Почистване на соларни панели

• Поддържането на чиста повърхност на соларния панел е от критична важност за постигането на оптимална ефективност и максималното оползотворяване на съответната система
  
  
• Прахът и замърсяванията, натрупани върху един соларен панел, могат да доведат до 7% енергийни загуби годишно в Съединените щати и до 50% в изключително запрашения Близък изток
  
  
• Очевидно е, че огромната консумация на вода, свързана с почистването на соларни панели, не е дългосрочно решение за индустрията

Ефективността на отделните фотоволтаични панели в една система за соларна енергия и количеството слънчева радиация, която тези панели получават, имат определяща роля за способността на инсталацията да улавя соларната енергия. Поддържането на чиста повърхност на соларния панел е от критична важност за постигането на оптимална ефективност и максималното оползотворяване на съответната система.

Пролетта е ужасно време на годината за мнозина със сезонни алергии, тъй като поленът започва да се разнася във въздуха и да дразни чувствителните назални пътища. Поленът, прахът и други видове частици са аналогична “болежка” за соларните панели. Националната лаборатория по възобновяема енергия на САЩ (NREL) установява, че прахът и замърсяванията, натрупани върху един соларен панел, могат да доведат до 7% енергийни загуби годишно в Съединените щати и до 50% в изключително запрашения Близък изток.

Като цяло проблемът може да се разреши с помощта на една силна буря, но подобни явления очевидно са спорадични и непредвидими. Охлаждането през нощта, комбинирано с утринната роса и загряването на повърхността в рамките на деня, може също да доведе до т. нар процес на цементация, при който замърсяванията върху панелите се втвърдяват и отстраняването им с един нормален дъжд е почти невъзможно.

Как се почистват обикновено соларните панели?

Традиционните методи за почистване на соларни панели варират в зависимост от това дали става дума за соларен масив, инсталиран на земната повърхност или на покрив. Като цяло обаче процесът включва използването на вода и четка/гъба, т.е. не се различава съществено от миенето на кола. И тук е нужно да се внимава много да не се надраска повърхностното стъкло на панела, защото всяка повърхностна неизправност може да редуцира ефективността на панела.

Основният недостатък на този традиционен метод на почистване е фактът, че е необходимо използването на вода. За битовите потребители това води до допълнителни разходи под формата на по-високи сметки за вода, но по-важното в случая е, че използването на вода за почистването на соларни панели е в противоречие с по-общите цели за устойчивост и прилагането на соларна енергия. Установено е, че за почистване на соларните панели в цял свят за една година се употребяват 10 млрд. галона вода. За да се придобие по-добра представа – това количество вода може да задоволи питейните нужди на 2 милиона души. Очевидно е, че огромната консумация на вода, свързана с почистването на соларни панели, не е дългосрочно решение за индустрията.

Роботи

Намирането на решение за почистване на замърсени соларни панели без вода вдъхновява разрастващ се нишов пазар в индустрията – почистващи роботи. Сред участниците в тази област е белгийски стартъп, който използва дрон за придвижването на компактен робот до монтирани на покриви соларни панели, който ги почиства чрез вакуумна технология. Продуктът се предлага като услуга по почистване, за която клиентите се записват при поискване или се изпълнява на регулярни интервали.

Друг пример е гигантски почистващ робот за наземно монтирани големи соларни системи за комунални цели. Напълно автономното решение се състои от робот на колела, оборудван с голяма въртяща се четка, който се придвижва наоколо, почиствайки повърхността на соларните панели.

Макар работещите без вода роботи с четки да спомагат за решаване на проблема с прекомерно високата консумация на вода, съществуват притеснения, че с времето постоянното търкане може да доведе до надраскване на соларните панели, което ще предизвика понижение на ефективността им и съкращаване на експлоатационния им живот.

Компания от Близкия изток предлага захранвани със слънчева енергия автономни роботи, които почистват фотоволтаичните панели всяка нощ, използвайки само мека микрофибърна материя и въздушен поток. Роботите също така почистват собствените си вградени соларни панели и презареждат батериите си бързо между дейностите.

Без сапун

Няколко американски компании за поддръжка на соларни инсталации откриват, че използването на дейонизирана вода с въртяща се или монтирана на превозно средство четка им позволява да почистват соларни панели без сапун, който оставя следи и не само затъмнява панелите, но и привлича замърсявания.
Производител на смазочни материали предлага специален препарат, който спомага за почистването с вода, елиминирайки риска от оставяне на филм след това. За отстраняване на замърсяванията в случая се използва смес от разреден оцет и водороден пероксид.
Собствениците на домашни соларни панели могат да ги почистват ръчно, използвайки градински маркуч и мека гъба, без почистващи агенти.

Вибрации

Учени от университета Хериът-Уат в Шотландия разработват технология за самопочистване без вода, при която прахът и пясъкът се отстраняват от фотоволтаичните панели чрез вибрации. Тук се работи при по-ниска честота в сравнение с 20-те или повече килохерца, характерни за ултразвуковите почистващи системи.
Механизмът за самопочистване включва прикрепянето на постояннотоков двигател към задната страна на панела. Когато роторът на двигателя достигне скоростта на въртене на първата честота на собствените трептения, върху панела се индуцират вертикални вибрации. Изследователите все още проучват границата, до която ламинатът на панелите може да бъде подложен на такива вибрации преди механичното натоварване да стане прекомерно голямо и да доведе до потенциални неизправности.

Нанопокрития

Учени от Международния изследователски център по прахова металургия и нови материали (ARCI) към индийското министерство на науката и технологиите разработва покритие за соларни панели, което възпрепятства натрупването на замърсявания в тежки среди. В Индия върху ефективността на панелите влияние оказва комбинация от високи температури, висока влажност и висока степен на замърсяване на въздуха.
Нанобазираната технология отблъсква праха, така че той да може да бъде отмит лесно с вода. Покритието е силно прозрачно и не редуцира ефективността на панелите.

Как се отразява локацията?

Местоположението на соларните панели също е фактор при определянето на това как и колко често трябва да се почистват те, за да останат ефективни. Като правило, соларните панели трябва да се почистват поне веднъж или два пъти годишно. В някои локации обаче по-редовното почистване може да донесе ползи.
Фотоволтаичните панели, монтирани в области с висока замърсеност на атмосферния въздух, особено в близост до заводи, магистрали или летища, са изложени на по-големи рискове от замърсяване и натрупване на маслени отлагания.

При инсталациите в гористи местности има възможност върху панелите да паднат листа, които да попречат на поглъщането на слънчева светлина. Дърветата също привличат птици, което може да доведе до натрупване на изпражнения, които да засенчат фотоволтаичните клетки и с киселинния си характер да повредят повърхността, намалявайки ефективността.

В пустинни райони със сух и запрашен въздух върху панелите се натрупва повече пясък, който блокира светлината и надрасква повърхността. В райони като Калифорния и Австралия е възможно и отлагането върху соларните панели на пепел от горски пожари.
В допълнение, ъгълът на покрива, върху който са инсталирани фотоволтаичните панели също влияе върху честотата на почистване. Панелите, които са монтирани под ъгъл, се почистват в по-голяма степен от оттичащата се дъждовна вода, отколкото тези, инсталирани напълно хоризонтално, върху които дори може да се събере вода и да остави следи.

Колкото по-голяма е инсталацията, толкова по-възпрепятствано е генерирането на електроенергия, ако панелите са мръсни. Затова големите соларни инсталации за комунални цели изискват по-редовно почистване в сравнение с жилищните системи. Поради тази причина за по-големите инсталации роботизираните решения са по-подходящи.

Кога да се почиства?

Най-очевидният признак за нужда от почистване на соларните панели е спадът на ефективността на системата. Замърсяването обикновено е по-голямо през зимата, когато студеният въздух задържа замърсителите по-близо до земната повърхност, отколкото горещият въздух през лятото. Това означава, че пролетта е най-доброто време от годината за почистване на соларни панели, защото през лятото повърхността им е прекалено нагрята. Най-подходящото време от деня за почистване на соларни панели е сутринта или рано привечер, когато повърхността им е по-хладна.

Компании разработват начини за използване на усъвършенствани технологии за следене на състоянието на соларни панели и елиминиране на “гадаенето” в известна степен. Изследователи от Испания вече получиха патент за решение, при което сензор се прикрепя към стъклената повърхност на панела и използва LED светлина, за да измери натрупалото се количество замърсявания. NREL също разработва технология за мониторинг на произвежданата от панелите електроенергия всеки ден, с цел да се регистрира моментът, в който замърсяването започва да влияе негативно на добива.