مناطق پرآفتاب مانند خاورمیانه و شمال آفریقا با وجود پتانسیل بالای تولید انرژی خورشیدی، با چالش جدی تجمع گردوغبار روی پنل‌ها مواجه هستند. مطالعات نشان می‌دهد که این آلودگی می‌تواند تا ۱ درصد در روز از بازدهی سیستم بکاهد، که به معنای نیاز به تمیزکاری مکرر و افزایش هزینه‌های عملیاتی است. در این راستا، فناوری پوشش‌های ضد گرد و غبار به‌عنوان راهکاری امیدبخش مطرح شده است.
پوشش‌های ضد گرد و غبار با ایجاد سطحی صاف و کم‌انرژی، از چسبندگی ذرات گرد و غبار جلوگیری می‌کنند. این پوشش‌ها ویژگی‌های نوری مناسب برای کاربردهای فتوولتائیک را حفظ می‌کنند، بااین‌حال، کارایی آن‌ها تحت تأثیر شرایط آب‌وهوایی و موقعیت جغرافیایی قرار دارد. ازآنجاکه استفاده از این پوشش‌ها هزینه پنل‌ها را افزایش می‌دهد، لازم است پیش از اجرای گسترده، در شرایط آب‌وهوایی مشابه محل نصب مورد آزمایش قرار گیرند.
مطالعه‌ای که در نشریه مواد پیشرفته و پوشش‌های نوین منتشر شده است، به بررسی فناوری‌های مختلف ضد گرد و غبار برای کاهش مشکل آلودگی پنل‌های خورشیدی می‌پردازد و با مقایسه روش‌ها و مواد مختلف، راهنمایی برای انتخاب فناوری مناسب براساس مکانیسم تجمع ذرات، شرایط آب‌وهوایی و موقعیت جغرافیایی ارائه می‌دهد. این مقاله به‌عنوان مرجعی در این زمینه، راه را برای استفاده مؤثرتر از پوشش‌های ضد گرد و غبار هموار می‌کند.
بهبود عملکرد پنل‌های فوتوولتائیک با پوشش‌های ضد گرد و غبار
این مقاله با مرور سیستماتیک مطالعات بین‌المللی، پوشش‌های آبگریز (هیدروفوبیک) و پوشش‌های آبدوست (هیدروفیلیک) را برای کاهش آلودگی پنل‌ها پیشنهاد می‌دهد. این پوشش‌ها با ایجاد سطوحی که ذرات گرد و غبار را دفع یا به راحتی شستشو می‌دهند، عملکرد پنل‌ها را بهبود می‌بخشند.
براساس مقاله، در پوشش‌های آبگریز، با ایجاد زاویه تماس بالا با آب (بیش از ۱۵۰ درجه)، قطرات آب به‌سرعت روی سطح حرکت کرده و ذرات گرد و غبار را می‌شویند. این پوشش‌ها برای مناطق کم‌بارش مانند خاورمیانه مناسب هستند اما ممکن است در برابر سایش مقاومت کمتری داشته باشند.
پوشش‌های آبدوست نیز با جذب لایه نازکی از رطوبت هوا، ذرات گرد و غبار را از سطح جدا می‌کنند. این پوشش‌ها در مناطق مرطوب عملکرد بهتری دارند و دوام بالاتری نشان می‌دهند.
مقاله با تأکید بر اهمیت توسعه پوشش‌های پیشرفته، پیشنهادهای کلیدی متعددی را ارائه می‌دهد که می‌توانند چالش‌های موجود در زمینه کاهش آلودگی پنل‌های خورشیدی را برطرف کنند. نخست، توسعه پوشش‌های چندمنظوره که هم‌زمان خاصیت ضدبازتاب و خودتمیزشوندگی داشته باشند، به‌عنوان یک راهکار اساسی مطرح شده است. این نوع پوشش‌ها نه‌تنها بازدهی نوری پنل‌ها را افزایش می‌دهند، بلکه مشکل تجمع گرد و غبار را نیز حل می‌کنند.
دوم، استفاده از نانومواد مانند سیلیکا و اکسیدهای فلزی برای بهبود مقاومت مکانیکی و شفافیت پوشش‌ها پیشنهاد شده است، چرا که این مواد می‌توانند دوام پوشش‌ها را در برابر شرایط جوی سخت تضمین کنند.
سوم، انجام آزمایش‌های میدانی طولانی‌مدت برای ارزیابی عملکرد پوشش‌ها در شرایط واقعی ضروری دانسته شده است، زیرا این آزمایش‌ها می‌توانند اطلاعات ارزشمندی درباره کارایی و ماندگاری پوشش‌ها در محیط‌های مختلف ارائه دهند.
در نهایت، مقاله بر لزوم همکاری بین صنعت و پژوهش برای تولید انبوه پوشش‌های مقرون‌به‌صرفه تأکید می‌کند، چرا که چنین همکاری‌هایی می‌توانند زمینه را برای گسترش استفاده از این فناوری در مقیاس جهانی فراهم کنند.
انتخاب نوع پوشش ضد گرد و غبار براساس شرایط آب‌وهوایی و مکانیزم تجمع ذرات در هر منطقه
مقاله تأکید می‌کند که انتخاب نوع پوشش باید براساس شرایط آب‌وهوایی و مکانیزم تجمع ذرات در هر منطقه انجام شود. برای مثال، در مناطق بیابانی که باران کم است، پوشش‌های آبگریز کارایی بهتری دارند، درحالی‌که در مناطق مرطوب، پوشش‌های آبدوست مؤثرترند.
مطالعه نشان می‌دهد که پوشش‌های ضد گرد و غبار می‌توانند تا ۸۰ درصد از کاهش بازدهی پنل‌ها جلوگیری کنند و نیاز به شستشوی مکرر را کاهش دهند. بااین‌حال، چالش‌هایی مانند دوام پوشش‌ها در برابر شرایط جوی سخت و هزینه‌های تولید هنوز نیاز به تحقیق بیشتر دارند.
به گفته محققان: «استفاده از پوشش‌های ضد گرد و غبار نه‌تنها یک راهکار فنی، بلکه یک ضرورت اقتصادی برای توسعه انرژی خورشیدی در مناطق خشک است. بااین‌حال، موفقیت این فناوری مستلزم همکاری بین صنعت و پژوهش برای تولید انبوه پوشش‌های مقرون‌به‌صرفه و بادوام است.»
About The Author
More Stories
راهنمای محاسبه توان اینورتر
انرژی پایدار و انرژی تجدیدپذیر چه تفاوتی باهم دارند؟
معرفی مقاله: توانمندی‌های شمال غرب ایران برای استفاده از توربین‌های بادی کوچک و خانگی در تولید انرژی پاک