توسط : 
دانشمندان موفق به توسعه نسل جدیدی از پنل خورشیدی خودتمیزشونده شدهاند که با الهام از برگ درختان طراحی شده و میتواند هزینههای نگهداری را تا ۹۰ درصد کاهش دهد.
این نوآوری علمی تحولی مهم در بهرهبرداری از انرژی خورشیدی بهویژه در مناطق بیابانی و خشک به شمار میرود. این پنلهای خورشیدی خودتمیزشونده با تقلید از حرکت برگهای درختان، قادرند بدون نیاز به آب یا دخالت نیروی انسانی، گردوغبار و ذرات شن را از سطح پنلها پاک کنند.
در حال حاضر، انباشت گردوغبار و شن یکی از بزرگترین موانع کاهشدهنده عملکرد پنلهای خورشیدی در مناطق خشک محسوب میشود. برای نمونه، یک پنل خورشیدی معمولی تنها طی شش هفته میتواند تا ۳۳ درصد از بازدهی خود را به دلیل آلودگی سطحی از دست بدهد.
این پژوهش کلیدی به رهبری «محمد سلامه عبدالهادی»، استاد دانشکده مهندسی و علوم مواد دانشگاه آلمانی قاهره انجام شده است و راهکاری نوین برای افزایش بهرهوری و کاهش هزینههای عملیاتی نیروگاههای خورشیدی در اقلیمهای خشک ارائه میدهد.
پژوهشگران در این مطالعه مشاهده کردند که برگهای درختان بهطور طبیعی و از طریق لرزشهای مداوم، گردوغبار نشسته بر سطح خود را میزدایند و همین سازوکار الهامبخش طراحی این فناوری نوین شده است.
سازوکار عملکرد پنلهای خورشیدی خودتمیزشونده
این سامانه از یک موتور کوچک مجهز به وزنه تعادلی استفاده میکند که لرزشهای کنترلشده ایجاد میکند. این ارتعاشها به سطح پنل منتقل شده و باعث میشود ذرات گردوغبار و آلودگیها تنها تحت تأثیر نیروی گرانش از روی پنل جدا شوند، بدون آنکه نیازی به مصرف آب باشد.
یک کنترلکننده هوشمند، این مکانیزم را روزانه دو بار فعال میکند؛ یکبار حوالی ظهر و بار دیگر در ساعات اولیه صبح. افزون بر این، سامانه میتواند هم با باتری مستقل و هم با انرژی تولیدی خود پنل خورشیدی کار کند.
نتایج آزمایشهای اولیه که در شهر قاهره انجام شده، بسیار امیدوارکننده بوده است. پنلهای خورشیدی خودتمیزشونده طی شش هفته تنها ۱۲.۹ درصد افت عملکرد را تجربه کردند، در حالی که این میزان برای پنلهای خورشیدی متعارف به حدود ۳۳ درصد میرسد.
کاهش چشمگیر هزینههای نگهداری
پیامد اقتصادی این فناوری برای نیروگاهها و تأسیسات خورشیدی بزرگ بسیار قابلتوجه است و میتواند هزینههای نگهداری و بهرهبرداری را بهطور چشمگیری کاهش دهد.
در شرایط فعلی، پاکسازی سنتی ۲۰۰ پایه خورشیدی ماهانه بیش از ۴۰ هزار پوند مصر هزینه دارد. این درحالی است که استفاده از پنلهای خورشیدی خودتمیزشونده، این هزینه را بهطور چشمگیری کاهش داده و تنها هر دو تا سه ماه یکبار به نظافت دستی نیاز دارد. بر همین اساس، سرمایهگذاری اولیه برای بهکارگیری این فناوری، بهدلیل صرفهجویی قابلتوجه در هزینههای نگهداری، در کمتر از یک سال بازگشتپذیر خواهد بود.
پژوهشگران علاوه بر این، نسخهای سادهتر و کاملاً غیرفعال از این سامانه را نیز توسعه دادهاند که تنها با نیروی باد کار میکند. در این طراحی، هیچگونه موتور یا تجهیزات الکترونیکی بهکار نرفته و پنل خورشیدی روی یک پایه انعطافپذیر نصب میشود که با وزش باد به لرزه درمیآید و گردوغبار را از سطح پنل جدا میکند.
آزمایشهای انجامشده در دانشگاه آلمانی قاهره نشان میدهد این سامانه غیرفعال پس از شش هفته همچنان ۹۵ درصد بازدهی خود را حفظ کرده است، در حالی که پنلهای ثابت و متعارف در همین بازه زمانی بهزحمت به ۷۵ درصد عملکرد میرسند.
دوام و گسترش پروژه
یکی از نگرانیهای اولیه پژوهشگران، میزان دوام پنلهای خورشیدی خودتمیزشونده در برابر لرزشهای مداوم بود. با این حال، نتایج آزمایشها نشان داد که مواد بهکاررفته در این سامانه، در بلندمدت و در برابر لرزشهای مداوم، مقاومت مناسبی دارند و هیچگونه آسیب ساختاری قابلتوجهی در آنها مشاهده نشده است.
ویژگیهای اصلی این سامانه عبارتاند از:
- موتور مجهز به وزنه نامتعادل برای ایجاد لرزشهای کنترلشده
- کنترلر هوشمند برای زمانبندی خودکار عملیات پاکسازی
- قابلیت عملکرد مستقل با استفاده از انرژی خورشیدی یا باتری
- امکان سازگاری با انواع مختلف سامانههای نصب پنل خورشیدی
- نیاز حداقلی به نگهداری و نظافت دستی، تنها هر دو تا سه ماه یکبار
عملکرد سامانه غیرفعال بسته به فصل سال متغیر است. این سیستم در فصل زمستان، بهدلیل وزش بادهای یکنواختتر، کارایی بالاتری دارد، اما حتی در شرایط کمتر ایدهآل نیز عملکردی بهتر از روشهای سنتی پاکسازی پنلها از خود نشان میدهد.
پس از نتایج موفق آزمایشها، این شرکت در حال آمادهسازی یک پروژه نصب جدید در منطقه جیزه مصر است. طراحی انعطافپذیر این سامانه امکان استفاده از آن را در مناطق روستایی یا دورافتاده، که انجام تعمیر و نگهداری متداول در آنها دشوار است، فراهم میکند.
این نوآوری گامی مهم و تعیینکننده در توسعه انرژی خورشیدی در مناطق بیابانی به شمار میرود. پنلهای خورشیدی خودتمیزشونده نشان میدهند که الهامگیری از طبیعت (زیستالهامی) میتواند راهکارهایی عملی، پایدار و کمهزینه برای حل چالشهای پیچیده فناوری ارائه دهد.
