Europejski zespół badawczy zbadał wpływ zanieczyszczenia piaskiem i pyłem na moduły fotowoltaiczne w Omanie. Zebrali 60 próbek w różnych porach roku, miesiącach i kątach nachylenia.
Naukowcy z Imperial College London i Instytutu Technologii w Karlsruhe zbadali wpływ zanieczyszczenia piaskiem i pyłem na szklane powierzchnie modułów słonecznych w Omanie. Połowa Omanu to pustynia.
Zbadali wpływ zanieczyszczeń piaskiem i pyłem na parametry mocy optycznej i elektrycznej paneli fotowoltaicznych. Współautor badania, Christos Markides, powiedział reporterom: „Przeprowadziliśmy również analizę ekonomiczną zanieczyszczenia pyłem, ale nie została ona jeszcze opublikowana. Wyniki pokazują, że straty ekonomiczne w dużym stopniu zależą od konkretnej lokalizacji”.
Do badań wykorzystano 60 próbek pobranych ze stacji oczyszczania ścieków w Maskacie, stolicy Omanu.
W artykule stwierdza się: „Oszacowanie mocy wytwarzanej przez rzeczywiste instalacje fotowoltaiczne pozostaje wyzwaniem, ponieważ straty spowodowane zanieczyszczeniem pyłem mogą być przeszacowane/niedoszacowane. Straty spowodowane zanieczyszczeniem pyłem silnie zależą od wielkości, kształtu i powiązanych widm cząstek, co może mieć znaczący wpływ na wydajność instalacji fotowoltaicznej W tym artykule przedstawiamy wyniki szeroko zakrojonej kampanii eksperymentalnych testów zewnętrznych pod kątem zanieczyszczenia piaskiem i pyłem, stosując szczegółowe techniki charakteryzacji, biorąc pod uwagę powstałe straty.
W artykule „Charakterystyka zanieczyszczeń powierzchni szkła i jego wpływ na wydajność optyczną i fotowoltaiczną”, opublikowanym niedawno w czasopiśmie Renewable Energy, Markides i współpracownicy wyjaśniają, że próbki testowe zostały wyprodukowane przy użyciu elementu testowego Made of iron glass. W branży fotowoltaicznej kupony te są często używane do hermetyzacji górnej warstwy modułów fotowoltaicznych. Pobierali próbki szkła pod koniec każdego miesiąca w 2021 roku, rozróżniając porę deszczową od pory suchej. W każdym okresie zbierania naukowcy zebrali cztery próbki pod kątem nachylenia 0, 23, 45 i 90 stopni.
Następnie wysłali próbki do Londynu w celu przetestowania przepuszczalności światła. Z analizy wynika, że przepuszczalność względna próbek poziomych zmniejsza się o 65% w porze deszczowej, o 68% w porze suchej i o 64% przez cały rok.
Zespół badawczy dodał: „Dla porównania, przepuszczalność względna pionowej próbki do badań spadła odpowiednio o 34%, 19% i 31%. Średnia dla mokrej próbki do badań, suchej próbki do badań i rocznej próbki do badań przy trzech różnych nachyleniach kąty Względna przepuszczalność jest zmniejszona odpowiednio o 44%, 49% i 42%.
Na podstawie tych wyników naukowcy obliczyli oczekiwane straty mocy monokrystalicznych modułów fotowoltaicznych w standardowych warunkach testowych, a mianowicie przy natężeniu promieniowania 1000 W/m2 i temperaturze 25 stopni Celsjusza.
Dodali: „Względne spadki przepuszczalności mierzone w porze deszczowej, porze suchej i całorocznych próbkach poziomych odpowiadają odpowiednio 67%, 70% i 66% przewidywanych względnych spadków wytwarzania energii. Oszacowano przy lokalnym kącie nachylenia 23 stopnie, miesięcznie. Względna utrata przepuszczalności wynosi około 30%, co skutkuje w przybliżeniu 30% spadkiem równoważnej względnej mocy fotowoltaicznej w miejscu badań każdego miesiąca.
Następnie naukowcy wykorzystali mikroskopię rentgenowską i elektronową do analizy właściwości cząstek gleby. Ponieważ wszystkie próbki szkła pobrano z tego samego miejsca, naukowcy założyli, że brud ma dokładnie takie same właściwości materiałowe. Dlatego analizowali jedynie poziome próbki szkła w porze mokrej i suchej oraz przez cały rok.
Podkreślili: „Wyniki dyfrakcji promieni rentgenowskich (XRD) pokazują, że całoroczne próbki do badania zanieczyszczenia piaskiem i pyłem zawierają różnorodne minerały, takie jak krzemionka, węglan wapnia, węglan wapnia i magnezu, dwutlenek tytanu, węglik żelaza i krzemian glinu. Rozkład pierwiastków Na rysunku przedstawiono związki ujawnione w analizie XRD.Najbardziej dominującym pierwiastkiem jest krzem (Si), pozostałe pierwiastki to węgiel (C), tlen (O), sód (Na), magnez (Mg), glin (Al), wapń (Ca) i żelazo (Fe).”
Naukowcy odkryli również, że próbki w porze suchej zawierały więcej cząstek PM10 niż próbki w porze deszczowej. PM10 to wdychane cząstki stałe o średnicy mniejszej niż 10 mikronów. „Badanie pokazuje również, że okresowe opady deszczu mogą w naturalny sposób zmywać nagromadzone duże cząsteczki, ale nie małe” – wyjaśniają w artykule.