Key takeaways
- Støvakkumulering kan redusere effektiviteten til solcellepaneler.
- Vann er en for verdifull ressurs for å holde solcellepaneler støvfrie.
-
Forskere har utviklet en mekanisme som bruker elektriske ladninger for å få støvet til å hoppe av panelene.
Riktig sollys og land gjør ørkener ideelle for å installere solcellepaneler, men de har også mye støv, noe som reduserer effektiviteten. Vi trenger en ny måte å holde solcellepaneler støvfrie.
Vann spiller en viktig rolle for å holde panelene støvfrie, men det er en verdifull ressurs som er bedre utnyttet andre steder. I sin søken etter bedre alternativer har MIT-forskere utviklet en ny rensemetode for solcellepaneler som bruker elektriske ladninger for å frastøte støvpartiklene, noe som i hovedsak får dem til å hoppe av panelene.
"Forskningspapiret er nyttig for fortsatt fremgang på problemet med PV (fotovoltaisk) tilsmussing," fort alte Matthew Muller, ingeniør i PV Performance and Reliability Group ved National Renewable Energy Laboratory (NREL), til Lifewire via e-post. "Oppgaven er godt skrevet, er et nyttig skritt i det langsiktige arbeidet med å adressere solcelletilsmussing, og derfor er noen av eksperimentene beskrevet svært nyttige for samfunnet."
Bite the Dust
I sitt papir siterer MIT-student Sreedath Panat og professor i maskinteknikk Kripa Varanasi anslag som anslår at solenergi vil utgjøre 10 prosent av den globale elektrisitetsproduksjonen innen 2030.
De hevder at til tross for nylige forbedringer i PV-teknologi for å bidra til å forbedre effektiviteten til solcellepaneler, er støvopphopning en av de største driftsutfordringene for industrien.
Støv, forklarer Muller, lander på solcellepanelet på grunn av gravitasjons- og andre avsetningsmetoder. Støvpartiklene blokkerer deretter overføringen av lys inn i solcellen, og forårsaker dermed en effektreduksjon for den gitte ytre bestrålingen. Vi ser tap fra PV-tilsmussing i USA varierer fra 0-7 % der 7 % tap er for støvete regioner i sørvest, forklarte Muller.
Videre opplyser forskerne at i tøffe miljøer som midt i en ørken samler det seg opp med en hastighet på nær 1 g/m2 per dag, og hvis det ikke blir renset, kan det hope seg opp til 3 mg/cm2 under en måned. For å sette det i perspektiv, tilsvarer støvansamlinger på 5 mg/cm2 nesten 50 prosent tap i effekt, deler forskerne. For å si det i monetære termer, sier de at et gjennomsnittlig krafttap på 3-4 prosent på global skala utgjør et økonomisk tap på $3.3 til 5,5 milliarder dollar.
Det er derfor ingen overraskelse at det brukes enorme mengder ressurser på å rengjøre solcellepanelene, noen ganger til og med flere ganger i måneden, avhengig av hvor alvorlig skitten er.
Den vanligste rengjøringsmetoden er bruk av vannstråler og sprayer under trykk, som forskerne anslår kan bidra med opptil 10 prosent av drifts- og vedlikeholdskostnadene til solenergianlegg.
Andre forskere har beregnet at solenergianlegg bruker omtrent en til fem millioner liter vann til rengjøring per 100 MW generert elektrisitet per år. Oppskalert tilsvarer det opptil 10 milliarder liter vann til rengjøring av solcellepaneler, noe som anslås å være nok til å dekke det årlige vannbehovet til opptil 2 millioner mennesker.
Clean Getaway?
Tørrskrubbing er ett alternativ til vannbasert rengjøring, men dette er ikke like effektivt og risikerer å ripe opp panelene og forårsake en irreversibel reduksjon i effektiviteten.
Elektrostatisk rengjøring av solcellepaneler, som ikke bruker vann, og heller ikke har risikoen for kontaktskrubbing, har dukket opp som et spennende alternativ. Elektrodynamiske skjermer (EDS) er de mest populære systemene for fjerning av elektrostatisk støv, og disse brukes på Mars-roveren, påpeker Muller.
Forskerne argumenterer imidlertid for at det er flere utfordringer med å implementere EDS i solcellepaneler på jorden, som for eksempel fuktinntrenging og akkumulering, som til slutt kan føre til elektrisk kortslutning av elektrodene.
Deres foreslåtte mekanisme bygger på den eksisterende elektrostatiske rengjøringsmetoden og bruker elektriske ladninger for å få støvpartikler til å løsne og hoppe fra overflaten av panelene. Systemet kan betjenes automatisk ved hjelp av en enkel elektrisk motor og styreskinner langs siden av panelet.
Teknologien er spennende, men er kun på forskningsnivå og er derfor langt unna kommersielt levedyktig, minner Muller om. Videre legger han til at forskerne har utført tester med veistøv, noe som er et ideelt tilfelle.
"I [den] virkelige verden kan jordsmonn være mye mer kompleks … og derfor kan det hende at enheten ikke fungerer i en rekke miljøer."
