Ključni izsledki
- Kopičenje prahu lahko zmanjša učinkovitost sončnih kolektorjev.
- Voda je preveč dragocen vir za ohranjanje sončnih kolektorjev brez prahu.
-
Raziskovalci so razvili mehanizem, ki uporablja električne naboje, da prah skoči s plošč.
Zaradi obilice sončne svetlobe in zemlje so puščave idealne za namestitev sončnih kolektorjev, vendar imajo tudi veliko prahu, kar zmanjšuje njihovo učinkovitost. Potrebujemo nov način za zaščito sončnih kolektorjev pred prahom.
Voda ima pomembno vlogo pri ohranjanju plošč brez prahu, vendar je dragocen vir, ki ga je bolje uporabiti drugje. V iskanju boljših alternativ so raziskovalci MIT razvili novo metodo čiščenja solarnih panelov, ki uporablja električne naboje za odganjanje prašnih delcev, zaradi česar ti v bistvu skočijo s panelov.
»Raziskovalni članek je uporaben za nadaljnji napredek pri problemu PV (fotovoltaične) umazanije,« je za Lifewire po e-pošti povedal Matthew Muller, inženir v skupini za PV zmogljivost in zanesljivost pri Nacionalnem laboratoriju za obnovljivo energijo (NREL).. "Članek je dobro napisan in je koristen korak pri dolgoročnem delu za obravnavo PV umazanije, zato so nekateri opisani poskusi zelo koristni za skupnost."
Bite the Dust
V svojem prispevku podiplomski študent MIT Sreedath Panat in profesor strojništva Kripa Varanasi navajata napovedi, ki ocenjujejo, da bo sončna energija do leta 2030 znašala 10 odstotkov svetovne proizvodnje električne energije.
Trdijo, da je kljub nedavnim izboljšavam fotonapetostne tehnologije, ki pomagajo izboljšati učinkovitost sončnih panelov, kopičenje prahu eden največjih operativnih izzivov za industrijo.
Prah, pojasnjuje Muller, pristane na sončni plošči zaradi gravitacijskih in drugih metod usedanja. »Prašni delci nato blokirajo prenos svetlobe v sončno celico in s tem povzročijo zmanjšanje moči za dano zunanje obsevanje. Vidimo, da se izgube zaradi umazanije PV v ZDA gibljejo od 0 do 7 %, pri čemer je 7 % izgub v prašnih regijah na jugozahodu,” je pojasnil Muller.
Poleg tega raziskovalci navajajo, da se v težkih okoljih, kot je sredi puščave, prah kopiči s hitrostjo blizu 1 g/m2 na dan in, če ni očiščen, se lahko nabere do 3 mg/cm2 pod mesec. Če pogledamo to v perspektivo, kopičenje prahu 5 mg/cm2 ustreza skoraj 50-odstotni izgubi izhodne moči, pravijo raziskovalci. Če to izrazimo v denarnem smislu, pravijo, da povprečna izguba električne energije 3-4 odstotkov v svetovnem merilu pomeni gospodarsko izgubo 3 USD.3 do 5,5 milijarde dolarjev.
Ni presenetljivo torej, da se za čiščenje sončnih kolektorjev porabi ogromno virov, včasih celo večkrat na mesec, odvisno od resnosti umazanosti.
Najpogostejša metoda čiščenja je uporaba vodnih curkov in razpršil pod pritiskom, za katere raziskovalci ocenjujejo, da lahko prispevajo do 10 odstotkov stroškov delovanja in vzdrževanja sončnih elektrarn.
Drugi raziskovalci so izračunali, da sončne elektrarne porabijo od enega do pet milijonov litrov vode za čiščenje na 100 MW proizvedene električne energije na leto. V povečanem obsegu to pomeni do 10 milijard galon vode za namene čiščenja solarnih panelov, kar naj bi zadostovalo za zadovoljitev letnih potreb po vodi do 2 milijonov ljudi.
Čist pobeg?
Suho čiščenje je ena od alternativ čiščenju na vodni osnovi, vendar to ni tako učinkovito in obstaja tveganje, da opraskate plošče in povzročite nepopravljivo zmanjšanje njihove učinkovitosti.
Elektrostatično čiščenje solarnih panelov, ki ne uporablja vode in ne predstavlja tveganja drgnjenja s kontaktom, se je pokazalo kot vznemirljiva alternativa. Elektrodinamični zasloni (EDS) so najbolj priljubljeni elektrostatični sistemi za odstranjevanje prahu in se uporabljajo na Marsovem roverju, poudarja Muller.
Vendar pa raziskovalci trdijo, da obstaja več izzivov za implementacijo EDS v solarne kolektorje na Zemlji, kot je vdor vlage in kopičenje, kar bi sčasoma lahko povzročilo električni kratki stik med elektrodami.
Njihov predlagani mehanizem nadgrajuje obstoječo metodo elektrostatičnega čiščenja in uporablja električne naboje, da povzroči, da se prašni delci ločijo in skočijo s površine plošč. Sistem je mogoče upravljati samodejno s preprostim električnim motorjem in vodilnimi tirnicami ob strani plošče.
Tehnologija je vznemirljiva, vendar je le na raziskovalni ravni in zato daleč od komercialne sposobnosti preživetja, opominja Muller. Poleg tega dodaja, da so raziskovalci opravili teste s cestnim prahom, kar je idealen primer.
»V [resničnem] svetu so tla lahko veliko bolj zapletena … in zato naprava morda ne bo delovala v številnih okoljih.«
