Dulkių poveikis fotovoltinėms sistemoms sausringoje pakrantės aplinkoje

Saudo Arabijos imamo Abdulrahmano Bin Faisalo universiteto vadovaujama tyrimų grupė atliko eksperimentinį tyrimą, kaip skirtingos dulkių sudėtys veikia fotovoltinę energiją. Tyrimo metu buvo nagrinėjami keturi dulkių tipai -montmorilonitas, kaolinitas, bentonitas ir natūralios dulkės-, esančios ant saulės baterijų, veikiančių sausringoje pakrančių aplinkoje.

„Šio tyrimo išvados turi praktinių pasekmių optimizuojant PV priežiūrą sausringuose pakrančių regionuose“, – paaiškino grupė. "Susiedami dulkių sudėtį su skilimo mechanizmais, suinteresuotosios šalys gali teikti pirmenybę valymo tvarkaraščiams arba pasirinkti dangas, pritaikytas dominuojantiems mineralams. Pavyzdžiui, hidrofobinės dangos gali sumažinti drėgmės -sukibimą aplinkoje, kurioje yra daug kalcio, o geležies -turtingiems regionams gali būti naudingos termiškai atsparios{{5} medžiagos."

Eksperimentai buvo atlikti Jubaile, Saudo Arabijos Persijos įlankos pakrantėje esančiame mieste, kuris pagal Köpeno klimato sistemą buvo klasifikuojamas kaip BWh (karšta dykuma). 20 W polikristalinė PV plokštė buvo naudojama lauko veikimo bandymams nuo 2025 m. rugsėjo 9 d. iki 29 d. Esant didžiausiai galiai, skydas tiekė 1,14 A srovę ir 17,6 V įtampą, o atviros grandinės įtampa buvo 21,1 V, o trumpoji{9}1.29 A srovė.

Montmorilonito, kaolinito ir bentonito moliai buvo gauti kaip komerciniai mineraliniai milteliai ir sijoti iki mažesnio nei 45 μm. Natūralių dulkių mėginiai buvo rankiniu būdu paimti nuo stiklo paviršių, veikiamų aplinkos sąlygomis Jubail mieste. Dulkių nusodinimas buvo atliktas septyniais etapais, pradedant nuo maždaug 1,0 g/m² paviršiaus tankio ir palaipsniui didėjant iki maždaug 7,0 g/m². Matavimai buvo atlikti po kiekvieno nusodinimo etapo.

„Mineraloginė analizė naudojant SEM{0}}EDX atskleidė skirtingus kompozicijos profilius, kurie tiesiogiai koreliuoja su veiklos pablogėjimo modeliais“, – sakė akademikai. „Natūralios dulkės, pasižyminčios dideliu silicio dioksido (25,37 %) ir kalcio oksido (30,52 %) kiekiu, tapo žalingiausiu teršalu, sukeldamos 48 % galios nuostolius, kai nusėdimo tankis yra 6 g/m2 dėl kombinuoto šviesos sklaidos ir higroskopinės cementavimo.

Nustatyta, kad kalcio -turtingos dulkės yra ypač problemiškos pakrantės sąlygomis, kur esant padidėjusiai drėgmei (santykinė drėgmė 40–65 %), birios dalelės paverčiamos prilipusiais sluoksniais, atspariais natūraliems valymo mechanizmams. Priešingai, padidėjęs geležies kiekis montmorilonite (62,67 %) prisidėjo prie šiluminio skilimo, todėl plokštės paviršiaus temperatūra pakyla iki 40,4 C ir sumažėjo atviros- grandinės įtampa.

„Drėgmė atsirado kaip kritinis stiprinimo veiksnys, o ne nepriklausomas stresorius, sumažinantis efektyvumą 15–30 %, kai santykinė oro drėgmė viršija 60%. Ši riba žymi perėjimą nuo grįžtamo nešvarumų prie cementinio sukibimo, kai kapiliarinės jėgos suriša dulkių daleles prie fotovoltinės fotovoltinės paviršiaus ir pakankamai stipriai atsispiria vėjo šalinimui. "Dienos analizė atskleidė, kad optimalus energijos generavimas vyksta mažai drėgnomis ryto valandomis (8:00–11:30, efektyvumas 12–13 %), o popietėmis efektyvumas prarandamas 20–25%.

Grupė taip pat nustatė, kad tarša kietosiomis dalelėmis reikšmingai paveikė efektyvumą, o oro kokybės indeksas (AQI) rodo stipresnę neigiamą koreliaciją su efektyvumu nei vien drėgmė. „Kai AQI lygis viršija 160, bendras šviesos sklaidos ore esančių aerozolių ir paviršiaus nešvarumų poveikis sumažino konversijos efektyvumą žemiau 10%, net esant vidutiniam dulkių nusėdimo tankiui (3–4 g/m2)“, – padarė išvadą jie.

Jų išvados pateikiamos žurnale „Journal of Materials Research and Technology“ paskelbtame „Eksperimentiniame ir modeliuojančiame dulkių sudėties poveikio fotovoltinės energijos efektyvumui sausringoje pakrančių aplinkoje tyrime“. Tyrime dalyvavo mokslininkai iš Saudo Arabijos imamo Abdulrahmano Bin Faisalo universiteto, Egipto atominės energijos tarnybos ir Egipto Ain Shams universiteto.