الوجبات الجاهزة الرئيسية
- تراكم الغبار يمكن أن يقلل من كفاءة الألواح الشمسية.
- الماء مورد ثمين للغاية للحفاظ على الألواح الشمسية خالية من الغبار.
-
ابتكر الباحثون آلية تستخدم الشحنات الكهربائية لجعل الغبار يقفز من على الألواح.
وفرة ضوء الشمس والأرض تجعل الصحاري مثالية لتركيب الألواح الشمسية ، ولكنها تحتوي أيضًا على الكثير من الغبار ، مما يقلل من فعاليتها. نحتاج إلى طريقة جديدة للحفاظ على الألواح الشمسية خالية من الغبار.
يلعب الماء دورًا مهمًا في الحفاظ على الألواح خالية من الغبار ، ولكنه مورد ثمين يتم استخدامه بشكل أفضل في أي مكان آخر. في سعيهم للحصول على بدائل أفضل ، ابتكر باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طريقة جديدة لتنظيف الألواح الشمسية تستخدم الشحنات الكهربائية لصد جزيئات الغبار ، مما يجعلها تقفز من الألواح.
"الورقة البحثية مفيدة للتقدم المستمر في مشكلة تلوث الكهروضوئية (الكهروضوئية)" ، هذا ما قاله ماثيو مولر ، المهندس في مجموعة الأداء والموثوقية الكهروضوئية في المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) ، لـ Lifewire عبر البريد الإلكتروني. "الورقة مكتوبة جيدًا ، وهي خطوة مفيدة في العمل طويل المدى لمعالجة التلوث الكهروضوئي ، وبالتالي فإن بعض التجارب الموصوفة مفيدة جدًا للمجتمع".
عض الغبار
في ورقتهم ، استشهد طالب الدراسات العليا بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا سريداث بانات وأستاذ الهندسة الميكانيكية كريبا فاراناسي بتقديرات تقدر أن الطاقة الشمسية ستصل إلى 10 في المائة من توليد الكهرباء العالمي بحلول عام 2030.
يجادلون بأنه على الرغم من التحسينات الأخيرة في التكنولوجيا الكهروضوئية للمساعدة في تحسين كفاءة الألواح الشمسية ، فإن تراكم الغبار هو أحد أكبر التحديات التشغيلية للصناعة.
الغبار ، يشرح مولر ، يهبط على اللوح الشمسي بسبب الجاذبية وطرق الترسيب الأخرى. ثم تقوم جزيئات الغبار بمنع انتقال الضوء إلى الخلية الشمسية ، مما يؤدي إلى تقليل الطاقة للإشعاع الخارجي المحدد. أوضح مولر أن الخسائر الناتجة عن تلوث الخلايا الكهروضوئية في الولايات المتحدة تتراوح بين 0-7٪ بينما الخسائر 7٪ في المناطق المتربة في الجنوب الغربي.
علاوة على ذلك ، ذكر الباحثون أنه في البيئات القاسية مثل وسط الصحراء ، يتراكم الغبار بمعدلات قريبة من 1 جم / م 2 في اليوم ، وإذا لم يتم تنظيفه ، يمكن أن يتراكم حتى 3 مجم / سم 2 في أقل من شهر. لوضع ذلك في المنظور الصحيح ، فإن تراكم الغبار البالغ 5 مجم / سم 2 يتوافق مع ما يقرب من 50 في المائة من فقدان الطاقة الناتج ، شارك الباحثين. لوضع ذلك من الناحية النقدية ، يقولون إن متوسط فقدان الطاقة بنسبة 3-4 في المائة على نطاق عالمي يعادل خسارة اقتصادية قدرها 3 دولارات.3 إلى 5.5 مليار دولار.
ليس من المستغرب إذن أن يتم إنفاق كميات هائلة من الموارد لتنظيف الألواح الشمسية ، وأحيانًا عدة مرات في الشهر ، اعتمادًا على شدة ظروف التلوث.
طريقة التنظيف الأكثر شيوعًا هي استخدام نفاثات الماء المضغوط وبخاخات ، والتي يقدر الباحثون أنها يمكن أن تساهم بنسبة تصل إلى 10 في المائة من تكلفة تشغيل وصيانة مزارع الطاقة الشمسية.
قام باحثون آخرون بحساب أن محطات الطاقة الشمسية تستهلك ما يقرب من واحد إلى خمسة ملايين جالون من المياه للتنظيف لكل 100 ميجاوات من الكهرباء المولدة سنويًا. بعد أن تمت تصعيده ، يُترجم إلى ما يصل إلى 10 مليارات جالون من المياه لأغراض تنظيف الألواح الشمسية ، والتي تُقدر بأنها كافية لتلبية الاحتياجات المائية السنوية لما يصل إلى 2 مليون شخص.
مهرب نظيف؟
الغسل الجاف هو أحد البدائل للتنظيف القائم على الماء ، ولكن هذا ليس بنفس الفعالية ويؤدي إلى خطر خدش الألواح والتسبب في تقليل فعاليتها بشكل لا رجعة فيه.
تنظيف الألواح الشمسية الكهروستاتيكية ، الذي لا يستخدم الماء ، ولا ينطوي على مخاطر تنقية التلامس ، ظهر كبديل مثير. الشاشات الكهروديناميكية (EDS) هي أكثر أنظمة إزالة الغبار الكهروستاتيكي شيوعًا ، وتستخدم في مركبة المريخ الجوالة ، كما يشير مولر.
ومع ذلك ، يجادل الباحثون بأن هناك العديد من التحديات لتطبيق EDS في الألواح الشمسية على الأرض ، مثل تسرب الرطوبة وتراكمها ، مما قد يؤدي في النهاية إلى حدوث قصور كهربائي في الأقطاب الكهربائية.
تعتمد آليتهم المقترحة على طريقة التنظيف الكهروستاتيكي الحالية وتستخدم الشحنات الكهربائية للتسبب في انفصال جزيئات الغبار والقفز من سطح الألواح. يمكن تشغيل النظام تلقائيًا باستخدام محرك كهربائي بسيط وقضبان توجيه على طول جانب اللوحة.
التكنولوجيا مثيرة ، لكنها على مستوى بحثي فقط ، وبالتالي فهي بعيدة كل البعد عن كونها مجدية تجاريًا ، كما يذكر مولر. علاوة على ذلك ، يضيف أن الباحثين أجروا اختبارات على غبار الطريق وهي حالة مثالية.
"في العالم الحقيقي ، يمكن أن تكون التربة أكثر تعقيدًا … وبالتالي قد لا يعمل الجهاز في عدد من البيئات."
