Ilmakehän pöly on yksi avaintekijöistä, jotka vaikuttavat aurinkosähkön tuotannon tehokkuuteen. Pölysaaste vähentää huomattavasti aurinkosähkövoimaloiden sähköntuotantoa, jonka arvioidaan olevan vähintään 5 prosenttia vuodessa. Jos globaalin asennetun kapasiteetin odotetaan saavuttavan noin 500 GW vuonna 2020, vuotuinen sähköntuotanto vähenee pölyn takia. Volyymin aiheuttama taloudellinen tappio on jopa 5 miljardia Yhdysvaltain dollaria. Voimalaitosten asennetun määrän kasvaessa tämä menetys tulee vakavammaksi – kun maailmanlaajuinen asennettu kapasiteetti on noin 1400 GW vuonna 2030, pölyn aiheuttaman taloudellisen tappion odotetaan olevan jopa 13 miljardia dollaria.
01
lämpötilavaikutus
Tällä hetkellä aurinkosähkövoimaloissa käytetään enimmäkseen pii{{0}}pohjaisia aurinkokennomoduuleja, jotka ovat erittäin herkkiä lämpötilalle. Pölyn kerääntyessä moduulien pinnalle aurinkosähkömoduulien lämmönsiirtovastus kasvaa ja niistä tulee aurinkosähkömoduulien lämmöneristyskerros, mikä vaikuttaa niiden lämmönpoistoon. . Tutkimukset ovat osoittaneet, että aurinkokennon lämpötila nousee 1 asteen ja lähtöteho laskee noin 0,5 prosenttia. Lisäksi, kun akkumoduuli on alttiina auringonvalolle pitkään, peitetty osa lämpenee paljon nopeammin kuin peittämätön, mikä johtaa palaneisiin tummiin kohtiin, kun lämpötila on liian korkea. Normaalissa valaistusolosuhteissa paneelin varjostettu osa muuttuu virrantuotantoyksiköstä virrankulutusyksiköksi ja varjostetusta aurinkokennosta tulee kuormitusvastus, joka ei tuota sähköä ja kuluttaa kytketyn akun tuottamaa tehoa, joka tuottaa lämpöä, joka on hot spot -vaikutus. Tämä prosessi pahentaa akkupaneelin ikääntymistä, vähentää tehoa ja aiheuttaa komponenttien palamisen vaikeissa tapauksissa.
02
okkluusiovaikutus
Pöly tarttuu akkupaneelin pintaan, joka estää, absorboi ja heijastaa valoa, joista tärkein on valon estäminen. Pölyhiukkasten heijastus-, absorptio- ja varjostusvaikutus valoon vaikuttaa aurinkosähköpaneelien valon absorptioon, mikä vaikuttaa aurinkosähkön tuotannon tehokkuuteen. Paneelikomponenttien valoa vastaanottavalle-pinnalle kertynyt pöly vähentää ensinnäkin paneelin pinnan valonläpäisyä. toiseksi, jonkin valon tulokulma muuttuu, jolloin valo leviää epätasaisesti lasikuoressa. Tutkimukset ovat osoittaneet, että samoissa olosuhteissa puhtaiden paneelikomponenttien lähtöteho on vähintään 5 prosenttia suurempi kuin likaantumismoduulien, ja mitä suurempi likaantumisen määrä on, sitä enemmän moduulin lähtöteho heikkenee.
03
Korroosiovaikutukset
Aurinkosähköpaneelien pinta on pääosin lasia, ja lasin pääkomponentit ovat piidioksidi ja kalkkikivi. Kun lasikannen pintaan kiinnittyy märkää hapanta tai emäksistä pölyä, lasikannen komponentit voivat reagoida hapon tai alkalin kanssa. Kun lasin käyttöaika happamassa tai emäksisessä ympäristössä pitenee, lasin pinta kuluu hitaasti, jolloin pintaan muodostuu kuoppia ja kuoppia, mikä johtaa valon hajaheijastukseen kansilevyn pinnalle, ja etenemisen tasaisuus lasissa tuhoutuu. , mitä karkeampi aurinkosähkömoduulin kansilevy on, sitä pienempi on taittuneen valon energia, ja aurinkokennon pintaan saapuva todellinen energia pienenee, mikä johtaa aurinkokennon tehontuotannon vähenemiseen. Ja karkeat, tahmeat pinnat, joissa on liimajäämiä, keräävät yleensä enemmän pölyä kuin sileämmät pinnat. Lisäksi itse pöly vetää puoleensa pölyä. Kun alkuperäinen pöly on olemassa, se johtaa enemmän pölyn kertymiseen ja nopeuttaa aurinkokennojen sähköntuotannon vaimentamista.
04
Pölynpuhdistuksen teoreettinen analyysi
Ulkona olevien aurinkosähkömoduulien lasipinta voi vangita ja kerääntyä pölyhiukkasia muodostaen pölysuojan, joka estää valon pääsyn kennoihin. Painovoima, van der Waalsin voimat ja sähköstaattiset kenttävoimat edistävät kaikki pölyn kertymistä. Pölyhiukkaset eivät vain ole voimakkaasti vuorovaikutuksessa aurinkosähköisen lasipinnan kanssa, vaan ovat myös vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Pölyn puhdistaminen tarkoittaa pölyn poistamista paneelin pinnalta. Pölyn poistamiseksi akkulevyn pinnalta on tarpeen voittaa pölyn ja akkulevyn välinen tartunta. Akkulevyn pölyllä on tietty paksuus. Sitä puhdistettaessa pölykerrokseen voidaan kohdistaa rinnakkaiskuormitus, tietyssä kulmassa (tai pystysuorassa) oleva kuormitus akkulevyyn nähden tai pyörivä vääntömomentti pölyn ja akkulevyn välisen tartunnan tuhoamiseksi. Additiivinen vaikutus, mikä poistaa pölyn.
q - akkulevyn suuntainen kuorma; F - kuorma tietyssä kulmassa tai kohtisuorassa akun levyyn nähden; M – pölykerrokseen kohdistettu pyörimismomentti
Pölyhiukkasten poistamiseksi on tarpeen voittaa pölyhiukkasten tangentiaalinen tartuntavoima ja normaali adheesiovoima. Normaali tartuntavoima on pölyhiukkasten ja akkulevyn välinen adheesiovoima, ja tangentiaalinen tartuntavoima on suhteellisen pieni ja se voidaan yleensä jättää huomiotta. . Jos pöly poistetaan pystysuunnasta, on tarpeen vain voittaa normaali tartuntavoima, kuten puhdistus vedellä, pölyhiukkasten kostutusprosessi, pääasiassa normaalin tartuntavoiman voittamiseksi. Kun vettä puhdistetaan, molekyylien välinen etäisyys kasvaa pääasiassa, mikä vähentää van der Waalsin vetovoimaa ja tuottaa kelluvuutta sekä voittaa van der Waalsin voiman ja pölyhiukkasten adheesiovoiman painovoiman. Pinta-aktiivisen aineen lisääminen veteen tekee vaikutuksesta selvemmän ja synnyttää myös vahvan sähköstaattisen voiman, joka poistaa pölyn paneeleista. Tangentiaalinen tartuntavoima on myös voitettava, kun pölyhiukkaset liikkuvat suhteessa akkulevyyn.