Key takeaways
- Støvophobning kan reducere effektiviteten af solpaneler.
- Vand er en for værdifuld ressource til at holde solpaneler støvfri.
-
Forskere har udtænkt en mekanisme, der bruger elektriske ladninger til at få støvet til at springe af panelerne.
Rigeligt sollys og jord gør ørkener ideelle til at installere solpaneler, men de har også masser af støv, hvilket reducerer deres effektivitet. Vi har brug for en ny måde at holde solpaneler støvfrie.
Vand spiller en vigtig rolle i at holde panelerne støvfrie, men det er en værdifuld ressource, som er bedre udnyttet andre steder. I deres søgen efter bedre alternativer har MIT-forskere udtænkt en ny metode til rengøring af solpaneler, der bruger elektriske ladninger til at frastøde støvpartiklerne, hvilket i det væsentlige får dem til at hoppe af panelerne.
"Forskningspapiret er nyttigt til fortsatte fremskridt med problemet med PV (fotovoltaisk) tilsmudsning," fort alte Matthew Muller, ingeniør i PV Performance and Reliability Group ved National Renewable Energy Laboratory (NREL), til Lifewire via e-mail. "Oplægget er velskrevet, er et nyttigt skridt i det langsigtede arbejde med at adressere PV-tilsmudsning, og derfor er nogle af de beskrevne eksperimenter meget nyttige for samfundet."
Bite the Dust
I deres papir citerer MIT-kandidatstuderende Sreedath Panat og professor i maskinteknik Kripa Varanasi fremskrivninger, der anslår, at solenergi vil udgøre 10 procent af den globale elproduktion i 2030.
De hævder, at på trods af nylige forbedringer i PV-teknologi for at hjælpe med at forbedre effektiviteten af solpaneler, er støvophobning en af de største driftsmæssige udfordringer for industrien.
Støv, forklarer Muller, lander på solpanelet på grund af gravitation og andre aflejringsmetoder. Støvpartiklerne blokerer derefter for transmissionen af lys ind i solcellen, hvilket medfører en effektreduktion for den givne ydre bestråling. Vi ser tab fra solcelle tilsmudsning i USA varierer fra 0-7 %, hvor 7 % tab er for støvede regioner i sydvest,” forklarede Muller.
Yderligere oplyser forskerne, at i barske miljøer som midt i en ørken ophobes støv med hastigheder tæt på 1 g/m2 pr. dag og, hvis det ikke renses, kan det hobe sig op til 3 mg/cm2 i under en måned. For at sætte det i perspektiv svarer en støvophobning på 5 mg/cm2 til næsten 50 procent tab i effekt, deler forskerne. For at sige det i monetære termer siger de, at et gennemsnitligt strømtab på 3-4 procent på glob alt plan svarer til et økonomisk tab på $3.3 til $5,5 milliarder.
Det er derfor ikke overraskende, at der bruges enorme mængder af ressourcer på at rense solpanelerne, nogle gange endda flere gange om måneden, afhængigt af sværhedsgraden af tilsmudsningsforholdene.
Den mest almindelige rengøringsmetode er at bruge trykvandsstråler og sprays, som forskerne vurderer kan bidrage med op til 10 procent af drifts- og vedligeholdelsesomkostningerne for solcelleanlæg.
Andre forskere har beregnet, at solenergianlæg bruger omkring en til fem millioner gallons vand til rengøring pr. 100 MW produceret elektricitet om året. Opskaleret svarer det til op til 10 milliarder gallons vand til solpanelrensningsformål, hvilket anslås at være nok til at dække det årlige vandbehov for op til 2 millioner mennesker.
Clean Getaway?
Tørskrubning er et alternativ til vandbaseret rengøring, men det er ikke så effektivt og risikerer at ridse panelerne og forårsage en irreversibel reduktion i deres effektivitet.
Elektrostatisk solpanelrengøring, som ikke bruger vand, og heller ikke risikoen ved kontaktskuring, er dukket op som et spændende alternativ. Elektrodynamiske skærme (EDS) er de mest populære elektrostatiske støvfjernelsessystemer, og disse bruges på Mars-roveren, påpeger Muller.
Forskerne hævder imidlertid, at der er flere udfordringer ved at implementere EDS i solpaneler på Jorden, såsom fugtindtrængning og ophobning, hvilket i sidste ende kan føre til elektrisk kortslutning af elektroderne.
Deres foreslåede mekanisme bygger oven på den eksisterende elektrostatiske rengøringsmetode og bruger elektriske ladninger til at få støvpartikler til at løsne sig og springe fra overfladen af panelerne. Systemet kan betjenes automatisk ved hjælp af en simpel elmotor og styreskinner langs siden af panelet.
Teknologien er spændende, men er kun på forskningsniveau og derfor langt fra at være kommercielt levedygtig, minder Muller om. Desuden tilføjer han, at forskerne udførte test med vejstøv, hvilket er et ideelt tilfælde.
"I [den] virkelige verden kan jord være meget mere kompleks… og derfor fungerer enheden muligvis ikke i en række miljøer."
