Kluczowe dania na wynos
- Kumulacja kurzu może zmniejszyć wydajność paneli słonecznych.
- Woda jest zbyt cennym zasobem do ochrony paneli słonecznych przed kurzem.
-
Naukowcy opracowali mechanizm, który wykorzystuje ładunki elektryczne, aby kurz skakał z paneli.
Obfitość światła słonecznego i ziemi sprawiają, że pustynie są idealnym miejscem do instalowania paneli słonecznych, ale są tam również dużo kurzu, co zmniejsza ich skuteczność. Potrzebujemy nowego sposobu na ochronę paneli słonecznych przed kurzem.
Woda odgrywa ważną rolę w utrzymywaniu paneli w stanie wolnym od kurzu, ale jest cennym zasobem, który lepiej wykorzystać gdzie indziej. W poszukiwaniu lepszych alternatyw naukowcy z MIT opracowali nową metodę czyszczenia paneli słonecznych, która wykorzystuje ładunki elektryczne do odpychania cząstek kurzu, co w zasadzie powoduje, że wyskakują z paneli.
„Artykuł badawczy jest przydatny dla ciągłego postępu w kwestii zanieczyszczenia fotowoltaicznego (fotowoltaicznego)”, powiedział Lifewire Matthew Muller, inżynier w grupie PV Performance and Reliability w National Renewable Energy Laboratory (NREL).. „Artykuł jest dobrze napisany, jest przydatnym krokiem w długoterminowej pracy nad rozwiązywaniem problemu zanieczyszczenia fotowoltaicznego, dlatego niektóre z opisanych eksperymentów są bardzo przydatne dla społeczności”.
Ugryź kurz
W swoim artykule doktorant MIT Sreedath Panat i profesor inżynierii mechanicznej Kripa Varanasi przytaczają prognozy, które szacują, że energia słoneczna wyniesie 10 procent światowej produkcji energii elektrycznej do 2030 roku.
Argumentują, że pomimo niedawnych ulepszeń w technologii PV, mających na celu poprawę wydajności paneli słonecznych, gromadzenie się kurzu jest jednym z największych wyzwań operacyjnych dla branży.
Pył, wyjaśnia Muller, ląduje na panelu słonecznym w wyniku grawitacji i innych metod osadzania. „Cząstki kurzu blokują następnie transmisję światła do ogniwa słonecznego, powodując w ten sposób zmniejszenie mocy dla danego natężenia promieniowania zewnętrznego. Widzimy straty spowodowane zanieczyszczeniem fotowoltaiki w USA wahają się od 0-7%, gdzie 7% strat przypada na zakurzone regiony na południowym zachodzie”- wyjaśnił Muller.
Ponadto naukowcy stwierdzili, że w trudnych warunkach, takich jak środek pustyni, kurz gromadzi się w tempie zbliżonym do 1 g/m2 dziennie i, jeśli nie jest czyszczony, może gromadzić się do 3 mg/cm2 miesiąc. Aby spojrzeć na to z innej perspektywy, nagromadzenie pyłu na poziomie 5 mg/cm2 odpowiada prawie 50-procentowej utracie mocy wyjściowej, dzielą naukowcy. Ujmując to w kategoriach pieniężnych, mówią, że średnia utrata mocy wynosząca 3-4 procent w skali globalnej oznacza stratę ekonomiczną w wysokości 3 USD.3 do 5,5 miliarda dolarów.
Nic dziwnego, że na czyszczenie paneli słonecznych przeznacza się ogromne ilości środków, czasami nawet kilka razy w miesiącu, w zależności od stopnia zabrudzenia.
Najpopularniejszą metodą czyszczenia jest stosowanie strumieni i spryskiwaczy wody pod ciśnieniem, które, jak szacują naukowcy, mogą przyczynić się do 10 procent kosztów eksploatacji i konserwacji farm fotowoltaicznych.
Inni badacze obliczyli, że elektrownie słoneczne zużywają około jednego do pięciu milionów galonów wody do czyszczenia na 100 MW wytworzonej energii elektrycznej rocznie. W skali większej, przekłada się to na 10 miliardów galonów wody do czyszczenia paneli słonecznych, co szacuje się, że wystarczy, aby zaspokoić roczne zapotrzebowanie na wodę nawet 2 milionów ludzi.
Czysty wypad?
Szorowanie na sucho jest jedną z alternatyw dla czyszczenia na bazie wody, ale nie jest tak skuteczne i grozi porysowaniem paneli i nieodwracalnym zmniejszeniem ich skuteczności.
Elektrostatyczne czyszczenie paneli słonecznych, które nie wymaga użycia wody ani ryzyka szorowania kontaktowego, stało się ekscytującą alternatywą. Ekrany elektrodynamiczne (EDS) to najpopularniejsze systemy odpylania elektrostatycznego stosowane w łaziku marsjańskim, podkreśla Muller.
Jednak naukowcy twierdzą, że istnieje kilka wyzwań związanych z wdrażaniem EDS w panelach słonecznych na Ziemi, takich jak wnikanie i akumulacja wilgoci, co może ostatecznie doprowadzić do zwarcia elektrycznego elektrod.
Zaproponowany przez nich mechanizm opiera się na istniejącej metodzie czyszczenia elektrostatycznego i wykorzystuje ładunki elektryczne, aby cząstki kurzu odrywały się i wyskakiwały z powierzchni paneli. System może być obsługiwany automatycznie za pomocą prostego silnika elektrycznego i prowadnic wzdłuż boku panelu.
Technologia jest ekscytująca, ale jest tylko na poziomie badawczym, a zatem jest daleka od opłacalności komercyjnej, przypomina Muller. Ponadto dodaje, że naukowcy przeprowadzili testy z pyłem drogowym, co jest idealnym przypadkiem.
„W rzeczywistym świecie gleba może być znacznie bardziej złożona… i dlatego urządzenie może nie działać w wielu środowiskach.”
