Proč moduly Light Design překonávají flexibilní moduly na C&I střechách

Flexibilní moduly jsou propagovány pro střechy s nízkou nosností a často se používají v komerčních projektech, jako jsou muzea nebo továrny. Řeší sice otázku hmotnosti, ale přinášejí nová rizika v oblasti výkonu, záruk, tepelného chování i souladu s normami pro odolnost proti větru a požáru.

Jak si flexibilní moduly stojí ve srovnání s ultralehkými moduly, jako je Hi-MO X10 Guardian Light Design?

Co jsou flexibilní moduly?

Flexibilní, ohebné panely jsou tenké, lehké lamináty, které vyrábějí elektřinu. V průměru mají typické flexibilní panely tloušťku přibližně jeden palec a váží okolo šesti liber, tedy zhruba 2,7 kilogramu na panel. Mohou se ohýbat až do 30 stupňů, což jim umožňuje přizpůsobit se zakřiveným nebo nerovným povrchům. V rezidenčním segmentu se hodí například na střechy dodávek a přívěsů, lodní paluby nebo jiné mobilní aplikace. V oblasti C&I se flexibilní solární moduly používají hlavně tam, kde nelze instalovat běžné moduly – nebo jen s obtížemi – kvůli tvaru či omezené nosnosti střech.

Co se počítá jako „flexibilní“ na střecháchLehké FV možnosti pro C&I střechy se obecně dělí do dvou kategorií:

1. Křemíkové moduly bez předního skla, postavené na kompozitních zadních deskách, které výrazně snižují hmotnost a lze je montovat pomocí běžných svorek. Některé konstrukce umožňují i lepení, avšak svorky zůstávají standardem kvůli bezpečnosti a snadné výměně. Tento segment se stal dominantním lehkým řešením na trhu.
2. Tenkovrstvé lamináty, jako je CIGS (měď-indium-galium-selenidové moduly), které jsou flexibilní a mohou být přímo aplikovány na kovové nebo membránové střechy. Kvůli útlumu výroby a omezené dostupnosti se však CIGS dnes řadí spíše mezi specializované technologie ve srovnání s lehkým krystalickým křemíkem.

U flexibilních modulů je běžná kombinace svorek. Čistě lepicí systémy se v Evropě nerozšířily kvůli problémům s bezpečností, údržbou a pojištěním. Pro majitele C&I objektů je navíc zásadní možnost modul vyměnit nebo mít zajištěnu dlouhodobou požární bezpečnost. Proto jsou dnes hlavní lehké křemíkové moduly navrženy pro montáž pomocí svorek, zatímco lepení zůstává okrajovou možností. Instalace je sice jednoduchá, ale tato výhoda přináší i určité kompromisy.

Proč si některé firmy myslí, že flexibilní moduly jsou řešením

Případové studie dodavatelů a oborové prezentace vytvořily dojem, že flexibilní FV moduly jsou univerzálním řešením pro křehké nebo tenkostěnné střechy. Další hráči na trhu pak na veletrzích posilují tuto představu příběhy o „odemčení C&I střech“, čímž upevňují spojení „nízká hmotnost = flexibilní“. Zájem je pochopitelný, protože mnoho C&I budov má skutečně konstrukční omezení. Při bližším pohledu se ale ukazuje, že flexibilní moduly jsou jen zřídka životaschopnou volbou pro C&I instalace.

Malé písmo: proč flexibilní moduly nestačí pro C&I střechy

Flexibilní FV moduly mohou působit lákavě, ale pro evropské komerční střechy se součet detailů nevyplácí. Nižší účinnost, vyšší provozní teploty, slabší mechanické parametry a kratší záruky výrazně snižují jejich bankovatelnost i dlouhodobou výkonnost. Pojišťovny a normalizační orgány navíc vyžadují systémové doložení odolnosti proti větru, krupobití a požáru – a tuto laťku řada flexibilních řešení nesplňuje. Hi-MO X10 Guardian Light Design od LONGi je navržen tak, aby tyto C&I požadavky splnil: nabízí vyšší účinnost, odolnější konstrukci, lepší chování při vzniku horkých míst a delší záruky, a to bez toho, aby majitelé budov museli přijímat dodatečná rizika. Zde je přehled kompromisů, které flexibilní moduly přinášejí ve srovnání s klasickými pevnými alternativami – a zejména s Hi-MO X10 Guardian Light Design.

Těsné připevnění způsobuje vyšší zahřívání a nižší výnosy flexibilních modulů

Flexibilní moduly leží přímo na střeše s minimální nebo žádnou mezerou. Střecha se na slunci ohřívá a teplo se okamžitě přenáší do modulu, přičemž bez prostoru pro proudění vzduchu se teplo hromadí. Oproti tomu pevné moduly upevněné pomocí svorek udržují větší mezeru, obvykle 10–15 cm, což nadměrnému zahřívání brání.

Vyšší provozní teplota nesnižuje jen okamžitý výkon, ale zároveň zvyšuje riziko vzniku horkých míst a urychluje stárnutí plastů, pájených spojů a konektorů. Většina flexibilních konstrukcí má teplotní koeficient kolem −0,33 až −0,40 % na °C. Každých 10 °C navíc tak znamená ztrátu přibližně 3–4 % dostupného výkonu. V horkých letních dnech mohou články pracovat o 20–30 °C nad testovacími podmínkami, což představuje dodatečnou ztrátu výkonu 6–12 % právě ve chvíli, kdy je energie nejvíce potřeba.

Flexibilní moduly mají nižší energetický výnos: technologické limity určují účinnost a výkon

Flexibilní moduly využívají buď tenkovrstvé články CIGS, nebo ultra-tenké krystalické články na polymerových nosičích. Nedávné přehledy a provozní studie ukazují, že flexibilní CIGS moduly dosahují účinnosti obvykle kolem 15–18 %, zatímco krystalické flexibilní moduly bez skla se pohybují přibližně na úrovni 19 %. Účinnost se přímo promítá do výkonu na střeše – rozmezí 15–19,5 % odpovídá přibližně 150–195 W na metr čtvereční.

Naproti tomu jednoskleněný modul Light Design dosahuje účinnosti 24,8 % a v praxi přibližně 250 W/m². Jednoduše řečeno: flexibilní formáty začínají z nižší technické úrovně a na stejné střešní ploše dodají méně wattů, což se následně promítá do nižší výroby elektřiny jak v prvním roce, tak po celou dobu životnosti – zejména na střechách C&I budov s omezeným prostorem.

Flexibilní moduly nabízejí omezenou mechanickou odolnost vůči sněhové zátěži, vztlaku větru a nárazům krup

Flexibilní moduly jsou sice lehčí, ale zároveň náchylnější k ohýbání, promáčknutí a poškození povrchu. Mnohé z nich mají certifikaci jen kolem 2400 Pa pro statické zatížení, což poskytuje minimální bezpečnostní rezervu při silném sněžení nebo větru, které jsou v Evropě běžné. V extrémních krupobitích, kdy v regionu DACH často padají kroupy o velikosti 30–50 mm (při silnějších bouřích běžně 20–30 mm), jsou tenké polymerové povrchy mnohem náchylnější k poškození a vzniku trhlin.

Silný vítr představuje další riziko: vztlak. Na okrajích a rozích střech vznikají sací síly, které se snaží moduly odtrhnout. Podle evropských norem pro návrh střech se mohou vztlakové tlaky v těchto zónách pohybovat v rozmezí zhruba 1500 až 3000 Pa v závislosti na výšce budovy, lokalitě a kategorii expozice. Rok co rok může toto namáhání unavovat články a vodiče, uvolňovat upevňovací prvky a proměňovat drobné závady v rozsáhlejší poruchy a nákladné opravy.

Hi-MO X10 Guardian Light Design je navržen pro skutečné zatížení střech. Testy prokázaly odolnost 5400 Pa na čelní straně a 2400 Pa na zadní straně, stejně jako odolnost proti nárazu krup o průměru 25 mm při rychlosti 23 m/s. To poskytuje spolehlivou rezervu pro silné sněžení i bouřlivé podmínky na evropských C&I střechách. Přestože modul váží jen 16,3 kg, tedy přibližně 7,2 kg/m², jeho rám a zesílená stavba zachovávají tuhost potřebnou pro servisní pohyb i delší rozpony.

Riziko hot spot u flexibilních modulů je reálné – částečné zastínění může způsobit extrémní zahřívání

Částečné zastínění střechy od atik, ventilací nebo antén může vytvářet hot spot, kde lokální teplota článků přesahuje 100 °C, v některých případech dokonce až 130 °C. Takto zvýšené teploty urychlují degradaci materiálů a v případě neřízeného stavu zvyšují riziko bezpečnostních problémů, včetně požáru. Nezávislé studie a zprávy IEA PVPS (International Energy Agency Photovoltaic Power Systems Programme) tyto jevy zdokumentovaly napříč různými FV technologiemi.

Opakovaný tepelný stres doslova „uvaří“ plasty, oslabuje pájené spoje, způsobuje trvalé ztráty výkonu, poruchy bypass diod a poškození izolace. V nejhorších případech může vést až k obloukovým výbojům a požárům.

HPBC 2.0 back contact design v modulu Light Design tento problém řeší – snižuje teplotu hot spot přibližně o 28 % a obnovuje až o 70 % více výkonu při stejném zastínění ve srovnání s konvenčními články. Výsledkem je bezpečnější a stabilnější výroba elektřiny i na složitějších C&I střechách.

Degradace: teplo a namáhání urychlují ztráty u flexibilních modulů – thin films stárnou rychleji

Flexibilní moduly mají nevýhodu už na startu, pokud jde o dlouhodobou stabilitu. Terénní studie ukazují, že thin-film a polymerové konstrukce degradují rychleji a s větší rozptýleností výsledků – často kolem 0,7–1,0 % ročně, přičemž publikované hodnoty se pohybují od ~0,5 % až po ~2 % ročně v závislosti na generaci produktu, způsobu instalace a klimatu.

Pro srovnání, pevné odlehčené moduly se skleněnou přední stranou vykazují obvykle degradaci kolem 0,5–0,6 % ročně, podobně jako standardní krystalické moduly ve velkých studiích.

Hi-MO X10 Guardian Light Design nese 30letou záruku na výkon, která garantuje přibližně 99 % po prvním roce a kolem 88–89 % po 30 letech. To odpovídá zhruba 0,35 % roční degradace po prvním roce. Během 25–30leté životnosti se tento profil sčítá do vyšší dodané energie u pevných odlehčených systémů, jako je Light Design.

Záruky u flexibilních modulů neodpovídají horizontům C&I projektů

U flexibilních modulů nabízejí publikované datasheety obvykle 5–12letou záruku na produkt a 25letou lineární záruku na výkon, která končí na úrovni přibližně 84–85 % původního výkonu.

Konvenční odlehčené moduly bez skla mají typicky 10–16letou záruku na produkt a 25letou lineární záruku na výkon, začínají kolem 98 % v prvním roce a degradují přibližně o 0,55 % ročně, takže končí zhruba na 80–85 % původního výkonu.

U C&I projektů plánovaných na 25–30 let tato kratší krytí a nižší garantovaný výkon na konci období snižují bankovatelný horizont, zpřísňují předpoklady věřitelů a zvyšují rezervy na výměny a odstávky.

Hi-MO X10 Guardian Light Design oproti tomu nabízí 15letou produktovou záruku a 30letou záruku na výkon s garantovanými přibližně 88,9 % po 30 letech, což lépe odpovídá odpisovým plánům a podporuje předvídatelný peněžní tok po celou dobu životnosti. Silnější záruční podmínky snižují dlouhodobé riziko pro EPC partnery, investory i financující instituce.

Závěr pro evropské C&I budovy

Flexibilní moduly mají své místo, ale na regulovaných a pojištěných komerčních střechách zaostávají v účinnosti, teplotním chování, mechanické odolnosti i délce a síle záruk. Nižší odolnost vůči krupobití a větru, kratší produktové záruky a nižší garantovaný výkon na konci záruční doby navíc zvyšují obavy o bankovatelnost.

‍
Modul LONGi Light Design, který byl právě uveden na trh, nabízí skutečné řešení pro střechy s nízkou nosností. Kombinuje vysoce účinnou platformu s back contact technologií s vyšší mechanickou odolností (až 5 400 Pa čelní / 2 400 Pa zadní zatížení), vylepšeným řízením hot spotů a 15letou produktovou zárukou spolu s 30letou zárukou na výkon. Pro podniky s velkorozponovými budovami, jako jsou logistická centra, skladové haly, výrobní provozy, maloobchodní komplexy, letiště či sportovní areály, modul představuje bezpečnou a spolehlivou cestu, jak využít střešní plochy, které by jinak zůstaly nevyužité. Spolu s úsporami nákladů až 200 000 € na každý MW díky eliminaci potřeby zesílení střechy je to řešení navržené na míru. Pro developery, investory a vlastníky budov to znamená spolehlivější dodávku kWh, silnější ochranu proti rizikům a nižší úroveň LCOE v průběhu celé životnosti aktiva.