısalmaktadır. Bulutlu ve yağışlı günlerin daha fazla olmasından dolayı UV ışınlarının etkisi azalmakta ve modül ömründe %14’lük artış gerçekleşmektedir. Ayrıca santralin 2000 m gibi daha yüksek bölgelerde kurulması durumunda fotovoltaik modüllerin ömrünün nasıl etkileneceği de araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre deniz seviyesindeki modüllerin ömrünün 24,5 yıl, 835 m yükseklikteki modüllerin 25 yıl ve 2000 m yükseklikte kurulan modüllerin ömrünün de 22,5 yıl olacağı tespit edilmiştir.

Keywords

• Fotovoltaik modüller,UV ışınların etkisi,nem konsantrasyonu etkisi,ısıl çevrim

References

1. 1. Twidell J. and Weir T. (2006), Renewable Energy Resources–Second Edition, Taylor & Francis Group, London and New York, p220-226.
2. 2. Özçelik S. (2016), Fotovoltaik (PV) Teknolojileri, Gazi Üniversitesi Fotonik Uygulama ve Araştırma Merkezi, Ankara.
3. 3. http://www.yegm.gov.tr/, Erişim Tarihi: 06.12.2018 Konu: Yenilenebilir Enerji-Güneş.
4. 4. Lawrence Dunn, Michael Gostein and Bill Stueve (2013), Literature Review of teh Effects of UV Exposure on PV Modules - Atonometrics, Inc., Austin, Texas 78757.
5. 5. http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php Erişim Tarihi: 10.05.2018 Konu: Fotovoltaik Coğrafi Bilgi Sistemi-İnteraktif Haritalar.
6. 6. Türk Standartları Enstitüsü (2017), Fotovoltaik Modüller Ve Güneş Enerjisi Santrallerinde Standartlar, Fotovoltaik Çalıştayı III, Hacettepe Üniversitesi, Ankara
7. 7. Michele Cândida Carvalho de Oliveira Antônia Sonia AlvesDiniz Cardoso Marcelo Machado Viana Vanessa de Freitas CunhaLins (2018), The causes and effects of degradation of encapsulant ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) in crystalline silicon photovoltaic modules: A review, Renewable and Sustainable Enegy Reviews, Volume 81 Part 2. (DOI: 10.1016/j.rser.2017.06.039)
8. 8. M. A. Quintana, D. L. King, T. J. McMahon, and C. R. Osterwald (2002), Commonly observed degradation in field-aged photovoltaic modules, in Proceedings of the 29th IEEE. (DOI: 10.1109/PVSC.2002.1190879)

9. 9. L. A. Escobar and W. Q. Meeker (2006), A review of accelerated test models, Statistical Science, vol. 21, no. 4, pp. 552–577. (DOI: 10.1214/088342306000000321)
10. 10. P.Huelsmann, K. A.Weiss and M. Köhl (2012), Temperature–dependent water vapour and oxygen permeation through different polymericmaterials used in photovoltaic−modules, Progress in Photovoltaics: Research and Applications. (DOI: 10.1002/pip.2273)
11. 11. Osman Beyit, Şirin Dervişoğulları (2008), Güneş Pilleri ve Güneş Enerji Sistemleri, Kıbrıs Türk Elektrik Müteahhitleri Birliği, Kıbrıs.
12. 12. Meterolojik Veri İşlem Dairesi Başkanlığı-Veri Kontrol ve İstatistik Şube Müdürlüğü İstatistik Birimi (201), Yıllık Toplam Yağış Verileri, Rüzgâr Yön ve Hızı, Hava Kirliliği.
13. 13. Solar Radyasyonun Ölçülmesi (2017), Güneş Enerjisi Föy 1, Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü Kırklareli Üniversitesi, Kırklareli.