Praful atmosferic este unul dintre factorii cheie care afectează eficiența generării de energie solară. Poluarea cu praf va reduce foarte mult generarea de energie a centralelor fotovoltaice, care este estimată la cel puțin 5% pe an. Dacă se preconizează că capacitatea instalată globală va ajunge la aproximativ 500 GW în 2020, producția anuală de energie va fi redusă din cauza prafului. Pierderile economice cauzate de volum vor fi de până la 5 miliarde de dolari SUA. Pe măsură ce baza instalată de centrale electrice continuă să crească, această pierdere va deveni mai gravă – când capacitatea instalată globală este de aproximativ 1400GW în 2030, se preconizează că pierderile economice cauzate de praf vor ajunge până la 13 miliarde de dolari.
01
efect de temperatură
În prezent, centralele fotovoltaice utilizează în cea mai mare parte module de celule solare pe bază de siliciu, care sunt foarte sensibile la temperatură. Odată cu acumularea de praf pe suprafața modulelor, rezistența la transferul de căldură al modulelor fotovoltaice este crescută și acestea devin stratul de izolare termică pe modulele fotovoltaice, afectând disiparea căldurii acestora. . Studiile au arătat că temperatura celulei solare crește cu 1°C, iar puterea de ieșire scade cu aproximativ 0,5%. În plus, atunci când modulul bateriei este expus la lumina soarelui pentru o lungă perioadă de timp, partea acoperită se încălzește mult mai repede decât partea descoperită, rezultând pete întunecate arse atunci când temperatura este prea mare. În condiții normale de iluminare, partea umbrită a panoului se va schimba de la o unitate de generare a energiei la o unitate de consum de energie, iar celula fotovoltaică umbrită va deveni un rezistor de sarcină care nu generează energie electrică, consumând energia generată de bateria conectată, adică generând căldură, care este efectul hot spot. Acest proces va agrava îmbătrânirea panoului bateriei, va reduce ieșirea și va determina arderea componentelor în cazuri severe.
02
efect de ocluzie
Praful aderă la suprafața panoului bateriei, care va bloca, absorbi și reflecta lumina, dintre care cea mai importantă este blocarea luminii. Efectul de reflexie, absorbție și umbrire al particulelor de praf asupra luminii afectează absorbția luminii de către panourile fotovoltaice, afectând astfel eficiența generării de energie fotovoltaică. Praful depus pe suprafața de recepție a luminii a componentelor panoului va reduce în primul rând transmisia de lumină a suprafeței panoului; în al doilea rând, unghiul incident al unei lumini se va schimba, determinând lumina să se răspândească neuniform în capacul de sticlă. Studiile au arătat că, în aceleași condiții, puterea de ieșire a componentelor panoului curat este cu cel puțin 5% mai mare decât cea a modulelor de murdărire, iar cu cât este mai mare cantitatea de murdărire, cu atât este mai mare scăderea performanței de ieșire a modulului.
03
Efecte de coroziune
Suprafața panourilor fotovoltaice este realizată în cea mai mare parte din sticlă, iar principalele componente ale sticlei sunt silicea și calcarul. Atunci când praful umed acid sau alcalin este atașat la suprafața capacului de sticlă, componentele capacului de sticlă pot reacționa cu acid sau alcalin. Pe măsură ce timpul sticlei într-un mediu acid sau alcalin crește, suprafața sticlei va fi erodată lent, ducând la formarea de gropi și gropi pe suprafață, rezultând în reflexia difuză a luminii pe suprafața plăcii de acoperire, iar uniformitatea propagării în sticlă este distrusă. , cu cât placa de acoperire a modulului fotovoltaic este mai dură, cu atât energia luminii refractate este mai mică, iar energia reală care ajunge la suprafața celulei fotovoltaice scade, ceea ce duce la o scădere a generării de energie a celulei fotovoltaice. Și suprafețele aspre, lipicioase, cu reziduuri adezive tind să acumuleze mai mult praf decât suprafețele mai netede. Mai mult decât atât, praful în sine va atrage, de asemenea, praful. Odată ce praful inițial există, acesta va duce la mai multe acumulări de praf și va accelera atenuarea generării de energie cu celule fotovoltaice.
04
Analiza teoretică a curățării prafului
Suprafața de sticlă a modulelor fotovoltaice plasate în aer liber poate capta și acumula particule de praf, formând un capac de praf care blochează pătrunderea luminii în celule. Gravitația, forțele van der Waals și forțele electrostatice ale câmpului contribuie la acumularea de praf. Particulele de praf nu numai că interacționează puternic cu suprafața sticlei fotovoltaice, ci interacționează și între ele. Pentru a curăța praful este de a elimina praful de pe suprafața panoului. Pentru a îndepărta praful de pe suprafața plăcii bateriei, este necesar să depășiți aderența dintre praf și placa bateriei. Praful de pe placa bateriei are o anumită grosime. La curățarea acestuia, o sarcină paralelă, o sarcină la un anumit unghi (sau vertical) față de placa bateriei sau un cuplu rotativ poate fi aplicat pe stratul de praf pentru a distruge aderența dintre praf și placa bateriei. Efect aditiv, eliminând astfel praful.
q — sarcina paralelă cu placa bateriei; F — sarcina la un anumit unghi sau perpendicular pe placa bateriei; M - momentul de rotație aplicat stratului de praf
Pentru îndepărtarea particulelor de praf, este necesar să se depășească forța de aderență tangențială și forța normală de aderență a particulelor de praf. Forța normală de aderență este forța de aderență dintre particulele de praf și placa bateriei, iar forța de aderență tangențială este relativ mică și poate fi în general ignorată. . Dacă praful este îndepărtat din direcția verticală, este necesar doar să se depășească forța normală de aderență, cum ar fi curățarea cu apă, procesul de umezire a particulelor de praf, în principal pentru a depăși forța normală de aderență. Când apa este curățată, distanța intermoleculară este în principal crescută, ceea ce reduce atracția van der Waals și produce flotabilitate și depășește forța van der Waals și gravitația forței de aderență a particulelor de praf. Adăugarea unui agent tensioactiv în apă face efectul mai pronunțat și, de asemenea, generează o forță electrostatică puternică care îndepărtează praful din panouri. Forța de aderență tangențială trebuie, de asemenea, depășită atunci când particulele de praf se mișcă în raport cu placa bateriei.