Европейская исследовательская группа исследовала влияние загрязнения песком и пылью на фотоэлектрические модули в Омане. Они собрали 60 образцов в разные сезоны, месяцы и углы наклона.
Ученые из Имперского колледжа Лондона и Технологического института Карлсруэ исследовали влияние загрязнения песком и пылью на стеклянные поверхности солнечных модулей в Омане. Половина Омана — пустыня.
Они изучили влияние загрязнения песком и пылью на оптические и электрические характеристики фотоэлектрических панелей. Соавтор исследования Христос Маркидес сообщил журналистам: «Мы также провели экономический анализ пылевого загрязнения, но он еще не опубликован. Результаты показывают, что экономические потери сильно зависят от конкретного места».
Исследование было основано на 60 пробах, взятых на станции очистки сточных вод в Маскате, столице Омана.
В документе говорится: «Оценка выработки электроэнергии реальными фотоэлектрическими установками остается сложной задачей, поскольку потери от загрязнения пылью могут быть завышены или недооценены. Потери от загрязнения пылью сильно зависят от размера частиц, формы и связанных с ними спектров, которые могут оказать существенное влияние на производительность фотоэлектрических установок. В этой статье мы представляем результаты обширной экспериментальной кампании по испытаниям на открытом воздухе против загрязнения песком и пылью, применяя методы детальной характеристики и принимая во внимание возникающие потери».
В статье «Характеристика загрязнения поверхности стекла и его влияние на оптические и солнечные фотоэлектрические характеристики», недавно опубликованной в журнале Renewable Energy, Маркидес и его коллеги объясняют, что тестовые образцы были изготовлены с помощью испытательного образца «Сделано из железного стекла». В солнечной промышленности эти купоны часто используются для герметизации верхнего слоя фотоэлектрических модулей. Они собирали образцы стекла в конце каждого месяца в 2021 году, различая сезон дождей и сухой сезон. В течение каждого периода сбора исследователи собирали четыре образца под углами наклона 0, 23, 45 и 90 градусов.
Затем они отправили образцы в Лондон для тестирования светопроницаемости. Анализ показывает, что относительный коэффициент пропускания горизонтальных образцов снижается на 65% в сезон дождей, на 68% в сухой сезон и на 64% круглый год.
Исследовательская группа добавила: «Для сравнения, относительный коэффициент пропускания вертикального испытательного образца снизился на 34%, 19% и 31% соответственно. Среднее значение для мокрого испытательного образца, сухого испытательного образца и годичного испытательного образца при трех разных наклонах углы Относительный коэффициент пропускания снижается на 44%, 49% и 42% соответственно».
На основе этих результатов исследователи рассчитали ожидаемые потери мощности монокристаллических фотоэлектрических модулей при стандартных условиях испытаний, а именно при интенсивности излучения 1000 Вт/м2 и температуре 25 градусов Цельсия.
Они добавили: «Относительное снижение коэффициента пропускания, измеренное с использованием сезонов дождей, сухих сезонов и круглогодичных горизонтальных образцов, соответствует 67%, 70% и 66% прогнозируемого относительного снижения выработки электроэнергии соответственно. По оценкам, при локальном угле наклона 23°. градусов, ежемесячно. Относительная потеря коэффициента пропускания составляет примерно 30%, что приводит к уменьшению эквивалентной относительной фотоэлектрической мощности на участке исследования примерно на 30% каждый месяц».
Затем ученые использовали рентгеновскую и электронную микроскопию для анализа характеристик частиц почвы. Поскольку все образцы стекла были взяты из одного и того же места, ученые предположили, что их грязь имеет одинаковые характеристики материала. Поэтому они анализировали горизонтальные образцы стекла только во влажные и засушливые сезоны и круглый год.
Они подчеркнули: «Результаты рентгеновской дифракции (XRD) показывают, что образцы, подвергающиеся круглогодичному загрязнению песком и пылью, содержат различные минералы, такие как кремнезем, карбонат кальция, карбонат кальция-магния, диоксид титана, карбид железа и силикат алюминия. Распределение элементов На рисунке показаны соединения, обнаруженные с помощью рентгеноструктурного анализа. Наиболее доминирующим элементом является кремний (Si), остальные элементы включают углерод (C), кислород (O), натрий (Na), магний (Mg), алюминий (Al), кальций (Ca) и железо (Fe)».
Исследователи также обнаружили, что образцы засушливого сезона содержали больше частиц PM10, чем образцы сезона дождей. PM10 представляют собой вдыхаемые твердые частицы диаметром менее 10 микрон. «Исследование также показывает, что периодические дожди могут естественным образом смыть накопившиеся крупные частицы, но не мелкие», — объясняют они в статье.