Inżynierowie Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowali bezwodną metodę czyszczenia modułów i luster w celu usuwania kurzu i pyłu z instalacji słonecznych w regionach o ograniczonej dostępności wody.
Oczekuje się, że do 2030 r. energia słoneczna osiągnie 10 % udziału w światowej produkcji energii. Większość z wielkich elektrowni słonecznych prawdopodobnie będzie zlokalizowana na obszarach pustynnych, gdzie natężenie promieniowania słonecznego jest największe. Jednak gromadzenie się kurzu i pyłu na urządzeniach słonecznych stanowi tam poważnym problemem. Zjawisko to może spowodować zmniejszenie wydajności elektrowni słonecznych nawet o 30 % w ciągu zaledwie jednego miesiąca. Dlatego regularne czyszczenie jest niezbędne w przypadku takich instalacji.
Bezwodne czyszczenie mechaniczne jest pracochłonne i powoduje nieodwracalne zarysowania powierzchni, co przyczynia się do zmniejszenia wydajność systemów słonecznych. Zespół naukowców z MIT opracował sposób automatycznego, bezwodnego czyszczenia modułów fotowoltaicznych i luster słonecznych elektrowni cieplnych. Bezwodny, bezdotykowy system może znacznie zmniejszyć problem osadzającego się pyłu na urządzeniach instalacji słonecznych.
Nowy system, wymaga jedynie elektrody, która może być prostym metalowym prętem. Przemieszczając się nad eksponowaną powierzchnią wytwarza pole elektryczne, które w trakcie przemieszczania się ładuje elektrostatycznie cząstki kurzu i pyłu. Przeciwny ładunek przyłożony do przezroczystej warstwy przewodzącej o grubości zaledwie kilku nanometrów, osadzonej na szklanej powierzchni, odpycha zanieczyszczenia. Obliczając właściwe napięcie działania, naukowcy byli w stanie znaleźć zakres napięcia wystarczający do pokonania siły grawitacji i przyczepności oraz spowodowanie unoszenia się kurzu i pyłu. Badania zostały opisane w czasopiśmie Science Advances w artykule doktoranta MIT Sreedatha Panata i profesora inżynierii mechanicznej Kripy Varanasi.
Varanasi mówi: – przyziemny problem, taki jak kurz i pył, może w rzeczywistości poważnie wpłynąć na całość pracy elektrowni słonecznej. Testy laboratoryjne przeprowadzone przez Panat i Varanasi wykazały, że spadek energii produkowanej przez elektrownię słoneczną następuje gwałtownie na samym początku procesu gromadzenia się zanieczyszczeń i może z łatwością osiągnąć 30 % redukcji produkowanej energii już po miesiącu bez czyszczenia. Naukowcy obliczyli, że nawet 1 % spadku mocy w przypadku 150 MW instalacji słonecznej może spowodować utratę 200 tyś. USD w rocznych przychodach. Naukowcy twierdzą, że globalnie zmniejszenie mocy elektrowni słonecznych o 3 do 4 % oznaczałoby stratę od 3,3 do 5,5 mld USD.
Wiele największych instalacji solarnych na świecie, w tym w Chinach, Indiach, Zjednoczonych Emiratach Arabskich i Stanach Zjednoczonych, znajduje się w regionach pustynnych. Woda używana do czyszczenia elektrowni słonecznych musi być transportowana z daleka i aby uniknąć pozostawiania osadów na powierzchniach musi być bardzo czysta. Czasami stosuje się szorowanie na sucho, ale jest mniej skuteczne w czyszczeniu powierzchni i może powodować trwałe zarysowania, które również zmniejszają przepuszczalność światła.
Oczyszczanie wodą w rejonach pustynnych stanowi około 10 % kosztów eksploatacji instalacji fotowoltaicznych. Naukowcy twierdzą, że nowy system może potencjalnie obniżyć te koszty, poprzez częstsze automatyczne czyszczenie, jednocześnie poprawiając ogólną wydajność elektrowni.
Źródło: Massachusetts Institute of Technology
Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika
