توسط : پژوهشگران در مطالعه جدیدی نشان دادهاند که آلودگی خشکشده روی پنلهای خورشیدی میتواند سالانه ۹.۸ درصد افت توان ایجاد کند. یافتهها نشان میدهد که شستشوی خشک، لایهای از ذرات ریز برجای میگذارد که روند چسبندگی آلاینده را در آینده تسریع میکند؛ بنابراین، با وجود هزینه بالاتر و کمبود منابع آبی، شستشوی مرطوب پنلها گزینه مؤثرتر در بلندمدت محسوب میشود.
به گزارش pv magazine، تیم پژوهشی بینالمللی، فرایند شکلگیری آلودگی چسبیده بر سطح پنلهای فتوولتائیک را در شرایط فوقخشک و تحت بیشترین تابش خورشیدی جهان – بیابان آتاکاما در شمال شیلی – بررسی کرد. نتایج این مطالعه نشان میدهد که در صورت بیتوجهی به آلودگی چسبیده، افت توان تولیدی میتواند به حدود ۹.۸ درصد در سال برسد.
وجه تمایز این تحقیق، تغییر تمرکز از بررسی اثر آلودگی غیرچسبیده به آلودگی چسبیده بود؛ پدیدهای که پژوهشگران آن را عاملی با اهمیت فزاینده در مناطق فوقخشک توصیف میکنند.
تفاوت اصلی این دو نوع آلودگی در میزان چسبندگی آنها به سطح ماژول است. آلودگی چسبیده بر اثر رطوبت، مواد آلی یا واکنشهای شیمیایی به سطح میچسبد و با بارشهای سبک یا پاکسازی ملایم بهراحتی حذف نمیشود. در مقابل، آلودگی غیرچسبیده معمولاً ناشی از گردوغبار، ماسه یا ذرات سبک است و با باران یا شستشوی ملایم بهسادگی پاک میشود.
پژوهشگران توضیح دادند: «تمایز اصلی این پژوهش در رویکرد ترکیبی آن است؛ رویکردی که پایش بلندمدت میدانی در بیابان آتاکاما – یکی از سختترین محیطهای قرارگیری پنلهای خورشیدی در جهان – را با آزمایشهای تسریعشده آزمایشگاهی که فرایندهای سیمانیشدن آلودگی را تحت شرایط کنترلشده شبیهسازی میکنند، تلفیق کرده است.»
چگونه آفتابیترین منطقه جهان با آلودگی پنلهای خورشیدی مقابله میکند؟
آزمایشهای فضای باز در «سکوی خورشیدی بیابان آتاکاما» (PSDA) متعلق به مرکز توسعه انرژی CDEA انجام شد. آزمایشهای داخلی مرتبط با آلودگی نیز در یکی از آزمایشگاههای مؤسسه ملی انرژی خورشیدی فرانسه (INES)، زیرمجموعه کمیسیون انرژیهای جایگزین و انرژی اتمی فرانسه (CEA)، صورت گرفت.
در بخش آزمایشهای محیط بیرونی، پژوهشگران از نمونههای شیشه فتوولتائیک با ابعاد ۴×۶ سانتیمتر استفاده کردند که بهصورت سهگانه و در جهت شمال، روی ماژولهای فعال با زاویه شیب ۲۰ درجه نصب شده بود. نمونهها پس از ۲ روز، یک هفته، یک ماه، دو ماه و سه ماه جمعآوری و تحلیل شدند. ویژگیهای آلودگی با استفاده از تحلیلهای مورفولوژی، عنصری و ساختاری ارزیابی شد.
برای سنجش عملکرد سامانه، از دو فتوسل مرجع سیلیکونی کالیبرهشده (Si-V-10TC-T) استفاده شد که با همان زاویه و جهت ماژولهای اصلی نصب شده بودند. یکی از سلولهای مرجع بهصورت روزانه پاکسازی میشد و سلول دیگر بدون پاکسازی باقی میماند.
محققان همچنین یک تحلیل فنی-اقتصادی انجام دادند تا خسارات ناشی از آلودگی و اثربخشی هزینههای پاکسازی را برآورد کنند (با فرض بهرهبرداری از نیروگاه خورشیدی ۱ مگاواتی با فناوری سیلیکون کریستالی یکطرفه).
در ادامه، پژوهشگران از یک محفظه استفاده کردند تا دما و رطوبت نسبی کنترل شود و از ثبتکنندههای داده برای پایش سیستم خورشیدی بهره گرفتند. آلودگی مصنوعی از طریق یک دستگاه پخش گردوغبار ایجاد شد و نمونههای شیشهای و مینیماژولهای PV روی یک صفحه شیبدار نصب شدند که حرارت داده و دوباره سرد میشد تا گرادیان دما و شرایط واقعی شبیهسازی شود.
آلودگی پنلهای خورشیدی بازده توان را تا ۹.۸ درصد کاهش میدهد
تحلیلهای میدانی نشان داد که طبق مدل تجمع خطی، آلودگی میتواند بازده توان را تا ۹.۸ درصد کاهش دهد یا به عبارتی در یک نیروگاه شبیهسازیشده حدود ۹۳ هزار و ۸۰۰ دلار بهازای هر مگاوات در سال زیان ایجاد کند.
آزمایشها نشان داد که شستشوی خشک میتواند عملکرد اولیه ماژولهای PV را بازگرداند، اما ذرات سیمانیشده را بهطور کامل حذف نمیکند و باقیماندههایی بر جای میگذارد که بهعنوان هستههای بلورین عمل میکنند.
محققان توضیح دادند: «این آثار باقیمانده چرخههای جدید سیمانیشدن را تحت شرایط محیطی مناسب تحریک میکنند و چسبندگی مواد را در رویدادهای بعدی افزایش میدهند. این اثر تجمعی نگهداریهای آینده را پیچیده میکند و نیاز به انتخاب استراتژیهای پاکسازی دارد که عملکرد نوری را بازگردانده و رشد هستهها و تجمع رسوبات را در طول زمان به حداقل برسانند.»
محققان همچنین تأکید کردند که شستشوی مرطوب، با وجود هزینههای عملیاتی بالاتر و محدودیت منابع آب در این منطقه، باید بهعنوان گزینه ترجیحی در نظر گرفته شود.
این پژوهش در مجله Renewable Energy منتشر شده است.
آتاکاما به بزرگترین قطب انرژی خورشیدی شیلی و آمریکای لاتین تبدیل شده، بهطوریکه در دهه گذشته دهها نیروگاه خورشیدی بزرگ در این منطقه راهاندازی شده است. این منطقه شرایط استثنایی برای تولید برق خورشیدی دارد و در واقع ظرفیت نصبشده انرژی خورشیدی در آتاکاما بیش از ۹۰ درصد از کل ظرفیت نصبشده در شیلی را تشکیل میدهد.
بیشتر بخوانید: نسل جدید رباتهای شستشوی پنل خورشیدی ویژه سازههای شیبدار رونمایی شد
