Võtmed kaasavõtmiseks
- Tolmu kogunemine võib vähendada päikesepaneelide tõhusust.
- Vesi on liiga väärtuslik ressurss päikesepaneelide tolmuvabana hoidmiseks.
-
Teadlased on välja töötanud mehhanismi, mis kasutab elektrilaenguid, et tolm paneelidelt maha hüpata.
Rohke päikesevalgus ja maa muudavad kõrbed päikesepaneelide paigaldamiseks ideaalseks, kuid neis on ka palju tolmu, mis vähendab nende tõhusust. Vajame uut viisi päikesepaneelide tolmuvabaks hoidmiseks.
Vesi mängib olulist rolli paneelide tolmuvabana hoidmisel, kuid see on väärtuslik ressurss, mida mujal paremini kasutada. Paremate alternatiivide otsimisel on MIT-i teadlased välja töötanud uue päikesepaneelide puhastusmeetodi, mis kasutab tolmuosakeste tõrjumiseks elektrilaenguid, pannes need sisuliselt paneelidelt maha hüppama.
„Uurimisdokument on kasulik PV (fotogalvaanilise) määrdumise probleemi jätkamiseks,“ütles riikliku taastuvenergia laboratooriumi (NREL) fotogalvaanilise jõudluse ja töökindluse rühma insener Matthew Muller Lifewire'ile e-posti teel.. „See dokument on hästi kirjutatud, see on kasulik samm pikaajalises töös PV määrdumise käsitlemisel ja seetõttu on mõned kirjeldatud katsed kogukonnale väga kasulikud.”
Hammusta tolmu
Oma artiklis viitavad MIT-i magistrant Sreedath Panat ja masinaehituse professor Kripa Varanasi prognoosidele, mille kohaselt moodustab päikeseenergia 2030. aastaks 10 protsenti maailma elektritootmisest.
Nad väidavad, et hoolimata hiljutistest täiustustest PV-tehnoloogias, mis aitab parandada päikesepaneelide tõhusust, on tolmu kogunemine tööstuse üks suurimaid tegevusprobleeme.
Tolm, selgitab Muller, maandub päikesepaneelile gravitatsiooni- ja muude sadestamismeetodite tõttu. Tolmuosakesed blokeerivad seejärel valguse ülekande päikesepatarei, põhjustades seega antud välise kiirguse võimsuse vähenemise. Näeme USA-s fotoelektrilise määrdumise kaod vahemikus 0–7%, kusjuures edelaosa tolmustes piirkondades on kaod 7%, selgitas Muller.
Lisaks väidavad teadlased, et karmides keskkondades, näiteks kõrbe keskel, koguneb tolm ligikaudu 1 g/m2 päevas ja kui seda ei puhastata, võib see koguneda kuni 3 mg/cm2. kuu. Uurijad jagavad seda perspektiivi silmas pidades, et tolmu kogunemine 5 mg/cm2 vastab peaaegu 50-protsendilisele väljundvõimsuse vähenemisele. Rahaliselt väljendades ütlevad nad, et keskmine võimsuskadu 3–4 protsenti globaalses mastaabis on 3 dollari suurune majanduslik kahju.3 kuni 5,5 miljardit dollarit.
Seepärast pole üllatav, et päikesepaneelide puhastamiseks kulutatakse tohutult ressursse, mõnikord isegi mitu korda kuus, olenev alt määrdumistingimuste raskusastmest.
Kõige levinum puhastusmeetod on survestatud veejugade ja pihustite kasutamine, mis võib teadlaste hinnangul moodustada kuni 10 protsenti päikesefarmide tegevus- ja hoolduskuludest.
Teised teadlased on välja arvutanud, et päikeseelektrijaamad tarbivad puhastamiseks umbes üks kuni viis miljonit gallonit vett 100 MW toodetud elektri kohta aastas. Suurendatuna tähendab see kuni 10 miljardit gallonit vett päikesepaneelide puhastamiseks, mis on hinnanguliselt piisav kuni 2 miljoni inimese aastase veevajaduse rahuldamiseks.
Clean Getaway?
Kuivpuhastus on üks alternatiiv veepõhisele puhastamisele, kuid see pole nii tõhus ja sellega kaasneb oht paneelide kriimustamiseks ja nende efektiivsuse pöördumatuks vähenemiseks.
Päikesepaneelide elektrostaatiline puhastus, mis ei kasuta vett ega põhjusta kontaktpuhastuse ohtu, on kujunenud põnevaks alternatiiviks. Elektrodünaamilised ekraanid (EDS) on kõige populaarsemad elektrostaatilise tolmu eemaldamise süsteemid ja neid kasutatakse Marsi kulguritel, juhib Muller tähelepanu.
Samas väidavad teadlased, et EDS-i rakendamisel Maa päikesepaneelides on mitmeid väljakutseid, nagu niiskuse sissetungimine ja kogunemine, mis võib lõpuks viia elektroodide elektrilise lühiseni.
Nende pakutud mehhanism tugineb olemasolevale elektrostaatilisele puhastusmeetodile ja kasutab elektrilaenguid, et tekitada tolmuosakeste eraldumist ja paneelide pinn alt hüppamist. Süsteemi saab juhtida automaatselt, kasutades lihtsat elektrimootorit ja juhtsiine piki paneeli külge.
Tehnoloogia on põnev, kuid on alles uurimistasemel ja seetõttu on see äriliselt elujõulisest kaugel, meenutab Muller. Lisaks lisab ta, et teadlased viisid läbi katseid teetolmuga, mis on ideaalne juhtum.
„Reaalses maailmas võib pinnas olla palju keerulisem… ja seetõttu ei pruugi seade paljudes keskkondades töötada.”
