Ключевые выводы
- Накопление пыли может снизить эффективность солнечных батарей.
- Вода является слишком ценным ресурсом для защиты солнечных панелей от пыли.
-
Исследователи разработали механизм, который использует электрические заряды, чтобы заставить пыль спрыгивать с панелей.
Обилие солнечного света и земли делают пустыни идеальными для установки солнечных батарей, но в них также много пыли, что снижает их эффективность. Нам нужен новый способ защитить солнечные панели от пыли.
Вода играет важную роль в защите панелей от пыли, но это ценный ресурс, который лучше использовать в других целях. В поисках лучшей альтернативы исследователи Массачусетского технологического института разработали новый метод очистки солнечных панелей, в котором электрические заряды отталкивают частицы пыли, заставляя их спрыгивать с панелей.
«Исследование полезно для дальнейшего прогресса в решении проблемы фотоэлектрических (фотоэлектрических) загрязнений», - сообщил Lifewire по электронной почте Мэтью Мюллер, инженер группы производительности и надежности фотоэлектрических систем в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL).. «Документ хорошо написан, это полезный шаг в долгосрочной работе по решению проблемы фотоэлектрического загрязнения, и поэтому некоторые из описанных экспериментов очень полезны для сообщества».
Bite the Dust
В своей статье аспирант Массачусетского технологического института Сридат Панат и профессор машиностроения Крипа Варанаси приводят прогнозы, согласно которым к 2030 году солнечная энергия составит 10 процентов от мирового производства электроэнергии.
Они утверждают, что, несмотря на недавние усовершенствования фотоэлектрических технологий, помогающие повысить эффективность солнечных панелей, накопление пыли является одной из самых больших эксплуатационных проблем для отрасли.
Пыль, объясняет Мюллер, попадает на солнечную панель из-за гравитационных и других методов осаждения. «Частицы пыли затем блокируют передачу света в солнечный элемент, что приводит к снижению мощности для данного внешнего излучения. Мы видим, что потери от фотоэлектрического загрязнения в США составляют от 0 до 7%, где потери 7% приходятся на пыльные регионы на юго-западе», - пояснил Мюллер.
Кроме того, исследователи утверждают, что в суровых условиях, например, посреди пустыни, пыль накапливается со скоростью, близкой к 1 г/м2 в день, и, если ее не очищать, может накапливаться до 3 мг/см2 в воздухе. месяц. Чтобы представить это в перспективе, накопление пыли в 5 мг/см2 соответствует почти 50-процентной потере выходной мощности, говорят исследователи. Чтобы выразить это в денежном выражении, они говорят, что средняя потеря мощности в размере 3-4 процентов в глобальном масштабе составляет экономический ущерб в размере 3 долларов США.от 3 до 5,5 миллиардов долларов.
Неудивительно, что на очистку солнечных панелей тратятся огромные ресурсы, иногда даже несколько раз в месяц, в зависимости от степени загрязнения.
Наиболее распространенным методом очистки является использование водяных струй и распылителей под давлением, которые, по оценкам исследователей, могут составлять до 10 процентов стоимости эксплуатации и обслуживания солнечных ферм.
Другие исследователи подсчитали, что солнечные электростанции потребляют от одного до пяти миллионов галлонов воды для очистки на 100 МВт вырабатываемой электроэнергии в год. В увеличенном масштабе это означает до 10 миллиардов галлонов воды для очистки солнечных батарей, что, по оценкам, достаточно для удовлетворения годовых потребностей в воде до 2 миллионов человек.
Чистый побег?
Сухая чистка является одной из альтернатив очистке на водной основе, но она не так эффективна и может поцарапать панели и вызвать необратимое снижение их эффективности.
Электростатическая очистка солнечных панелей, при которой не используется вода и нет риска контактной чистки, стала интересной альтернативой. Электродинамические экраны (EDS) являются наиболее популярными электростатическими системами удаления пыли, и они используются на марсоходе, отмечает Мюллер.
Тем не менее, исследователи утверждают, что существует несколько проблем для реализации EDS в солнечных батареях на Земле, таких как проникновение и накопление влаги, что в конечном итоге может привести к короткому замыканию электродов.
Предложенный ими механизм основан на существующем методе электростатической очистки и использует электрические заряды, чтобы заставить частицы пыли отделяться и прыгать с поверхности панелей. Системой можно управлять автоматически с помощью простого электродвигателя и направляющих по бокам панели.
Технология захватывающая, но она находится только на исследовательском уровне и, следовательно, далека от коммерческой жизнеспособности, напоминает Мюллер. Кроме того, он добавляет, что исследователи провели тесты с дорожной пылью, что является идеальным случаем.
«В реальном мире почва может быть намного сложнее… и, следовательно, устройство может не работать в ряде сред».
