Atmosferos dulkės yra vienas iš pagrindinių veiksnių, turinčių įtakos saulės energijos gamybos efektyvumui. Užterštumas dulkėmis labai sumažins fotovoltinių elektrinių energijos gamybą, kuri, kaip skaičiuojama, per metus bus bent 5 proc. Jei tikimasi, kad 2020 m. pasaulinė instaliuota galia pasieks apie 500 GW, dėl dulkių metinė energijos gamyba sumažės. Dėl apimties ekonominiai nuostoliai sieks net 5 milijardus JAV dolerių. Augant elektrinių instaliuotai bazei, šis nuostolis dar labiau didės – kai pasaulinė instaliuota galia 2030 m. bus apie 1400 GW, ekonominiai nuostoliai dėl dulkių turėtų siekti net 13 mlrd. JAV dolerių.
01
temperatūros poveikis
Šiuo metu fotovoltinėse elektrinėse dažniausiai naudojami silicio{{0}}saulės elementų moduliai, kurie yra labai jautrūs temperatūrai. Dulkėms kaupiantis ant modulių paviršiaus, didėja fotovoltinių modulių šilumos perdavimo varža, jie tampa šilumos izoliacijos sluoksniu ant fotovoltinių modulių, turinčių įtakos jų šilumos išsklaidymui. . Tyrimai parodė, kad saulės elementų temperatūra pakyla 1 laipsniu, o išėjimo galia sumažėja apie 0,5 proc. Be to, kai akumuliatoriaus modulis ilgą laiką yra veikiamas saulės spindulių, uždengta dalis įkaista daug greičiau nei neuždengta, todėl esant per aukštai temperatūrai atsiranda apdegusių tamsių dėmių. Esant normaliam apšvietimui, užtemdyta skydelio dalis iš elektros energijos gamybos bloko pasikeis į energijos suvartojimo bloką, o užtemdytas fotovoltinis elementas taps apkrovos rezistoriumi, kuris negeneruoja elektros energijos, vartodamas prijungto akumuliatoriaus generuojamą energiją, yra, generuoja šilumą, kuri yra karšto taško efektas. Šis procesas apsunkins akumuliatoriaus skydelio senėjimą, sumažins galią ir sunkiais atvejais sudegins komponentus.
02
okliuzijos efektas
Dulkės prilimpa prie akumuliatoriaus skydelio paviršiaus, kuris blokuos, sugers ir atspindės šviesą, iš kurių svarbiausia – šviesos blokavimas. Dulkių dalelių atspindys, sugertis ir šešėlinis poveikis šviesai turi įtakos fotovoltinių plokščių šviesos sugerčiai, todėl turi įtakos fotovoltinės energijos gamybos efektyvumui. Dulkės, nusėdusios ant šviesą{0}}priimančio plokštės komponentų paviršiaus, pirmiausia sumažins plokštės paviršiaus šviesos pralaidumą; antra, pasikeis tam tikros šviesos kritimo kampas, todėl šviesa stiklo dangtelyje pasklis netolygiai. Tyrimai parodė, kad tomis pačiomis sąlygomis švarių skydo komponentų išėjimo galia yra bent 5 procentais didesnė nei užterštų modulių, o kuo didesnis užsiteršimo kiekis, tuo labiau mažėja modulio išėjimo našumas.
03
Korozijos poveikis
Fotovoltinių plokščių paviršius dažniausiai pagamintas iš stiklo, o pagrindiniai stiklo komponentai yra silicio dioksidas ir kalkakmenis. Kai prie stiklo dangtelio paviršiaus prisitvirtina šlapios rūgštinės arba šarminės dulkės, stiklo dangčio komponentai gali reaguoti su rūgštimi arba šarmu. Didėjant stiklo veikimo laikui rūgštinėje ar šarminėje aplinkoje, stiklo paviršius lėtai eroduoja, todėl paviršiuje susidaro duobės ir duobės, dėl kurių dangos plokštės paviršiuje atsispindės difuziškai šviesa, ir sunaikinamas sklidimo tolygumas stikle. , kuo šiurkštesnė fotovoltinio modulio dengiamoji plokštė, tuo mažesnė lūžusios šviesos energija, o tikroji energija, pasiekianti fotovoltinio elemento paviršių, mažėja, todėl mažėja fotovoltinio elemento energijos generavimas. O šiurkštūs, lipnūs paviršiai su klijų likučiais linkę kaupti daugiau dulkių nei lygesni paviršiai. Be to, pačios dulkės taip pat pritrauks dulkes. Atsiradus pradinėms dulkėms, susikaups daugiau dulkių ir pagreitės fotovoltinių elementų energijos gamybos susilpnėjimas.
04
Teorinė dulkių valymo analizė
Lauke pastatytų fotovoltinių modulių stiklinis paviršius gali sulaikyti ir kaupti dulkių daleles, sudarydamas dulkių dangą, neleidžiančią šviesai patekti į elementus. Gravitacija, van der Waals jėgos ir elektrostatinio lauko jėgos prisideda prie dulkių kaupimosi. Dulkių dalelės ne tik stipriai sąveikauja su fotovoltinio stiklo paviršiumi, bet ir sąveikauja viena su kita. Norėdami išvalyti dulkes, nuvalykite dulkes nuo plokštės paviršiaus. Norint pašalinti dulkes nuo akumuliatoriaus plokštės paviršiaus, būtina įveikti dulkių ir akumuliatoriaus plokštės sukibimą. Dulkės ant akumuliatoriaus plokštės turi tam tikrą storį. Jį valant, dulkių sluoksniui gali būti taikoma lygiagreti apkrova, apkrova tam tikru kampu (arba vertikaliai) į akumuliatoriaus plokštę arba sukamasis sukimo momentas, kad būtų sunaikintas dulkių ir akumuliatoriaus plokštės sukibimas. Papildomas poveikis, todėl pašalinamos dulkės.
q – apkrova lygiagrečiai akumuliatoriaus plokštei; F – apkrova tam tikru kampu arba statmenai akumuliatoriaus plokštei; M – sukimosi momentas, taikomas dulkių sluoksniui
Norint pašalinti dulkių daleles, būtina įveikti tangentinę sukibimo jėgą ir įprastą dulkių dalelių sukibimo jėgą. Įprasta sukibimo jėga yra sukibimo jėga tarp dulkių dalelių ir akumuliatoriaus plokštės, o tangentinė sukibimo jėga yra palyginti maža ir paprastai į ją galima nepaisyti. . Jei dulkės pašalinamos iš vertikalios krypties, tereikia įveikti įprastą sukibimo jėgą, pvz., valyti vandeniu, sudrėkinti dulkių daleles, daugiausia norint įveikti įprastą sukibimo jėgą. Kai vanduo valomas, tarpmolekulinis atstumas daugiausia padidėja, o tai sumažina van der Waals trauką ir sukuria plūdrumą bei įveikia van der Waals jėgą ir dulkių dalelių sukibimo jėgą. Į vandenį įpylus aktyviosios paviršiaus medžiagos, poveikis tampa ryškesnis, taip pat sukuriama stipri elektrostatinė jėga, kuri pašalina dulkes nuo plokščių. Tangentinė sukibimo jėga taip pat turi būti įveikta, kai dulkių dalelės juda akumuliatoriaus plokštės atžvilgiu.