Sunčane elektrane proizvode električnu energiju samo za vidljivog dijela dana, a oblačnim se danima proizvodnja znatno smanjuje. No, povremeno i snažno nevrijeme, s tučom koja oštećuje fotonaponske module može ugroziti njihov rad, čak i dulje vrijeme.
Snažni udari kiše, tuča, orkanski vjetar, kratkotrajno zatamnjenje neba - sve se to događalo tijekom nevremena sredinom srpnja ove godine. Takvo nevrijeme na ovim prostorima nije bilo viđeno još od sredine prošlog stoljeća. Nastalo je na sjeveru Italije i brzo se širilo preko Slovenije i dijelova Austrije, Hrvatske i Srbije, sve do Ukrajine. U svojem je pohodu napravilo mnogobrojne štete, a neželjene učinke nije ni moguće pobrojati. Silnoj nepogodi doprinijele su visoke temperature zraka, više od dugogodišnjeg prosjeka.
Tuča leti kao projektil
Tuča (grad, krupa) nastaje u vrlo snažnim grmljavinskim visokorazvijenim kumulonimbusnim oblacima. To je vrsta krute padaline u obliku pojedinačnih ili slijepljenih grumena leda promjera 5 - 50 mm, a mase i do čak 2 kg.
Zbog značajnih veličina zrna, njihove velike mase i brzine, one dobivaju svojstva projektila pa zbog njihovih udara mogu nastati goleme štete, pored ostaloga i na FN modulima i solarnim kolektorima svih vrsta i izvedbi. Oštećenja na modulima i kolektorima mogu biti vidljiva ili pak posve nevidljiva, čak mikronskih veličina. Bez obzira na to, oštećenja nastala u olujnom nevremenu na modulima i kolektorima treba što prije utvrditi. Kod FN modula nužno je provesti preliminarna mjerenja koja mogu ukazati na njihovo oštećenje i to postojanjem znatne razlike izlazne snage svih modula. Termovizijska mjerenja prelaznog otpora na modulima mogu otkriti mjesta oštećenja jednog ili više elemenata cijelog FN sustava.
Bez obzira na (ne)vrijeme, za nadzor rada FN sustava (sunčanih elektrana) koriste se razne tehnike, a moguća je i primjena dronova s infracrvenim kamerama.
Neki proizvođači ističu kvalitetu svojih proizvoda podacima o otpornosti na tuču. Primjerice, oznaka klase 1 znači vrlo lošu zaštitu, a oznaka klase 5 vrlo dobru i takvi moduli mogu izdržati zrno tuče promjera do 5 cm. No, samo malo veća zrna tuče mogu oštetiti i tako certificirani kolektor. Za zaštitu od financijskih šteta na kolektoru od tuče ponegdje se nudi i posebno osiguranje u različitim modalitetima.
No, uz oštećenja staklenih dijelova, dolazi i do šteta od više ili manje vode koja je prodrla kroz pukotine pokrova u unutrašnjost modula, a nevrijeme može oštetiti i nosive konstrukcije modula.
Primjeri sunčanih elektrana oštećenih nevremenom mogu se pronaći širom svijeta. Jaka tuča u zapadnoj Nebraski u Sjedinjenim Američkim Državama uzrokovala je prestanak rada sunčane elektrane s 14 000 FN modula ukupne snage 5,2 MW, koja zbog toga nije radila sve dok nije obavljena zamjena oštećenih modula i ostali popravci. Najveća sunčana elektrana u Njemačkoj, SE Weesow-Willmersdorf s vršnom snagom 187 MW, također je bila potpuno uništena olujom.
Zamjenske module oštećenih jedinica koji su u funkciji više od desetak godina nerijetko nije lako pronaći jer postoji više tisuća raznih vrsta modula, a neki se možda više i ne proizvode.
Što nakon jakog nevremena?
Ne postoji univerzalan recept za otkrivanje i uklanjanje kvarova na FN modulima izazvanih tučom i općenito nevremenom. Dispečeri trebaju obratiti posebnu pozornost na gubitak osnovnih značajki rada FN modula i cijele sunčane elektrane nakon nevremena. To je jedan od inicijalnih signala za mogući kvar.
Uglavnom, sunčanu elektranu najprije treba pravilno isključiti. No, mora se uvažiti da i nakon isključenja modula u sustavu može biti prisutan napon od mreže. Prvi vizualni pregled treba provesti kvalificirana osoba, baš kao i mjerenja cijelog sustava i pojedinačnih problematičnih modula. U nekim slučajevima, ovisno o načinu njihovog spajanja, oštećeni moduli mogu se premostiti pa se nakon dodatnog pregleda ostatak postrojenja s ispravnim modulima ponovno može pustiti u rad. Osim modula, potrebno je vizualno pregledati i njihove nosače. Kvar na sunčanoj elektrani može se, pored ostaloga, otkriti i uređajem za praćenje maksimalne točke snage elektrane (MPPT).
Ispitivanje otpornosti FN modula
Za provjeru otpornosti FN modula na udare tuče provodi se nekoliko različitih ispitivanja, ovisno o mjestu ili području za koje su namijenjeni. Jedno ispitivanje otpornosti na lom provodi se u uvjetima tuče, pri čemu se moduli postavljaju pod umjetnu kišu sa zrnom promjera do 2,5 cm i brzinama od 80 km/h. Drugo standardno ispitivanje je ispaljivanjem zrna leda veličine teniske loptice. Pri tome ledena zrna udaraju u modul brzinom od 112 km/h, čime se simuliraju snažni udarci tuče i utvrđuje otpornost na njih.
U Hrvatskoj je najveći izmjereni promjer zrna tuče bio je 8 cm (na Hvaru 28. kolovoza 2008. godine), dok je, primjerice, u Srbiji iznosio 10 cm (u Koceljevu u središnjem dijelu zemlje, 4. lipnja 2007.). Pri tome postoji mogućnost da su zrna u nekoj od prošlih oluja bila i većeg promjera, samo nisu uhvaćena i izmjerena i službeno zabilježena. U sjeveroistočnoj Italiji je 23. srpnja ove godine zabilježena rekordna tuča u Europskoj uniji, sa zrnima promjera 19 cm i brzinom oko 160 km/h. Zahvaćena tom tučom bila je Općina Azzano Decimo. No, svjetski izmjereni rekord promjera zrna tuče bio je 20 cm (u Bangladešu).
Međutim, čak i zrna tuče veličine 2 cm mogu uzrokovati mikropukotine na FN modulima koji na prvi pogled izgledaju neoštećeni, a zapravo je riječ o tzv. dlakastim oštećenjima. S druge strane, veća zrna tuče ili zrna veće brzine često uzrokuju jasno vidljiva oštećenja.
Protugradne mreže kao zaštita za sunčane elektrane?
Pored osnovnog zaštitnog staklenog pokrova modula koji se izrađuje od posebno čvrste vrste kaljenog stakla, postoji i mogućnost zaštite sunčanih elektrana u osobito ugroženim područjima, a to je primjena protugradnih mreža.
Općenito, postoje tri vrste mreža protiv tuče, ali najprikladnija je tzv. Leno pletena mreža. Proizvodi se posebnim postupkom koji je čini laganom i tankom. Kako tvrdi njezin proizvođač (iz Španjolske), mreža smanjuje svjetlost za samo 5 - 7%, no štiti module od oštećenja. Izrađuje se od monofilamenta od polietilena visoke gustoće (PE-HD) koji je stabiliziran protiv ultraljubičastih (UV) zraka antioksidativnim aditivima. Ipak, takve se mreže prvenstveno mogu koristiti samo na mjestima s učestalim udarima tuče.
Kolika je zaštita kolektora potrebna, teško se može reći općenito. Moguća je i zaštita i zasipanjem tučonosnih oblaka srebrnim jodidom iz zrakoplova ili protugradnim raketama. No, njihovu stvarnu učinkovitost nije za sada moguće potvrditi, dapače, postoje istraživanja koja ukazuju da je takvo postupanje kontraproduktivno.