Kľúčové poznatky
- Akumulácia prachu môže znížiť účinnosť solárnych panelov.
- Voda je príliš vzácny zdroj na to, aby solárne panely zostali bez prachu.
-
Výskumníci vymysleli mechanizmus, ktorý využíva elektrické náboje na zoskakovanie prachu z panelov.
Dostatok slnečného svetla a pôdy robí z púští ideálne miesto na inštaláciu solárnych panelov, no zároveň majú veľa prachu, čo znižuje ich účinnosť. Potrebujeme nový spôsob, ako udržať solárne panely bez prachu.
Voda hrá dôležitú úlohu pri udržiavaní panelov bez prachu, no je to vzácny zdroj, ktorý sa lepšie využíva inde. V snahe nájsť lepšie alternatívy výskumníci z MIT vymysleli novú metódu čistenia solárnych panelov, ktorá využíva elektrické náboje na odpudzovanie prachových častíc, čo ich v podstate núti zoskočiť z panelov.
„Výskumný dokument je užitočný pre neustály pokrok v probléme PV (fotovoltaického) znečistenia,“povedal pre Lifewire e-mail Matthew Muller, inžinier v skupine pre výkon a spoľahlivosť PV v Národnom laboratóriu pre obnoviteľnú energiu (NREL).. „Príspevok je dobre napísaný, je užitočným krokom v dlhodobej práci zameranej na riešenie znečistenia FV, a preto sú niektoré opísané experimenty pre komunitu veľmi užitočné.“
Bite the Dust
Vo svojej práci absolvent MIT Sreedath Panat a profesor strojárstva Kripa Varanasi citujú projekcie, ktoré odhadujú, že solárna energia bude do roku 2030 predstavovať 10 percent celosvetovej výroby elektriny.
Tvrdia, že napriek nedávnym zlepšeniam vo fotovoltaickej technológii, ktoré pomáhajú zlepšiť účinnosť solárnych panelov, je akumulácia prachu jednou z najväčších prevádzkových výziev v tomto odvetví.
Prach, vysvetľuje Muller, pristáva na solárnom paneli v dôsledku gravitačných a iných metód ukladania. Prachové častice potom blokujú prenos svetla do solárneho článku, čo spôsobuje zníženie výkonu pre dané vonkajšie žiarenie. Vidíme straty spôsobené FV znečistením v USA v rozmedzí od 0 do 7 %, pričom 7 % straty sú v prašných oblastiach na juhozápade,“vysvetlil Muller.
Vedci navyše uvádzajú, že v drsných prostrediach, ako je napríklad uprostred púšte, sa prach hromadí rýchlosťou blízkou 1 g/m2 za deň a ak sa nevyčistí, môže sa nahromadiť až 3 mg/cm2. mesiac. Aby sme to uviedli do perspektívy, akumulácia prachu 5 mg/cm2 zodpovedá takmer 50-percentnej strate výkonu, uvádzajú výskumníci. Aby sme to vyjadrili v peňažnom vyjadrení, hovoria, že priemerná strata energie 3-4 percent v celosvetovom meradle predstavuje ekonomickú stratu 3 doláre.3 až 5,5 miliardy dolárov.
Nie je teda prekvapením, že na čistenie solárnych panelov sa vynakladajú obrovské množstvá zdrojov, niekedy dokonca niekoľkokrát za mesiac, v závislosti od závažnosti znečistenia.
Najbežnejšou metódou čistenia je použitie tlakových vodných trysiek a sprejov, ktoré podľa odhadov výskumníkov môžu prispieť až 10 percentami nákladov na prevádzku a údržbu solárnych fariem.
Iní výskumníci vypočítali, že solárne elektrárne spotrebujú približne jeden až päť miliónov galónov vody na čistenie na 100 MW vyrobenej elektriny ročne. Zväčšené, to znamená až 10 miliárd galónov vody na čistenie solárnych panelov, čo sa odhaduje ako dostatočné množstvo na uspokojenie ročných potrieb vody až 2 miliónov ľudí.
Čistý útek?
Suché čistenie je jednou z alternatív k čisteniu na báze vody, ale nie je také účinné a hrozí pri ňom riziko poškriabania panelov a nenávratného zníženia ich účinnosti.
Elektrostatické čistenie solárnych panelov, pri ktorom sa nepoužíva voda ani nehrozí riziko kontaktného drhnutia, sa ukázalo ako vzrušujúca alternatíva. Elektrodynamické sitá (EDS) sú najobľúbenejšie systémy elektrostatického odstraňovania prachu a používajú sa na Mars rover, zdôrazňuje Muller.
Výskumníci však tvrdia, že implementácia EDS v solárnych paneloch na Zemi je spojená s niekoľkými problémami, ako je vnikanie a hromadenie vlhkosti, čo by nakoniec mohlo viesť k elektrickému skratu elektród.
Imi navrhovaný mechanizmus vychádza z existujúcej elektrostatickej metódy čistenia a využíva elektrické náboje, ktoré spôsobujú oddeľovanie prachových častíc a ich vyskakovanie z povrchu panelov. Systém je možné ovládať automaticky pomocou jednoduchého elektromotora a vodiacich koľajníc pozdĺž bočnej strany panelu.
Táto technológia je vzrušujúca, ale je len na úrovni výskumu, a preto má ďaleko od komerčnej životaschopnosti, pripomína Muller. Ďalej dodáva, že vedci vykonali testy s cestným prachom, čo je ideálny prípad.
„V [skutom] svete môže byť pôda oveľa zložitejšia… a preto zariadenie nemusí fungovať v mnohých prostrediach.“
