موارد مهم
- تجمع گرد و غبار می تواند کارایی پنل های خورشیدی را کاهش دهد.
- آب منبع بسیار ارزشمندی برای عاری از گرد و غبار نگه داشتن پانل های خورشیدی است.
-
محققان مکانیزمی ابداع کرده اند که از بارهای الکتریکی برای جهش گرد و غبار از روی پانل ها استفاده می کند.
نور و زمین فراوان خورشید، بیابان ها را برای نصب پنل های خورشیدی ایده آل می کند، اما گرد و غبار فراوانی نیز در آنها وجود دارد که کارایی آنها را کاهش می دهد. ما به روشی جدید برای عاری از گرد و غبار نگه داشتن پانل های خورشیدی نیاز داریم.
آب نقش مهمی در عاری از گرد و غبار نگه داشتن پانل ها دارد، اما منبع گرانبهایی است که بهتر است در جاهای دیگر استفاده شود. در جستجوی جایگزین‌های بهتر، محققان MIT روش جدیدی برای تمیز کردن پنل‌های خورشیدی ابداع کرده‌اند که از بارهای الکتریکی برای دفع ذرات گرد و غبار استفاده می‌کند و اساساً آنها را از پانل‌ها پرش می‌کند.
متیو مولر، مهندس در گروه عملکرد و قابلیت اطمینان PV در آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر (NREL)، به Lifewire از طریق ایمیل به Lifewire گفت: «مقاله تحقیقاتی برای پیشرفت مداوم در مورد مشکل کثیفی PV (فتوولتائیک) مفید است.. "مقاله به خوبی نوشته شده است، یک گام مفید در کار طولانی مدت برای رسیدگی به آلودگی PV است، و بنابراین برخی از آزمایش های شرح داده شده برای جامعه بسیار مفید هستند."
غبار را گاز بگیرید
در مقاله خود، Sreedath Panat، دانشجوی فارغ التحصیل MIT و استاد مهندسی مکانیک کریپا واراناسی، پیش‌بینی‌هایی را ذکر می‌کنند که برآورد می‌کنند انرژی خورشیدی تا سال 2030 به 10 درصد از تولید برق جهانی خواهد رسید.
آنها استدلال می کنند که علیرغم پیشرفت های اخیر در فناوری PV برای کمک به بهبود کارایی پانل های خورشیدی، تجمع گرد و غبار یکی از بزرگترین چالش های عملیاتی برای صنعت است.
مولر توضیح می‌دهد گرد و غبار به دلیل گرانش و روش‌های دیگر رسوب‌گذاری روی صفحه خورشیدی فرود می‌آید. سپس ذرات گرد و غبار مانع از انتقال نور به سلول خورشیدی می شود و از این رو باعث کاهش توان برای تابش خارجی داده شده می شود. ما تلفات ناشی از آلودگی PV را در ایالات متحده از 0 تا 7 درصد می بینیم که 7 درصد تلفات مربوط به مناطق گرد و غبار در جنوب غربی است.
علاوه بر این، محققان بیان می کنند که در محیط های خشن مانند وسط بیابان، گرد و غبار با سرعتی نزدیک به 1 گرم در متر مربع در روز جمع می شود و اگر تمیز نشود، می تواند تا 3 میلی گرم بر سانتی متر مربع در زیر انباشته شود. یک ماه. به گفته محققان، برای درک این موضوع، تجمع گرد و غبار 5 میلی‌گرم بر سانتی‌متر مربع، تقریباً 50 درصد از دست دادن توان خروجی را نشان می‌دهد. به بیان پولی، آنها می گویند که میانگین اتلاف انرژی 3-4 درصد در مقیاس جهانی به ضرر اقتصادی 3 دلار است.3 تا 5.5 میلیارد دلار.
پس جای تعجب نیست که مقادیر زیادی از منابع برای تمیز کردن صفحات خورشیدی خرج می شود، گاهی اوقات حتی چندین بار در ماه، بسته به شدت شرایط کثیفی.
رایج ترین روش تمیز کردن استفاده از جت های آب و اسپری های تحت فشار است که محققان تخمین می زنند که می تواند تا 10 درصد از هزینه عملیات و نگهداری مزارع خورشیدی کمک کند.
محققان دیگر محاسبه کرده اند که نیروگاه های خورشیدی در هر 100 مگاوات برق تولیدی، حدود یک تا پنج میلیون گالن آب برای تمیز کردن مصرف می کنند. در مقیاس بزرگ‌تر، تا 10 میلیارد گالن آب برای اهداف تمیز کردن پنل‌های خورشیدی ترجمه می‌شود که برآورد می‌شود برای رفع نیاز سالانه آب تا 2 میلیون نفر کافی باشد.
گریز پاک؟
شستشوی خشک یکی از جایگزین‌های تمیز کردن مبتنی بر آب است، اما این کار چندان مؤثر نیست و خطر خراشیدگی پانل‌ها و کاهش غیرقابل برگشت کارآیی آنها را به دنبال دارد.
تمیز کردن پانل خورشیدی الکترواستاتیک، که از آب استفاده نمی کند و خطرات مربوط به شستشوی تماسی را نیز ندارد، به عنوان یک جایگزین هیجان انگیز ظاهر شده است. مولر خاطرنشان می‌کند که صفحات الکترودینامیکی (EDS) محبوب‌ترین سیستم‌های حذف گرد و غبار الکترواستاتیکی هستند و در مریخ‌نورد استفاده می‌شوند.
با این حال، محققان استدلال می کنند که چندین چالش برای پیاده سازی EDS در صفحات خورشیدی روی زمین وجود دارد، مانند نفوذ و تجمع رطوبت، که در نهایت می تواند منجر به اتصال الکتریکی الکترودها شود.
مکانیسم پیشنهادی آنها بر روی روش تمیز کردن الکترواستاتیک موجود استوار است و از بارهای الکتریکی برای جدا شدن ذرات گرد و غبار و جهش از سطح پانل ها استفاده می کند. سیستم را می توان به طور خودکار با استفاده از یک موتور الکتریکی ساده و ریل های راهنما در کنار پانل کار کرد.
این فناوری هیجان‌انگیز است، اما فقط در سطح تحقیقاتی است و بنابراین از نظر تجاری با دوام فاصله زیادی دارد. علاوه بر این، او می افزاید که محققان آزمایشاتی را با گرد و غبار جاده انجام دادند که یک مورد ایده آل است.
"در دنیای واقعی، خاک می تواند بسیار پیچیده تر باشد… و از این رو ممکن است دستگاه در تعدادی از محیط ها کار نکند."
