Βασικά Takeaways
- Η συσσώρευση σκόνης μπορεί να μειώσει την απόδοση των ηλιακών συλλεκτών.
- Το νερό είναι πολύ πολύτιμος πόρος για τη διατήρηση των ηλιακών συλλεκτών χωρίς σκόνη.
-
Ερευνητές έχουν επινοήσει έναν μηχανισμό που χρησιμοποιεί ηλεκτρικά φορτία για να κάνει τη σκόνη να ξεπηδήσει από τα πάνελ.
Το άφθονο ηλιακό φως και η γη καθιστούν τις ερήμους ιδανικές για την εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών, αλλά έχουν επίσης άφθονη σκόνη, η οποία μειώνει την αποτελεσματικότητά τους. Χρειαζόμαστε έναν νέο τρόπο για να διατηρήσουμε τα ηλιακά πάνελ χωρίς σκόνη.
Το νερό παίζει σημαντικό ρόλο στη διατήρηση των πάνελ χωρίς σκόνη, αλλά είναι ένας πολύτιμος πόρος που χρησιμοποιείται καλύτερα αλλού. Στην αναζήτησή τους για καλύτερες εναλλακτικές λύσεις, οι ερευνητές του MIT έχουν επινοήσει μια νέα μέθοδο καθαρισμού ηλιακών πάνελ που χρησιμοποιεί ηλεκτρικά φορτία για να απωθεί τα σωματίδια σκόνης, κάνοντας τα ουσιαστικά να πηδούν από τα πάνελ.
"Το ερευνητικό έγγραφο είναι χρήσιμο για τη συνεχή πρόοδο στο πρόβλημα της ρύπανσης των φωτοβολταϊκών", δήλωσε στο Lifewire μέσω email ο Matthew Muller, Μηχανικός στην Ομάδα Απόδοσης και Αξιοπιστίας Φ/Β στο Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL).. "Η εργασία είναι καλογραμμένη, είναι ένα χρήσιμο βήμα στη μακροπρόθεσμη εργασία για την αντιμετώπιση της ρύπανσης των φωτοβολταϊκών και επομένως ορισμένα από τα πειράματα που περιγράφονται είναι πολύ χρήσιμα για την κοινότητα."
Bit the Dust
Στο έγγραφό τους, ο μεταπτυχιακός φοιτητής του MIT Sreedath Panat και ο καθηγητής μηχανολογίας Kripa Varanasi αναφέρουν προβλέψεις που εκτιμούν ότι η ηλιακή ενέργεια θα ανέρχεται στο 10 τοις εκατό της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας έως το 2030.
Υποστηρίζουν ότι παρά τις πρόσφατες βελτιώσεις στην τεχνολογία των φωτοβολταϊκών που συμβάλλουν στη βελτίωση της απόδοσης των ηλιακών συλλεκτών, η συσσώρευση σκόνης είναι μία από τις μεγαλύτερες επιχειρησιακές προκλήσεις για τη βιομηχανία.
Η σκόνη, εξηγεί ο Muller, προσγειώνεται στο ηλιακό πάνελ λόγω της βαρύτητας και άλλων μεθόδων εναπόθεσης. «Τα σωματίδια σκόνης εμποδίζουν στη συνέχεια τη μετάδοση του φωτός στο ηλιακό κύτταρο, προκαλώντας έτσι μείωση ισχύος για τη δεδομένη εξωτερική ακτινοβολία. Βλέπουμε απώλειες από ρύπανση των φωτοβολταϊκών στις ΗΠΑ κυμαίνονται από 0-7% όπου οι απώλειες 7% αφορούν περιοχές με σκόνη στα νοτιοδυτικά», εξήγησε ο Muller.
Επιπλέον, οι ερευνητές αναφέρουν ότι σε σκληρά περιβάλλοντα όπως στη μέση μιας ερήμου, η σκόνη συσσωρεύεται με ρυθμούς κοντά στο 1 g/m2 την ημέρα και, αν δεν καθαριστεί, μπορεί να συσσωρευτεί έως και 3 mg/cm2 κάτω ένα μήνα. Για να το θέσουμε σε προοπτική, η συσσώρευση σκόνης 5 mg/cm2 αντιστοιχεί σε σχεδόν 50 τοις εκατό απώλεια στην ισχύ εξόδου, λένε οι ερευνητές. Για να το θέσω σε νομισματικούς όρους, λένε ότι μια μέση απώλεια ισχύος 3-4 τοις εκατό σε παγκόσμια κλίμακα ισοδυναμεί με οικονομική απώλεια 3 $.3 έως 5,5 δισεκατομμύρια $.
Δεν αποτελεί έκπληξη, λοιπόν, ότι δαπανώνται τεράστια ποσά πόρων για τον καθαρισμό των ηλιακών συλλεκτών, μερικές φορές ακόμη και πολλές φορές το μήνα, ανάλογα με τη σοβαρότητα των συνθηκών ρύπανσης.
Η πιο κοινή μέθοδος καθαρισμού είναι η χρήση πίδακων νερού και ψεκασμών υπό πίεση, τα οποία οι ερευνητές εκτιμούν ότι μπορούν να συνεισφέρουν έως και το 10 τοις εκατό του κόστους λειτουργίας και συντήρησης των ηλιακών πάρκων.
Άλλοι ερευνητές έχουν υπολογίσει ότι οι ηλιακοί σταθμοί καταναλώνουν περίπου ένα έως πέντε εκατομμύρια γαλόνια νερού για καθαρισμό ανά 100 MW παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως. Σε κλίμακα, που μεταφράζεται σε έως και 10 δισεκατομμύρια γαλόνια νερού για σκοπούς καθαρισμού ηλιακών πάνελ, το οποίο εκτιμάται ότι είναι αρκετό για να ικανοποιήσει τις ετήσιες ανάγκες σε νερό έως και 2 εκατομμυρίων ανθρώπων.
Καθαρή απόδραση;
Το στεγνό τρίψιμο είναι μια εναλλακτική λύση στον καθαρισμό με βάση το νερό, αλλά αυτό δεν είναι τόσο αποτελεσματικό και διατρέχει τον κίνδυνο να γρατσουνίσει τα πάνελ και να προκαλέσει μη αναστρέψιμη μείωση της αποτελεσματικότητάς τους.
Ο ηλεκτροστατικός καθαρισμός ηλιακών πάνελ, ο οποίος δεν χρησιμοποιεί νερό, ούτε έχει τους κινδύνους του τριψίματος με επαφή, έχει αναδειχθεί ως μια συναρπαστική εναλλακτική λύση. Οι ηλεκτροδυναμικές οθόνες (EDS) είναι τα πιο δημοφιλή ηλεκτροστατικά συστήματα αφαίρεσης σκόνης και χρησιμοποιούνται στο ρόβερ του Άρη, επισημαίνει ο Muller.
Ωστόσο, οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι υπάρχουν πολλές προκλήσεις για την εφαρμογή του EDS σε ηλιακούς συλλέκτες στη Γη, όπως η διείσδυση και η συσσώρευση υγρασίας, η οποία θα μπορούσε τελικά να οδηγήσει σε ηλεκτρικό βραχυκύκλωμα των ηλεκτροδίων.
Ο προτεινόμενος μηχανισμός τους βασίζεται στην υπάρχουσα μέθοδο ηλεκτροστατικού καθαρισμού και χρησιμοποιεί ηλεκτρικά φορτία για να προκαλέσει την αποκόλληση σωματιδίων σκόνης και το άλμα από την επιφάνεια των πάνελ. Το σύστημα μπορεί να λειτουργήσει αυτόματα χρησιμοποιώντας έναν απλό ηλεκτρικό κινητήρα και ράγες οδήγησης κατά μήκος της πλευράς του πίνακα.
Η τεχνολογία είναι συναρπαστική, αλλά βρίσκεται μόνο σε ερευνητικό επίπεδο και επομένως απέχει πολύ από το να είναι εμπορικά βιώσιμη, υπενθυμίζει ο Muller. Επιπλέον, προσθέτει ότι οι ερευνητές πραγματοποίησαν δοκιμές με σκόνη δρόμου, που είναι ιδανική περίπτωση.
"Στον πραγματικό κόσμο, το έδαφος μπορεί να είναι πολύ πιο περίπλοκο… και ως εκ τούτου η συσκευή μπορεί να μην λειτουργεί σε πολλά περιβάλλοντα."
