Почистване на фотоволтаични инсталации

След като сте направили инвестиция във фотоволтаични панели, ще искате те да работят добре възможно най-дълго. Индустриалният стандарт за живот на слънчевите панели е 25-30 години. Слънчевият панел обаче няма да спре да работи след този период. По-скоро неговата изходна мощност ще намалее под нивото, което производителят е предвидил. За да извличате най-доброто от фотоволтаичната инсталация през целия ѝ живот, е необходимо да полагате грижи за нея. Като цяло тези системи изискват минимална поддръжка, но все пак ще е необходимо периодично да бъдат почиствани. Честотата зависи от условията на експлоатация. Тук ще разгледаме различни начини да поддържате соларните панели чисти, за да показват оптимално генериране на енергия.

Текст: списание Енергия

Производството на електроенергия е основната причина за промишленото замърсяване, което не само създава заплахи за околната среда, но също така засяга ограничените количества традиционни енергийни източници, например въглища, бензин и дизел. Това доведе до търсенето на алтернативни технологии за добив на енергия от възобновяеми енергийни източници като слънце, вятър, геотермална енергия и др. В този контекст слънчевите панели се очертаха като често използвана алтернатива. Те дават възможност за генериране на електричество по надежден, чист и тих начин, който може да намали бъдещите разходи за електроенергия и да ограничи зависимостта от електрическата мрежа. Известен е фактът, че животът на фотоволтаичните клетки е много дълъг.

Първата фотоволтаична система, инсталирана в САЩ през 1954 г., все още работи. За дългия им експлоатационен период слънчевите панели се нуждаят от почистване. То е абсолютно задължително, ако искате да извлечете възможно най-добрата им ефективност. Поглъщайки слънчевата светлина, те създават ток, който се преобразува в използваемо електричество. Генерираното количество зависи от абсорбцията на слънчева светлина, така че ако слънчевите панели са замърсени, те не са толкова ефективни или рентабилни, колкото могат да бъдат. Най-често слънчевите клетки в панела са покрити със стъклено покритие със защитни цели. Колкото по-мръсно става това покритие, толкова по-малко ефективен ще бъде слънчевият панел.

Замърсяването прави инсталацията неефективна

Тъй като слънчевите панели са наклонени, много от замърсяванията ще бъдат отмити веднага щом завали. Въпреки това, когато времето е сухо или в околната среда има много прах или пясък, частиците могат да се натрупат в количества, достатъчни да причинят сериозен спад в производството на енергия. Според анализ на Националната лаборатория за възобновяема енергия на САЩ (NREL) панелите губят около 30% от ефективността си, ако не се почистват навреме и правилно.

Слънчевите системи, инсталирани в податливи на прах зони, като например близо до главни пътища и земеделски земи, ще изискват по-честа и цялостна поддръжка. Непочистването на праха от панелите, инсталирани в такива зони, може да има значително въздействие върху производството на електрическа енергия. Изследванията отбелязват, че намаляването на производствената ефективност поради прах върху фотоволтаичните панели е приблизително 40% в запрашени зони.

Особености при замърсяването на соларни панели

Спадът в ефективността на фотоволтаичните панели може да бъде причинен от различни замърсители. Ако повърхността на панелите е засегната от замърсяване от прах, листа, отходни продукти от птици или сняг и лед, това ще доведе до спад на ефективността, поради това, че светлината не може да достигне до клетките. Разбира се има много фактори, които биха могли да повлияят на количеството произведено електричество от слънчевите панели, но замърсяването е сред най-често срещаните, както и най-лесно за отстраняване.

Добре е редовно да проверявате фотоволтаичната система, което може да помогне за предотвратяване на възникването на проблеми. Периодично панелите трябва да се проверяват за замърсяване, но също и за гнезда от птици и гризачи. Замърсяването обикновено е по-интензивно през зимата, когато студеният въздух улавя замърсителите по-близо до земята, отколкото по-топлият въздух през лятото. Това означава, че пролетта е най-доброто време от годината за почистване на слънчеви панели, тъй като те стават твърде горещи през лятото. Най-доброто време от деня за почистване е сутрин или вечер, когато са по-хладни.

Как местоположението влияе върху почистването

Мястото, където са разположени слънчевите панели също има отношение към това колко често трябва да се почистват, за да останат ефективни. Като общо правило те трябва да се почистват поне веднъж или два пъти годишно. Но на някои места може да има необходимост от по-често почистване. Фотоволтаичните панели, инсталирани в зони с високи нива на замърсяване, особено в близост до фабрики, магистрали, интензивен градски трафик или летища, ще изпитат високи нива на атмосферни замърсители.

Те включват не само прах, но и аерозоли, които полепват и се закрепват по-здраво към повърхността. При инсталации с много дървета наблизо е вероятно да падат повече листа върху панелите, възпрепятствайки усвояването на слънчевата светлина. Дърветата също привличат птици, чиито отходни продукти, затъмняват фотоволтаичните клетки и увреждат повърхността им поради киселинност, намалявайки ефективността им. Именно затова този тип замърсявания следва да се премахват бързо.

Време ли е да почистите фотоволтаичната система

Как да прецените кога е време да почистите слънчевите панели? Най-очевидният начин да разберете кога слънчевите панели имат нужда от почистване е, когато ефективността на системата започне да намалява. Изследователи в Испания получиха патент за решение, което прикрепя сензор към стъклената повърхност на соларния панел и използва LED светлина за измерване на количеството натрупана мръсотия.

Американската лаборатория NREL също разработва начин за наблюдение на соларни панели, за да открие кога замърсяването е започнало да влошава продукцията. Базираната в облак платформа на международната компания Ecoppia използва сензори и машинно обучение за наблюдение на слънчева PV система, събиране на метеорологични данни и почистване по оптимизиран график. Не всички слънчеви панели имат едни и същи възможности за поддръжка, така че е важно да проверите препоръките на производителя, преди да извършите каквото и да е почистване.

Покрития от наночастици

Учени от отдела за прахова металургия и нови материали на Международния изследователски център към Министерството на науката и технологиите на Индия разработиха специално покритие за слънчеви панели, за да предотвратят натрупването на мръсотия в замърсени среди. В Индия например ефективността на фотоволтаичните панели се влияе силно от комбинацията от високи температури, висока влажност и силно замърсяване. Технологията, базирана на наночастици, отблъсква праха, така че лесно да се отмива с вода.

Благодарение на силната му прозрачност, покритието не намалява ефективността на панела. Ключовите характеристики на това ново покритие са неговата ниска цена, високопрозрачна природа (без загуба на пропускливост или ефективност на преобразуване на енергия), суперхидрофобни свойства (ъгъл на контакт с вода повече от 110 градуса), висока устойчивост на атмосферни влияния и висока механична стабилност. Има проста техника за нанасяне на покритието, лесна мащабируемост и втвърдяемост при стайна температура. Покритията вече се произвеждат за общия пазар.

Безводна вибрация

Учени от университета Heriot-Watt в Шотландия в проект, финансиран от НАСА в САЩ са разработили начини да накарат слънчевите панели да вибрират, за да разтърсят повърхностния прах. Безводното вибрационно почистване е нов метод за почистване на слънчеви панели, който изобщо не изисква вода. Той е идеален за поддръжка на слънчеви панели в региони с липса на вода. За да се реализира методът, към гърба на панел се прикрепя двигател с постоянен ток (DC), който може да бъде настроен да предизвиква вертикални вибрации, разтърсващи мръсотията и налепите от повърхността на панела. След като остатъците бъдат разтърсени, те могат да бъдат отстранени с мека четка или кърпа. Безводното вибрационно почистване все още е сравнително ново, така че може да не се предлага по всички точки на света.

Роботизирано почистване

Технологията на роботиката позволява да се произвеждат автоматични и полуавтоматични роботи, специално проектирани за почистване на слънчеви панели. Тя осигурява преносими полуавтоматични роботи за панели, инсталирани на места като навеси за автомобили и оранжерии. Също така предлага автоматични стационарни покривни роботи за големи инсталации в прашни среди, които изискват редовно почистване. В Близкия изток се внедряват автономни роботи, захранвани от слънчева енергия, за почистване на фотоволтаични панели всяка нощ. Те използват мек микрофибър и въздушен поток вместо вода, тъй като измиването под високо налягане може да повреди панелите.

Роботите също почистват собствените си бордови слънчеви панели и зареждат батериите си бързо между операциите. Роботът UAV Solarbrush извършва почистването на соларните панели по уникален начин. Този робот извършва почистването на фотоволтаичните панели по въздух. UAV Solarbrush е дрон, съставен от 4 перки и опашка, която има специфичен материал за извършване на почистването на панелите. Единствената част от дрона, която влиза в контакт с повърхността на фотоволтаичния панел е именно тя. Според разработчиците на робота, опашката е основното предимство на този робот, тъй като с тази функция шансовете за повреда на фотоволтаичния панел намаляват.

Ecoppia E4 е напълно автономен робот, който използва микрофибърни четки за почистване на праха от панелите. Предназначен е за големи редове панели, разположени в суха и песъчлива среда. Роботът използва фотоволтаичен панел и батерия на борда за съхраняване на енергия, това му позволява да извършва почистване през нощта. Позиционирането на собствения фотоволтаичен панел позволява той да се почиства от самия робот. Движението става чрез направляващи релси, фиксирани по ръба на фотоволтаичния панел. Освен това роботът има отдалечен достъп, благодарение на който команди или статистика за почистване могат да бъдат получени от всяко устройство, свързано с интернет.

Роботът има и интелект, програмиран да изпълнява почиствания според климатичните условия. Италианската компания WashPanel произвежда роботи, които почистват редици от фотоволтаични панели чрез преместване на вертикална четка хоризонтално по тях. Дължината може да варира от 1 до 16 метра. Роботът е свързан с маркуч за вода, за намокряне на панелите по време на почистване. Той разполага с интерфейс, с който е възможно настройването на програма за почистване, и акумулаторна система с автоматично зареждане за извършване на движението. Има и сензори за дъжд, напрежение и анемометър.

Системата за почистване NOMADD е подобна на споменатия по-горе робот Ecoppia E4. Механичното устройство за автоматично почистване на прах NO Water Mechanical Automated Dusting Device (NOMADD) е робот, проектиран специално за отстраняване на натрупания прах от фотоволтаичните панелни редици на места с недостиг на вода. Освен че не използва вода за почистването, NOMADD представя някои функции като например собствен соларен панел, както и напълно автоматизирана и дистанционно управлявана оперативност. Той е способен да оцелее при неблагоприятни условия поради своята здравина и е в състояние да почисти дълги редици фотоволтаични панели.

Спринклерни системи

Използвани най-често в сухи райони, тези системи работят с пръскачки, за да поддържат панелите чисти. Имат същия почистващ ефект като дъждовете и почистват панелите на сравнително ниска цена. Повечето такива решения имат система за филтрация на вода и система за дозиране на почистващ препарат. Производителите на такова оборудване съветват качеството на водата да бъде тествано, като пречистването на вода е препоръчително за места с непречистена вода. Въпреки че това е относително добра система за работа, има някои недостатъци. Както филтрите, така и нивото на препарата трябва да бъдат наблюдавани и възстановявани, а това в крайна сметка отнема време и пари.

Ръчно почистване

Този метод е най-използван за малки фотоволтаични инсталации. Ползват се ненадраскващи панелите подвижни или монтирани на задвижващ механизъм ротационни четки, свързани с дръжка и маркуч за вода и препарат. При ръчното почистване трябва да се осигури безопасна работа. Когато соларните панели ще се почистват с вода или друг течен препарат, първата стъпка е да ги изключите. Те са електрическо оборудване и не трябва да се мият, докато са активни, а долната им страна никога не трябва да се докосва. По-хладните дни са по-подходящи за почистване на слънчеви панели, тъй като те минимизират риска от напукване на стъкло, докато водата се изпарява.

Не се препоръчва използване на абразивен препарат. Добре е да се започне с внимателно леко четкане, защото ако върху повърхността има много замърсители, смесването им с вода може да доведе до размазване. Четкането премахва част от материала, което прави следващите стъпки в процеса на почистване по-ефективни. Следва почистване с вода или препарат. Понякога дори почистващи продукти, считани за „безопасни“ за използване върху слънчеви панели, могат да бъдат абразивни. Водата е най-безопасното средство за почистване на слънчеви панели, особено ако е дейонизирана или дестилирана.

Тази вода привлича други химични вещества, така че е по-ефективна за почистване. В случай че не разполагате с такава вода, може да се използва обикновена. А когато замърсяванията са по-упорити, се прилага проверено неабразивен препарат. Не се препоръчва използване на сапун. Той оставя следи, които не само засенчват панелите, но и привличат мръсотия. Произвеждат се специализирани препарати, които помагат на водата да отстрани мръсотията, без да оставят следи след себе си. Някои решения например, включват смес от силно разредена слаба киселина и водороден пероксид за отстраняване на замърсяването по соларните панели.