Klíčové poznatky
- Akumulace prachu může snížit účinnost solárních panelů.
- Voda je příliš cenný zdroj na to, aby solární panely zůstaly bezprašné.
-
Výzkumníci vymysleli mechanismus, který využívá elektrické náboje k tomu, aby prach seskakoval z panelů.
Dostatek slunečního světla a půdy činí z pouští ideální místo pro instalaci solárních panelů, ale také mají spoustu prachu, což snižuje jejich účinnost. Potřebujeme nový způsob, jak udržet solární panely bez prachu.
Voda hraje důležitou roli při udržování panelů bez prachu, ale je to vzácný zdroj, který se lépe využívá jinde. Při hledání lepších alternativ výzkumníci z MIT vymysleli novou metodu čištění solárních panelů, která využívá elektrické náboje k odpuzování prachových částic, takže v podstatě skákají z panelů.
„Výzkumný dokument je užitečný pro pokračující pokrok v problému znečištění FV (fotovoltaickým),“řekl webu Lifewire e-mailem Matthew Muller, inženýr ve skupině výkonu a spolehlivosti PV v Národní laboratoři pro obnovitelné zdroje energie (NREL).. „Příspěvek je dobře napsaný, je užitečným krokem v dlouhodobé práci na řešení znečištění FV, a proto jsou některé popsané experimenty pro komunitu velmi užitečné.“
Bite the Dust
Ve své práci absolvent MIT Sreedath Panat a profesor strojního inženýrství Kripa Varanasi citují projekce, které odhadují, že solární energie bude do roku 2030 činit 10 procent celosvětové výroby elektřiny.
Tvrdí, že navzdory nedávným vylepšením fotovoltaické technologie, která pomáhají zlepšit účinnost solárních panelů, je akumulace prachu jednou z největších provozních výzev pro průmysl.
Prach, vysvětluje Muller, přistává na solárním panelu v důsledku gravitačních a jiných metod ukládání. „Prachové částice pak blokují prostup světla do solárního článku, což způsobuje snížení výkonu pro dané vnější záření. Vidíme ztráty způsobené znečištěním FV v USA v rozmezí od 0 do 7 %, kde 7 % ztráty jsou v prašných oblastech na jihozápadě,“vysvětlil Muller.
Vědci navíc uvádějí, že v drsném prostředí, jako je uprostřed pouště, se prach hromadí rychlostí blízkou 1 g/m2 za den, a pokud není vyčištěn, může nahromadit až 3 mg/cm2 měsíc. Abychom to uvedli do perspektivy, akumulace prachu 5 mg/cm2 odpovídá téměř 50procentní ztrátě výkonu, sdílejí výzkumníci. V peněžním vyjádření říkají, že průměrná ztráta výkonu 3-4 procenta v celosvětovém měřítku představuje ekonomickou ztrátu 3 $.3 až 5,5 miliardy dolarů.
Nepřekvapuje tedy, že se na čištění solárních panelů vynakládá obrovské množství zdrojů, někdy i několikrát za měsíc, v závislosti na závažnosti znečištění.
Nejběžnější metodou čištění je použití tlakových vodních trysek a sprejů, které podle odhadů vědců mohou přispět až 10 procenty nákladů na provoz a údržbu solárních farem.
Jiní výzkumníci vypočítali, že solární elektrárny spotřebují asi jeden až pět milionů galonů vody na čištění na 100 MW vyrobené elektřiny za rok. Zvětšené, to znamená až 10 miliard galonů vody pro účely čištění solárních panelů, což je podle odhadů dostačující k uspokojení roční potřeby vody až 2 milionů lidí.
Čistý útěk?
Suché drhnutí je jednou z alternativ k čištění na bázi vody, ale není tak účinné a hrozí poškrábání panelů a nevratné snížení jejich účinnosti.
Elektrostatické čištění solárních panelů, které nevyužívá vodu ani nehrozí riziko kontaktního drhnutí, se ukázalo jako vzrušující alternativa. Elektrodynamické obrazovky (EDS) jsou nejoblíbenější systémy elektrostatického odstraňování prachu a používají se na Mars roveru, zdůrazňuje Muller.
Výzkumníci však tvrdí, že pro implementaci EDS v solárních panelech na Zemi existuje několik problémů, jako je vnikání a hromadění vlhkosti, což by nakonec mohlo vést k elektrickému zkratu elektrod.
Jejich navrhovaný mechanismus staví na stávající elektrostatické metodě čištění a využívá elektrické náboje k tomu, aby se částice prachu oddělily a vyskočily z povrchu panelů. Systém lze ovládat automaticky pomocí jednoduchého elektromotoru a vodících kolejnic po straně panelu.
Tato technologie je vzrušující, ale je pouze na úrovni výzkumu, a proto má daleko k tomu, aby byla komerčně životaschopná, připomíná Muller. Dále dodává, že vědci provedli testy se silničním prachem, což je ideální případ.
„V [skutečném] světě může být půda mnohem složitější… a proto zařízení nemusí fungovat v řadě prostředí.“
