Quant de temps ens durarà una instal·lació d’autoconsum solar?

Un dels grans avantatges de l’energia solar, a banda els beneficis ambientals, és que es pot instal·lar a les cases i empreses. Tant si tenim una teulada nostra (cas de cases unifamiliars i empreses amb edificis propis) com si és compartida (edificis d’habitatges i comercials compartits), podem disposar de la nostra central elèctrica particular. Moltes parts del món viuen un autèntic boom d’instal·lacions d’autoproducció solar, especialment als països pobres amb preus d’energia molt elevats. Al nostre país, el màxim d’instal·lacions fou durant els anys 2022 i 2023, arran de la crisi energètica europea causada per la invasió russa d’Ucraïna. I, tot i que després han baixat notablement (un fet també esdevingut en molts altres països), continuen fent-se milers d’instal·lacions a l’any, entre teulades residencials i teulades d’empresa. Amb l’objectiu d’abaratir el rebut de la llum significativament, no deixa de ser una inversió important. Pensant en termes d’amortització, un dels dubtes més comuns és quant de temps ens durarà la instal·lació i, doncs, durant quant de temps no haurem de gastar més diners a renovar-la. Tot seguit us expliquem quant duren plaques solars, inversors i bateries, i quines són les principals causes de l’envelliment.

Plaques solars: durades de trenta anys

Les plaques solars són l’element definitori d’una instal·lació d’autoproducció. I alhora, són un dels elements més barats de canviar i els que duren més. La vida útil d’una placa solar no és fixa, depèn de diversos factors, com ara el tipus de placa i el muntatge, o el clima. La degradació de les plaques fa anys que s’estudia en profunditat a tot el món. Segons les dades, hem d’esperar una degradació mitjana del 0,5% anual. És a dir, la producció d’electricitat d’una placa perdrà aquest valor cada any. El sector recomana de canviar-les passats 25-30 anys, tot i que n’hi ha que fa 40 anys que funcionen i continuen produint electricitat. A diferència de les bateries, com veurem, no hi ha un llindar específic a partir del qual calgui canviar-les. Amb la degradació habitual, passats 20 anys la placa haurà disminuït d’un 10% la producció d’electricitat. És a dir, encara produirà a un 90% de la seva capacitat original.

Tot i això, hi ha un seguit d’aspectes que encara ens permeten de relativitzar més aquesta xifra. D’entrada, cal tenir en compte que durant les primeres hores en què una placa rep la llum solar després de ser fabricada, s’hi produeix una degradació induïda per la llum, que implica una degradació sobtada entre l’1% i el 3%. Més endavant, el ritme de la degradació baixarà fins a arribar a un valor mitjà del 0,5% que dèiem. Tanmateix, en les plaques més bones la degradació és d’un 0,3% anual. I en les marques més barates pot pujar al 0,8% a l’any. Tenint en compte que generalment es recomana de posar un 15%-30% més de potència (kW) en plaques que la que admet l’inversor (la que podrem utilitzar), això vol dir que la pèrdua de producció elèctrica durant 20 anys segurament serà imperceptible en termes pràctics per a la majoria de persones.

Com més va, més particulars i empreses s’instal·len plaques solars a la teulada.

Considerant, a més, que els fabricants acostumen a donar garanties de 20 o, fins i tot, 25 anys per aquest element, les plaques solars són la inversió més segura dins de tota la instal·lació. Podem estar completament tranquils quant a la durabilitat. Però, i si s’espatllen sobtadament? Les dades indiquen que això passa molt rarament. Un estudi fet entre els anys 2000 i 2015 a 4.500 instal·lacions d’autoproducció solar de tot el món va mostrar que només 5 plaques de cada 10.000 s’havien espatllat en un any. Cal dir, a més, que les plaques fabricades actualment abaixen aquesta taxa encara més. Com dèiem, considerant que avui dia el cost de les plaques és molt baix (a partir d’uns 70 euros) fins i tot en el cas que se’ns espatlli una placa haurem d’invertir pocs diners a substituir-la.

Però, més enllà de les fallades per defectes de fabricació, per què es degrada una placa solar? L’exposició a les condicions climatològiques és la principal causa de la degradació. Especialment, la calor i, en concret, quan se superen els 25 ºC. Les especificacions tècniques d’una placa han d’indicar el “coeficient de temperatura”, que ens indica l’eficiència que perd per cada grau que la placa supera els 25 ºC. I tot i que això és reversible a curt termini (si la placa baixa d’aquesta temperatura recupera la producció màxima) la dilatació i contracció per les variacions de temperatura acaba causant microfractures que, aquesta vegada sí, provoquen una degradació permanent, inclosa dins el 0,5% anual que hem dit a l’inici. Així i tot, proves fetes arreu del món han mostrat que en climes extrems (molt càlids o molt freds) la degradació es pot moure entre el 0,7% i l’1,5% anual.

Per disminuir l’efecte de la calor, els experts recomanen d’instal·lar les plaques uns centímetres per sobre de la teulada, de manera que permetin de circular aire per refredar-les. Tot amb tot, el vent fort també les pot malmetre. Fa que es dobleguin, perquè és una superfície gran que actua de vela, i això també origina microfractures. El sistema d’ancoratge de les plaques pot minimitzar aquest efecte, aspecte important a considerar si vivim en una zona ventosa. Un altre element que pot doblegar les plaques és la neu. Normalment, per la inclinació de les plaques, la neu caurà tota sola o es desfarà, perquè les plaques tenen una superfície fosca que fa que s’escalfin ràpidament amb la llum solar. De tota manera, si veiem que hi ha molta neu (molt pes) sobre les plaques, val més retirar-la. Haurem d’emprar eines que no ratllin les plaques, perquè això també afectaria la producció d’energia.

Una altra de les causes principals de la degradació d’una placa solar és el fenomen anomenat “degradació induïda pel potencial”. El resultat és que les cèl·lules fotovoltaiques perden ions que van a parar a unes altres parts de la placa, com ara el vidre que les recobreix, la carcassa o el suport metàl·lic. Tot plegat fa que la placa perdi capacitat de producció d’electricitat. No totes les plaques es ressenten d’aquest efecte, perquè alguns fabricants dissenyen els elements perquè evitin l’escapament dels ions. Sigui com sigui, i malgrat que podem disminuir-ho, la degradació és un fenomen normal a les plaques solars. Però, com hem vist, podem estar tranquils i esperar que les plaques produeixin electricitat durant dècades.

Tanmateix, això no elimina els problemes completament. Les dades mostren que el 80% del temps que una instal·lació solar no funciona és per culpa de l’inversor, que és l’element que tot seguit veurem.

Inversors: vida útil entre deu anys i quinze

Els inversors són el cervell d’una instal·lació solar. Són els encarregats de transformar el corrent continu que produeixen les plaques solars al corrent altern que necessitem a casa, a més de gestionar la producció. Generalment, són una caixa de mig metre d’alt per mig metre d’ample i uns vint centímetres de profunditat que es pengen a la paret. Pesen uns vint-i-cinc quilos. Els més moderns també poden incorporar la gestió de les bateries, cosa que els pot fer una mica més voluminosos i pesants. Aquests darrers anys també hi ha “microinversors” que es posen directament a cada placa. Com a complements, també podem trobar els “optimitzadors”, que maximitzen la producció solar d’una placa de manera independent, especialment per evitar ombres. Si no n’hi ha, una ombra sobre una sola placa fa baixar la producció de totes.

Els inversors de paret acostumen a ser més econòmics que els microinversors i més fàcils de reparar, perquè són més accessibles. Normalment en tindrem un per a totes les plaques, però també en podem posar dos o més, si ampliem la instal·lació o és una de gran. Els inversors de paret acostumen a tenir una vida de 10-15 anys, i els fabricants normalment ofereixen garanties de 5 anys a 10. Si duren menys que les plaques solars és perquè els condensadors que incorporen els inversors tenen un desgast electromecànic. Els condensadors que tenen electròlits líquids tenen una vida útil menor que no els que els tenen sòlids. Aquests segons són més estables, aguanten millor la calor i les vibracions i no s’assequen. Tanmateix, són més cars. Sigui com sigui, això voldrà dir que hem de considerar que durant la vida útil de les plaques solars haurem de reemplaçar l’inversor.

A diferència dels inversors de paret, els microinversors poden durar 25 anys, gairebé tant com les plaques. En general, els fabricants donen garanties entre 20 anys i 25. Aquests valors de durada i garanties són els mateixos que es donen per als optimitzadors. Així, doncs, d’entrada els microinversors són més cars, perquè n’haurem de posar un per placa, tot i que també n’hi ha que en poden gestionar unes quantes, generalment fins a quatre a tot estirar. Però, tenint en compte la durada teòrica, poden acabar resultant més econòmics. I diem teòrica perquè els microinversors són una tecnologia relativament nova i encara no han passat prou anys per a poder comprovar d’una manera estatísticament significativa aquesta durabilitat.

Com dèiem, els estudis mostren que al voltant del 80% de les fallades a les instal·lacions solars són per culpa dels inversors. Generalment, per la xarxa elèctrica, en què les pujades de voltatge activen els mecanismes de protecció automàtica que tallen l’electricitat. Una altra font de fallada són els optimitzadors, si en tenim, en el cas que assoleixin una alta temperatura, perquè s’instal·len a la teulada, juntament amb les plaques. La temperatura és l’aspecte cabdal per a perllongar la vida útil d’inversors, microinversors i optimitzadors. És per això que es recomana d’instal·lar-los en un lloc amb ombra i fresc, amb prou ventilació. En el cas dels de paret convé revisar-ne l’exterior trimestralment, per comprovar que no tenen cap defecte i que els ventiladors funcionen i no acumulen brutícia. També es recomana que siguin inspeccionats per un professional cada cinc anys, que comprovi l’interior per si hi ha signes de desgast o presència d’insectes o qualsevol animal.

Bateries: durades fins a cinquanta anys

Fins fa poc, la majoria d’instal·lació d’autoconsum es feien sense bateries. Però amb l’abaratiment d’aquests darrers anys, es pot dir que avui dia és gairebé obligatori d’incloure una bateria a les instal·lacions solars, perquè els avantatges en compensen el cost. Per exemple, aprofitar al màxim la producció solar per emprar-la durant la nit i tenir un rebut elèctric de zero euros durant bona part de l’any, o evitar apagades. I en el cas que no puguem cobrir el nostre consum diari amb les plaques solars i les bateries, podem emprar les bateries per recarregar-les de la xarxa general a les hores més econòmiques.

La vida útil d’una bateria s’expressa en cicles de càrrega i descàrrega, i és superior al de les bateries dels cotxes elèctrics, principalment perquè es carreguen i descarreguen a una potència molt més baixa. Generalment, les bateries residencials de les instal·lacions d’autoconsum doblen la vida útil en cicles a les dels cotxes. Les de química NMC (níquel, manganès i cobalt) poden arribar a uns 3.000 cicles, i les de LFP (liti ferrofosfat) a 10.000. Tenint en compte que una bateria residencial pot fer uns 200 cicles anuals, pot tenir una vida de 15-50 anys. Tanmateix, no fa tants anys que hi ha bateries NMC i LFP al mercat, de manera que, com en el cas dels microinversors, encara no se n’ha pogut obtenir una xifra estatísticament significativa. En general, els fabricants donen garanties de 10 anys, i els experts parlen de vides útils conservadores entre 5 anys i 15.

També hi ha un seguit d’aspectes que poden degradar acceleradament o perllongar la vida útil d’una bateria. Per una banda, la mida. Si és massa petita, podem fer un cicle de càrrega i descàrrega al dia, fins i tot més, cosa que n’accelera la degradació. És per això que es recomana d’agafar-ne de més capacitat en kWh de la que estrictament necessitem. Això allargarà la vida útil de la bateria automàticament. Així mateix, una de gran ens servirà per a establir coixins de seguretat, especialment a la banda baixa. Les bateries de liti no poden estar descarregades al 0%, perquè es malmeten físicament. Això no passa amb les de sodi, que comencen a arribar al mercat residencial, que poden estar un any descarregades completament sense degradar-se. Però en el cas de les de liti (NMC o LFP) es recomana de fixar un límit de descàrrega fins al 10-20%, és a dir, que mantinguin aquest valor com a mínim, a partir del qual la instal·lació agafarà electricitat de la xarxa si cal. Igualment, no convé que estiguin carregades al 100% gaire estona, especialment les de química NMC, i carregar-les al 80-90% com a màxim.

Tot plegat fa que sigui millor tenir una bateria més gran on puguem tenir un coixí de seguretat del 20%-40% (sumant els dos extrems) que ens permeti d’allargar-ne al màxim la vida útil. Així i tot, la bateria tindrà una degradació progressiva per les reaccions químiques parasitàries dins les cel·les i les microfractures per les variacions de temperatura. Per minimitzar aquest segon efecte, també es recomana que s’instal·lin en un lloc ombrat, fresc i sec. Quan la degradació de la bateria arribi a un 20-30%, ens tocarà de canviar-la. Però, encara que hàgim de renovar tots aquests elements, les dades mostren que la inversió ens sortirà a compte gràcies als estalvis obtinguts.