Jak zapylenie wpływa na moc paneli słonecznych

Panele słoneczne –  naukowcy z uniwersytetu w Exeter w Wielkiej Brytanii stwierdzili, że zapylenie może prawie całkowicie negować produkcję mocy paneli słonecznych. Zbadali oni wpływ zanieczyszczenia pyłem na pracę paneli fotowoltaicznych, ze skupieniem na zbadaniu właściwości pyłu.

W przeprowadzonym badaniu zidentyfikowano 13 substancji zanieczyszczających o różnym wpływie na proces przepuszczania światła. Naukowcy odkryli, że niektóre cząsteczki pyłu były w stanie obniżyć sprawność urządzeń fotowoltaicznych nawet o 98%.

Wpływ zanieczyszczenia różnymi rodzajami pyłu

Wyniki badań przedstawiono w artykule „Analityczne badanie eksperymentalne w pomieszczeniu dotyczące wpływu zapylenia na PV, skupiające się na właściwościach pyłu i powierzchni materiału PV”. Opublikowane w magazynie ‘Solar Energy’ i na stronie internetowej ScienceDirect. Zespół badawczy stwierdził, że test ten był obszerniejszy i bardziej rygorystyczny od poprzednich badań przeprowadzonych w tej samej dziedzinie.

Grupa badawcza zastosowała oświetlenie naśladujące światło słoneczne, spektrometr i spektroskopię rentgenowską z rozproszeniem energii do analizy efektu akumulacji na powierzchni paneli 13 rodzajów zanieczyszczeń : popiołu | ptasich odchodów | pyłu z dywanów | cementu | węgla drzewnego | gliny | piasku gruboziarnistego | ‘laterytu’ (czerwonawy, gliniany osad) | pyłów z gleb gliniastych i piaszczystych | soli | pyłu kamiennego | oraz pyłu drzewnego.

Metodyka badań

Próbki osadzono w opracowanym przez grupę modelu dozownika. Badano je w mokrych i suchych warunkach na powierzchni tafli ze szkła o niskiej zawartości żelaza oraz z tworzyw akrylowych.

Każdy wycinek szkła o niskiej zawartości żelaza oraz tworzywa akrylowego miał wymiary 13×13×0,4 cm. Mini-moduł [fotowoltaiczny] o powierzchni aktywnej 120,84 cm2 został stworzony przy użyciu czterech ogniw monokrystalicznych o wymiarach 5,2×5,2 cm. (…)

– fragment opracowania naukowego zespołu badawczego ze strony ScienceDirect

Osadzanie na mokro zastosowane zostało do symulacji osadzania się rosy i pyłu podczas deszczowej pogody. Charakterystykę obrazu wykorzystano do analizy morfologii i kompozycji chemicznej każdej próbki pyłu. Sprawność mini-modułu została następnie przetestowana w kontrolowanej temperaturze 25°C przy użyciu symulatora ciągłego promieniowania słonecznego produkcji firmy Wacom.

Wyniki działania pyłu na panele słoneczne

Eksperymenty ukazały, że poddane testom materiały posiadają wysoki współczynnik przepuszczalności światła, wynoszący około 92% dla szkła i 91% dla akrylu. Grupa Exeter wykazała w formie statystyk, w jaki sposób zanieczyszczenie pyłem może niemal zanegować działanie panelu.

Nasze rezultaty ukazały, że większe cząstki tworzą między sobą szczeliny o szerokości umożliwiającej przepuszczanie światła, ale małe i równomiernie rozmieszczone cząstki nie zapewniałyby wystarczającej ilości przestrzeni, aby światło mogło wokół nich przenikać (…)

– stwierdzili badacze, którzy dodają do tego, że wydajność energetyczna paneli uległa dalszemu pogorszeniu poprzez zwiększenie ciężaru nagromadzonych na jego powierzchni cząstek pyłu.

Stwierdzono, że najbardziej negatywny wpływ na pracę panelu ma proszek węgla drzewnego, z obniżeniem wydajności uzysku energii PV o około 98%. Najmniej hamująca przenikalność światła okazała się sól, której nagromadzenie obniża wydajność tylko o 7%.

Naukowcy potwierdzili, że panele słoneczne z okryciem z tworzywa akrylowego zgromadziły na sobie więcej pyłu niż moduły pokryte szkłem. Stwierdzono, że wilgotna atmosfera zmniejsza wydajność bardziej niż nagromadzenie pyłu na sucho. Dzieje się tak ponieważ proces podciągania kapilarnego wody może tworzyć pomosty między cząstkami a powierzchnią panele.

Autorzy podsumowali artykuł następująco :

Nie można pominąć dużego stopnia zaawansowania degradacji zaobserwowanej w tym badaniu, dlatego [branży] należy zapewnić odpowiednie rozwiązania łagodzące, aby zapobiec zapyleniu powierzchni urządzeń fotowoltaicznych.

Źródła :

ScienceDirect _ sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X20303352#!

PV Magazine _ pv-magazine.com/2020/04/22/how-much-dust-is-enough/

Fotografia : Antonio Garcia w serwisie Unsplash