Key takeaways
- Dammackumulering kan minska effektiviteten hos solpaneler.
- Vatten är en för värdefull resurs för att hålla solpaneler dammfria.
-
Forskare har utarbetat en mekanism som använder elektriska laddningar för att få dammet att hoppa av panelerna.
Riktigt solljus och mark gör öknar idealiska för att installera solpaneler, men de har också mycket damm, vilket minskar deras effektivitet. Vi behöver ett nytt sätt att hålla solpaneler dammfria.
Vatten spelar en viktig roll för att hålla panelerna dammfria, men det är en värdefull resurs som används bättre på annat håll. I sin strävan efter bättre alternativ har MIT-forskare tagit fram en ny metod för rengöring av solpaneler som använder elektriska laddningar för att stöta bort dammpartiklarna, vilket i huvudsak får dem att hoppa av panelerna.
"Forskningsrapporten är användbar för fortsatta framsteg kring problemet med solcellsnedsmutsning", sa Matthew Muller, ingenjör i PV Performance and Reliability Group vid National Renewable Energy Laboratory (NREL), till Lifewire via e-post. "Artikeln är välskriven, är ett användbart steg i det långsiktiga arbetet med att ta itu med solcellsnedsmutsning, och därför är några av de beskrivna experimenten mycket användbara för samhället."
Bite the Dust
I sin uppsats citerar MIT-studenten Sreedath Panat och professorn i maskinteknik Kripa Varanasi prognoser som uppskattar att solenergi kommer att uppgå till 10 procent av den globala elproduktionen år 2030.
De hävdar att trots de senaste förbättringarna av solcellsteknik för att hjälpa till att förbättra effektiviteten hos solpaneler, är dammackumulering en av de största operativa utmaningarna för branschen.
Damm, förklarar Muller, landar på solpanelen på grund av gravitation och andra avsättningsmetoder. Dampartiklarna blockerar sedan överföringen av ljus in i solcellen, vilket orsakar en effektminskning för den givna yttre bestrålningen. Vi ser förluster från solcellsnedsmutsning i USA varierar från 0-7 % där 7 % förluster är för dammiga regioner i sydväst”, förklarade Muller.
Dessutom konstaterar forskarna att i tuffa miljöer som mitt i en öken, samlas damm i hastigheter nära 1 g/m2 per dag och, om det inte rengörs, kan det samlas upp till 3 mg/cm2 in under en månad. För att sätta det i perspektiv motsvarar en dammansamling på 5 mg/cm2 nästan 50 procents förlust i effekt, delar forskarna. För att uttrycka det i monetära termer, säger de att en genomsnittlig effektförlust på 3-4 procent på en global skala uppgår till en ekonomisk förlust på $3.3 till 5,5 miljarder USD.
Ingen överraskning därför att enorma mängder resurser spenderas på att rengöra solpanelerna, ibland till och med flera gånger i månaden, beroende på hur allvarliga nedsmutsningsförhållandena är.
Den vanligaste rengöringsmetoden är att använda trycksatta vattenstrålar och sprayer, som forskarna uppskattar kan bidra med upp till 10 procent av drift- och underhållskostnaden för solgårdar.
Andra forskare har beräknat att solkraftverk förbrukar cirka en till fem miljoner liter vatten för rengöring per 100 MW genererad el per år. Uppskalat betyder det upp till 10 miljarder liter vatten för rengöring av solpaneler, vilket uppskattas vara tillräckligt för att tillfredsställa det årliga vattenbehovet för upp till 2 miljoner människor.
Clean Getaway?
Torrskurning är ett alternativ till vattenbaserad rengöring, men det är inte lika effektivt och riskerar att repa panelerna och orsaka en oåterkallelig minskning av deras effektivitet.
Elektrostatisk rengöring av solpaneler, som inte använder vatten, och inte heller har riskerna med kontaktskrubbning, har dykt upp som ett spännande alternativ. Elektrodynamiska skärmar (EDS) är de mest populära systemen för borttagning av elektrostatiska damm, och dessa används på Mars-rovern, påpekar Muller.
Forskarna hävdar dock att det finns flera utmaningar för att implementera EDS i solpaneler på jorden, såsom fuktinträngning och ackumulering, vilket så småningom kan leda till elektrisk kortslutning av elektroderna.
Deras föreslagna mekanism bygger på den befintliga elektrostatiska rengöringsmetoden och använder elektriska laddningar för att få dammpartiklar att lossna och hoppa från panelernas yta. Systemet kan manövreras automatiskt med en enkel elmotor och styrskenor längs panelens sida.
Tekniken är spännande, men är bara på forskningsnivå och därför långt ifrån att vara kommersiellt gångbar, påminner Muller. Dessutom tillägger han att forskarna genomförde tester med vägdamm, vilket är ett idealiskt fall.
"I [den] verkliga världen kan marken vara mycket mer komplex… och därför kanske enheten inte fungerar i ett antal miljöer."
