Блог

Nov 27, 2023

Как очистить солнечные панели без воды

Изображения для загрузки на веб-сайте офиса MIT News доступны

Изображения для загрузки на веб-сайте офиса новостей MIT предоставляются некоммерческим организациям, прессе и широкой публике по лицензии Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives. Вы не имеете права изменять предоставленные изображения, кроме как обрезать их до нужного размера. При воспроизведении изображений необходимо использовать кредитную линию; если оно не указано ниже, укажите авторство изображений в «MIT».

Предыдущее изображение Следующее изображение

Ожидается, что к 2030 году солнечная энергия достигнет 10 процентов мирового производства электроэнергии, и большая часть этой энергии, вероятно, будет расположена в пустынных районах, где много солнечного света. Но накопление пыли на солнечных панелях или зеркалах уже является серьезной проблемой — оно может снизить мощность фотоэлектрических панелей на целых 30 процентов всего за один месяц — поэтому для таких установок необходима регулярная очистка.

Но на очистку солнечных панелей в настоящее время, по оценкам, уходит около 10 миллиардов галлонов воды в год — этого достаточно, чтобы обеспечить питьевой водой до 2 миллионов человек. Попытки безводной очистки трудоемки и приводят к необратимым царапаниям поверхностей, что также снижает эффективность. Теперь группа исследователей из Массачусетского технологического института разработала способ автоматической очистки солнечных панелей или зеркал солнечных тепловых электростанций с помощью безводной бесконтактной системы, которая может значительно уменьшить проблему пыли, говорят они.

Новая система использует электростатическое отталкивание, заставляя частицы пыли отделяться и практически спрыгивать с поверхности панели без необходимости использования воды или щеток. Чтобы активировать систему, простой электрод проходит над поверхностью солнечной панели, сообщая электрический заряд частицам пыли, которые затем отталкиваются зарядом, приложенным к самой панели. Система может управляться автоматически с помощью простого электродвигателя и направляющих вдоль боковой панели. Исследование описано сегодня в журнале Science Advances в статье аспиранта Массачусетского технологического института Шридата Паната и профессора машиностроения Крипы Варанаси.

Несмотря на согласованные усилия во всем мире по разработке еще более эффективных солнечных панелей, Варанаси говорит, что «такие обыденные проблемы, как пыль, могут на самом деле серьезно повлиять на все это». Лабораторные испытания, проведенные Панатом и Варанаси, показали, что падение выходной энергии панелей происходит резко в самом начале процесса накопления пыли и может легко достичь 30-процентного снижения всего за месяц без очистки. По их подсчетам, даже снижение мощности на 1 процент для солнечной установки мощностью 150 мегаватт может привести к потере годового дохода в размере 200 000 долларов. Исследователи говорят, что в глобальном масштабе сокращение выработки электроэнергии солнечными электростанциями на 3–4 процента приведет к потере от 3,3 до 5,5 миллиардов долларов.

«В области солнечных материалов ведется очень много работ», — говорит Варанаси. «Они раздвигают границы, пытаясь получить несколько процентов здесь и там за счет повышения эффективности, а здесь у вас есть что-то, что может сразу все это стереть».

Многие из крупнейших солнечных электростанций в мире, в том числе в Китае, Индии, ОАЭ и США, расположены в пустынных регионах. Вода, используемая для очистки солнечных панелей с помощью струй воды под давлением, должна доставляться на расстоянии, и она должна быть очень чистой, чтобы не оставлять отложений на поверхностях. Иногда используется сухая чистка, но она менее эффективна при очистке поверхностей и может вызвать необратимые царапины, что также снижает пропускание света.

Очистка воды составляет около 10 процентов эксплуатационных затрат солнечных установок. По словам исследователей, новая система потенциально может снизить эти затраты, одновременно улучшив общую выходную мощность за счет более частой автоматической очистки.

«Воздействие солнечной энергетики на воду ошеломляет», — говорит Варанаси, и оно будет увеличиваться по мере того, как эти установки продолжают расширяться по всему миру. «Поэтому отрасль должна быть очень осторожной и внимательно относиться к тому, как сделать это устойчивым решением».