Usuwanie kurzu z modułów fotowoltaicznych za pomocą automatycznych systemów czyszczących

Wykorzystanie systemów fotowoltaicznych (PV) do produkcji energii elektrycznej rozszerza się o ponad 390 GWp już zainstalowanych na całym świecie. Szybka ekspansja technologii fotowoltaicznej ma miejsce na obszarach nasłonecznionych w krajach takich jak Bliski Wschód, Afryka Północna, Australia, Indie, Chiny, Ameryka Łacińska i Stany Zjednoczone Ameryki. Ze względu na szeroką dostępność zasobów energii słonecznej i postęp w dziedzinie technologii przetwarzania energia słoneczna szybko staje się opłacalnym źródłem wytwarzania energii elektrycznej, przy czym w wielu krajach bogatych w zasoby energii słonecznej osiągany jest parytet sieci.

Profesjonalne usługi: czyszczenie solarów/fotowoltaiki

W fotowoltaice słonecznej (PV) wydajność całego systemu wzrosła dzięki wielu ulepszeniom w zakresie wydajności ogniw, równowagi systemu oraz ogólnego zarządzania i kontroli. Jednak jedną z kwestii wykraczających poza zakres takich usprawnień jest wpływ warunków środowiskowych, takich jak osadzanie się ciał obcych na powierzchniach modułów fotowoltaicznych. Może to być piasek, sól, ptasie odchody, śnieg, itp. Takie osady redukują przepuszczalność światła przez szklaną osłonę modułów wpływających na absorpcję fotonu przez ogniwa słoneczne. Wraz ze wzrostem depozycji, prowadzi to do postępujących strat sprawności przemiany, a tym samym do zmniejszenia wydajności energetycznej modułów i całego układu. Na przykład wykazano, że w ciągu jednego miesiąca produkcja z zewnętrznego systemu fotowoltaicznego w warunkach saudyjskich zmniejszyła się o ponad 5% z powodu gromadzenia się pyłu. Podobny eksperyment w Abu Zabi wykazał zmniejszenie produkcji PV o około 13% w podobnym okresie. W przeglądzie ponad osiemdziesięciu ostatnich publikacji stwierdzono, że straty w produkcji energii elektrycznej spowodowane gromadzeniem się pyłu w instalacjach fotowoltaicznych mogą przekroczyć 40%. Taka redukcja, często określana ilościowo na podstawie stopnia zabrudzenia, jest silnie uzależniona od czterech czynników: (1) położenie geograficzne; (2) właściwości fizyczne cząstek pyłu, takie jak wielkość; (3) chropowatość powierzchni modułu PV; oraz (4) warunki pogodowe. Inne badania wykazały, że istnieje wyraźna różnica w wielkości cząstek z piasku zebranego z Arabii Saudyjskiej i Iraku, co prowadzi do innego poziomu zabrudzenia. Podobne obserwacje poczyniono w badaniu porównującym próbki piasku wykazujące istotne różnice w wielkości cząstek z Dauhy i Namibii.

Ponadto badano warunki pogodowe, takie jak częstotliwość opadów, wilgotność i prędkość wiatru, aby ujawnić ich wpływ na szybkość zabrudzenia. Stwierdzono na przykład, że długotrwałe deszcze są w stanie usuwać kurz i brud z paneli słonecznych, ale ich skuteczność różni się znacznie w zależności od pory roku, a obserwowane straty wydajności systemu przekraczają 20% w suchej porze letniej. Dodatkowo zaobserwowano, że jeśli burza piaskowa i opady deszczu zdarzają się jednocześnie, to tempo zabrudzenia jest jeszcze większe, ponieważ nagromadzony piasek silnie przylegał do powierzchni płyty, utrudniając późniejsze oczyszczanie. Dalsze badania dotyczące stopnia zabrudzenia w Arabii Saudyjskiej, gdzie odkładanie się pyłu waha się istotnie w zależności od pory roku od 5 g/m²/m²/miesiąca (lipiec) do 28 g/m²/miesiąc (sierpień i październik), wykazały znaczne nagromadzenie pyłu spowodowane wilgocią i wilgotnością, szczególnie od wczesno-porannej rosy. Inne badania wpływu prędkości wiatru na gromadzenie się pyłu wykazały, że jest on nieistotny. Wyniki monitorowania charakterystyki pyłu w Jeddah w Arabii Saudyjskiej wykazały, że jego skład zmieniał się istotnie w zależności od zmian warunków pogodowych. Stężenie elementów skorupy ziemskiej (Si, Ca, Na, Al, Fe, K i Mg) wzrosło z 45% do 68% po burzy, co wskazuje na pochodzenie pyłu osadzonego przez burze w dużej mierze ze źródeł nieantropogenicznych, podczas gdy w normalnych warunkach jest odwrotnie.

Podejścia już zastosowane w celu zapobieżenia lub usunięcia takiego osadzania różnią się pod względem technologii i skuteczności. W pracy w podsumowano istniejące metody czyszczenia w trzech kategoriach: Czyszczenie mechaniczne, podejścia pasywne z wykorzystaniem materiałów powłokowych oraz czyszczenie ekranu elektrodynamicznego (EDS). Systemy czyszczenia mechanicznego zwykle składają się ze szczotek lub łopatek silikonowych, z dodatkowym wykorzystaniem wody w celu poprawy skuteczności czyszczenia. Systemy czyszczenia mechanicznego w rzeczywistych zastosowaniach będą wymagały indywidualnego dostosowania w celu osiągnięcia optymalnej wydajności, ponieważ odpowiedni poziom siły i ciśnienia różni się w zależności od lokalizacji. Systemy takie zużywają jednak znaczne ilości wody, co stanowi szczególne wyzwanie dla regionów pustynnych borykających się z niedoborem wody. Ponadto, systemy szczotek lub wycieraczek mogą spowodować uszkodzenie powierzchni paneli fotowoltaicznych, a tym samym utratę wydajności, wymagającą regularnej konserwacji i wysokich nakładów początkowych.

Obecnie w powłoce do systemów solarnych stosuje się materiał super-hydrofobiczny lub hydrofilowy z nowymi przezroczystymi powierzchniami super-hydrofobicznymi, zaprojektowanymi w celu zwiększenia trwałości. Jednakże, chociaż materiały powlekające są skuteczne w zastosowaniu, ich trwałość i żywotność nadal wymaga walidacji w przyszłości. Podobnie, zastosowanie ekranów elektrodynamicznych również wykazało wysoką skuteczność w zakresie czyszczenia, ale ekrany ulegają degradacji po pewnym okresie użytkowania i okazały się mniej skuteczne, gdy moduły były mokre.

Podsumowując, osady pyłu mogą powodować znaczne obniżenie wydajności w niektórych lokalizacjach i chociaż szereg podejść do czyszczenia i zapobiegania było przedmiotem wcześniejszych badań, nadal istnieje luka w zakresie rozwiązań, które są zarówno mało wymagające pod względem konserwacji, jak i wytrzymałe, a jednocześnie minimalizują zużycie wody i energii. Badania te dotyczą takich kwestii i dostarczają badania, które mają na celu zrozumienie, w jaki sposób moduły w tablicy mogą być czyszczone poprzez sekwencje interwencji obejmujących strumienie wody, powietrza, wibracje mechaniczne i ich kombinacje. Interwencje te są przeprowadzane na pilotażowym poligonie w Jeddah w Arabii Saudyjskiej, który może być zdalnie sterowany z każdego miejsca na świecie. Celem testów jest zapewnienie optymalnego podejścia do czyszczenia modułów fotowoltaicznych, które można skalować w celu zastosowania w dużych instalacjach fotowoltaicznych. Poniższe rozdziały zawierają informacje na temat filozofii projektowania systemu, szczegółowe opisy zastosowanych podejść i osiągniętych wyników.




Comments are Closed

© 2020: Moja-Energia.pl | GREEN EYE Theme by: D5 Creation | Powered by: WordPress