Атмосферная пыль является одним из ключевых факторов, влияющих на эффективность солнечной энергетики. Загрязнение пылью значительно снизит выработку электроэнергии фотоэлектрическими электростанциями, которая, по оценкам, составит не менее 5 процентов в год. Если ожидается, что глобальная установленная мощность достигнет примерно 500 ГВт в 2020 году, годовая выработка электроэнергии сократится из-за пыли. Экономический ущерб, вызванный объемом, составит 5 миллиардов долларов США. Поскольку установленная база электростанций продолжает расти, эта потеря станет более серьезной: когда глобальная установленная мощность составит около 1400 ГВт в 2030 году, ожидается, что экономический ущерб, вызванный пылью, достигнет 13 миллиардов долларов США.
01
температурный эффект
В настоящее время фотогальванические электростанции в основном используют модули солнечных батарей {{0}}на основе кремния, которые очень чувствительны к температуре. При накоплении пыли на поверхности модулей сопротивление теплопередаче фотоэлектрических модулей увеличивается, и они становятся теплоизоляционным слоем на фотоэлектрических модулях, влияя на их теплоотвод. . Исследования показали, что температура солнечного элемента повышается на 1 градус, а выходная мощность снижается примерно на 0,5 процента. Кроме того, когда аккумуляторный модуль подвергается воздействию солнечных лучей в течение длительного времени, закрытая часть нагревается намного быстрее, чем открытая часть, что приводит к появлению выгоревших темных пятен при слишком высокой температуре. При нормальных условиях освещения заштрихованная часть панели превратится из блока выработки электроэнергии в блок потребления, а заштрихованный фотоэлемент станет нагрузочным резистором, который не вырабатывает электроэнергию, потребляя мощность, вырабатываемую подключенной батареей, т.е. то есть выделение тепла, что является эффектом горячей точки. Этот процесс усугубит старение панели батареи, снизит выходную мощность и в тяжелых случаях приведет к перегоранию компонентов.
02
эффект окклюзии
Пыль прилипает к поверхности аккумуляторной панели, которая блокирует, поглощает и отражает свет, наиболее важным из которых является блокирование света. Отражение, поглощение и затенение света частицами пыли влияет на поглощение света фотогальваническими панелями, тем самым влияя на эффективность производства фотогальванической энергии. Пыль, осевшая на светоприемной-поверхности компонентов панели, во-первых, уменьшит светопропускание поверхности панели; во-вторых, изменится угол падения некоторого света, что приведет к неравномерному распространению света в стеклянной крышке. Исследования показали, что при одинаковых условиях выходная мощность чистых компонентов панели как минимум на 5 процентов выше, чем у загрязняющих модулей, и чем больше загрязнение, тем больше снижается выходная мощность модуля.
03
Коррозионные эффекты
Поверхность фотогальванических панелей в основном состоит из стекла, а основными компонентами стекла являются кварц и известняк. Когда влажная кислая или щелочная пыль прилипает к поверхности стеклянного покрытия, компоненты стеклянного покрытия могут вступать в реакцию с кислотой или щелочью. По мере увеличения времени пребывания стекла в кислой или щелочной среде поверхность стекла будет медленно разрушаться, что приведет к образованию ямок и ямок на поверхности, что приведет к диффузному отражению света на поверхности накладки, и нарушается равномерность распространения в стекле. , чем шероховатее покрытие фотогальванического модуля, тем меньше энергия преломленного света, а фактическая энергия, достигающая поверхности фотогальванического элемента, уменьшается, что приводит к уменьшению мощности, вырабатываемой фотогальваническим элементом. А шероховатые, липкие поверхности с остатками клея склонны накапливать больше пыли, чем более гладкие поверхности. Более того, сама пыль также будет притягивать пыль. Как только первоначальная пыль появится, это приведет к большему накоплению пыли и ускорит затухание выработки электроэнергии фотогальваническими элементами.
04
Теоретический анализ очистки от пыли
Стеклянная поверхность фотоэлектрических модулей, размещенных на открытом воздухе, может улавливать и накапливать частицы пыли, образуя пылезащитный покров, который блокирует попадание света в элементы. Гравитация, силы Ван-дер-Ваальса и силы электростатического поля способствуют накоплению пыли. Частицы пыли не только сильно взаимодействуют с поверхностью фотоэлектрического стекла, но и взаимодействуют друг с другом. Очистка от пыли заключается в удалении пыли с поверхности панели. Чтобы удалить пыль с поверхности аккумуляторной платы, необходимо преодолеть прилипание пыли к аккумуляторной плате. Пыль на пластине аккумулятора имеет определенную толщину. При его очистке к слою пыли можно приложить параллельную нагрузку, нагрузку под определенным углом (или вертикально) к пластине батареи или вращающий момент, чтобы разрушить адгезию между пылью и пластиной батареи. Аддитивный эффект, за счет чего удаляется пыль.
q — нагрузка, параллельная пластине аккумулятора; F — нагрузка под определенным углом или перпендикулярно пластине аккумулятора; М — вращательный момент, приложенный к слою пыли.
Для удаления пылевых частиц необходимо преодолеть тангенциальную силу сцепления и нормальную силу сцепления пылевых частиц. Нормальная сила сцепления — это сила сцепления между частицами пыли и аккумуляторной пластиной, а тангенциальная сила сцепления относительно мала и обычно ею можно пренебречь. . Если пыль удаляется в вертикальном направлении, необходимо только преодолеть нормальную силу адгезии, например, очистку водой, процесс смачивания частиц пыли, в основном для преодоления нормальной силы адгезии. При очистке воды межмолекулярное расстояние в основном увеличивается, что снижает ван-дер-ваальсово притяжение и создает плавучесть, а также преодолевает ван-дер-ваальсову силу и гравитацию силы сцепления частиц пыли. Добавление в воду поверхностно-активного вещества делает эффект более выраженным, а также создает сильную электростатическую силу, удаляющую пыль с панелей. Сила тангенциального сцепления также должна преодолеваться при движении частиц пыли относительно пластины аккумулятора.