Атмосферний пил є одним із ключових факторів, що впливають на ефективність виробництва сонячної енергії. Забруднення пилом значно зменшить виробництво електроенергії фотоелектричними електростанціями, яке, за оцінками, становить щонайменше 5 відсотків на рік. Якщо очікується, що глобальна встановлена потужність досягне близько 500 ГВт у 2020 році, щорічне виробництво електроенергії буде скорочено через пил. Економічні втрати, спричинені цим обсягом, становитимуть 5 мільярдів доларів США. Оскільки встановлена база електростанцій продовжує зростати, ця втрата стане більш серйозною – коли глобальна встановлена потужність становитиме близько 1400 ГВт у 2030 році, економічні втрати, викликані пилом, очікуються до 13 мільярдів доларів США.
01
температурний ефект
На даний момент фотоелектричні електростанції переважно використовують кремнієві{{0}}модулі сонячних елементів, які дуже чутливі до температури. При накопиченні пилу на поверхні модулів опір теплопередачі фотоелектричних модулів збільшується, і вони стають шаром теплоізоляції на фотоелектричних модулях, впливаючи на їх тепловіддачу. . Дослідження показали, що температура сонячних елементів підвищується на 1 градус, а вихідна потужність зменшується приблизно на 0,5 відсотка. Крім того, коли модуль батареї піддається впливу сонячних променів протягом тривалого часу, закрита частина нагрівається набагато швидше, ніж незакрита частина, що призводить до вигорілих темних плям при занадто високій температурі. За звичайних умов освітлення затінена частина панелі зміниться з блоку виробництва електроенергії на одиницю споживання електроенергії, а затінений фотоелемент перетвориться на навантажувальний резистор, який не виробляє електроенергію, споживаючи енергію, вироблену підключеною батареєю, що генерує тепло, що є ефектом гарячої точки. Цей процес посилить старіння панелі батареї, зменшить вихідну потужність і призведе до перегорання компонентів у важких випадках.
02
ефект оклюзії
Пил прилипає до поверхні панелі батареї, яка блокує, поглинає та відбиває світло, найважливішим з яких є блокування світла. Ефект відображення, поглинання та затінення частинок пилу на світло впливає на поглинання світла фотоелектричними панелями, тим самим впливаючи на ефективність фотоелектричного виробництва електроенергії. Пил, що осідає на світло{0}}поверхні компонентів панелі, по-перше, зменшить світлопроникність поверхні панелі; по-друге, зміниться кут падіння деякого світла, внаслідок чого світло буде нерівномірно поширюватися по скляній кришці. Дослідження показали, що за тих самих умов вихідна потужність чистих компонентів панелі принаймні на 5 відсотків вища, ніж у модулів із забрудненням, і чим більше забруднення, тим більше знижується продуктивність модуля.
03
Ефекти корозії
Поверхня фотоелектричних панелей в основному складається зі скла, а основними компонентами скла є кремнезем і вапняк. Коли вологий кислотний або лужний пил прикріплюється до поверхні скляної кришки, компоненти скляної кришки можуть реагувати з кислотою або лугом. Зі збільшенням часу перебування скла в кислому або лужному середовищі поверхня скла буде повільно розмиватися, що призведе до утворення ямок і ямок на поверхні, що призведе до розсіяного відбиття світла на поверхні кришки, і рівномірність поширення в склі порушується. , чим грубіша кришка фотоелектричного модуля, тим менша енергія заломленого світла, і фактична енергія, що досягає поверхні фотоелементу, зменшується, що призводить до зменшення вироблення електроенергії фотоелементом. А шорсткі, липкі поверхні з залишками клею, як правило, накопичують більше пилу, ніж гладкі поверхні. Більш того, сам пил також буде притягувати пил. Після появи початкового пилу це призведе до більшого накопичення пилу та прискорить ослаблення виробництва електроенергії фотоелектричними елементами.
04
Теоретичний аналіз очищення від пилу
Скляна поверхня фотоелектричних модулів, розміщених на відкритому повітрі, може захоплювати та накопичувати частинки пилу, утворюючи пилову кришку, яка блокує проникнення світла в осередки. Гравітація, сили Ван-дер-Ваальса та сили електростатичного поля сприяють накопиченню пилу. Частинки пилу не тільки сильно взаємодіють з поверхнею фотоелектричного скла, але й взаємодіють один з одним. Очищення пилу – це видалення пилу з поверхні панелі. Щоб видалити пил з поверхні плати акумулятора, необхідно подолати зчеплення пилу з платою батареї. Пил на пластині акумулятора має певну товщину. Під час очищення до шару пилу можна застосувати паралельне навантаження, навантаження під певним кутом (або вертикально) до пластини акумулятора або обертальний момент, щоб зруйнувати зчеплення між пилом і пластиною акумулятора. Адитивний ефект, тим самим видаляючи пил.
q — навантаження паралельно пластині батареї; F— навантаження під певним кутом або перпендикулярно пластині батареї; M — обертальний момент, прикладений до шару пилу
Для видалення частинок пилу необхідно подолати тангенціальну силу зчеплення та нормальну силу зчеплення частинок пилу. Нормальна сила зчеплення - це сила зчеплення між частинками пилу та пластиною акумулятора, а тангенціальна сила зчеплення відносно невелика і її, як правило, можна ігнорувати. . Якщо пил видаляється з вертикального напрямку, необхідно лише подолати нормальну силу адгезії, наприклад, очищення водою, процес змочування частинок пилу, головним чином для подолання нормальної сили зчеплення. При очищенні води міжмолекулярна відстань в основному збільшується, що зменшує притягання Ван-дер-Ваальса і створює плавучість, а також долає силу Ван-дер-Ваальса і гравітацію сили зчеплення частинок пилу. Додавання поверхнево-активної речовини у воду робить ефект більш вираженим, а також створює сильну електростатичну силу, яка видаляє пил з панелей. Тангенціальну силу зчеплення необхідно також подолати, коли частинки пилу рухаються відносно пластини акумулятора.